Zaloguj
Innym rozwiązaniem na pomiar prądu jest zastosowanie nowoczesnych czujników typu ACSxx, które niestety są czułe na obce pola magnetyczne, chociaż w tym przypadku mamy przynajmniej podstawową izolację od obwodu mierzonego. Najłatwiej przy zachowaniu rozsądnych kosztów mierzyć prąd przemienny przekładnikiem prądowym, także wpinanym w obwód pomiarowy, ale zapewniającym jego separację galwaniczną. W zaprezentowanym module do pomiaru prądu zastosowano przekładnik TA16-01A firmy YDHC, wykonany w formie zalewanego transformatora, który umożliwia pomiar prądu w zakresie 0...5 A.
Budowa i działanie
Schemat układu został pokazany na rysunku 1. Sygnał wyjściowy 0...5 mA z przekładnika wywołuje spadek napięcia na rezystorach obciążenia R1 i R2, który jest doprowadzony do konwertera AC/TRMS. Układ typu LTC1966 to sprzętowy konwerter AC/TrueRMS. Dzielnik R3, R4 zapewnia polaryzację wejść U1, niezbędną do prawidłowej pracy przy zasilaniu niesymetrycznym. Kondensator C4 pełni funkcję filtra uśredniającego, wymagana jest więc od niego stałość parametrów i niski upływ. Ze względu na wartość pojemności konieczne jest zastosowanie kondensatora foliowego. Pozostałe kondensatory odsprzęgają zasilanie.
Po konwersji wyjściowe napięcie stałe z U1 podawane jest na wzmacniacz-bufor U2 bazujący na niskomocowym wzmacniaczu operacyjnym AD8605. U2 separuje wyjście LTC1966 o względnie wysokiej impedancji (ok. 85 kΩ) od wejść ADC, zapewniając minimalny błąd przetwarzania. Dodatkowo sygnał jest wzmocniony 4,6...6,6 razy, a dokładną wartość podczas skalowania układu można ustawić potencjometrem RV1. Sygnał wyjściowy oraz zasilanie 3,3...5 V/20 mA doprowadzone są do złącza OUT zgodnego ze standardem Grove.
Zakres pomiaru prądu 0...5 A może być przeskalowany potencjometrem RV1 na napięcie 0...2,5 V (wzmocnienie ×5) lub 0...3 V (wzmocnienie ×6), zapewniając dokładność przetwarzania i niewielki margines zasilania.
Montaż i uruchomienie
Układ wykonany jest na dwustronnej płytce drukowanej, której schemat został pokazany na rysunku 2.
Montaż układu nie wymaga opisu. Po poprawnym montażu przetwornik wymaga kalibracji. W tym celu należy go zasilić z zasilacza 3,3...5 V/20 mA, do wyjścia podłączyć woltomierz prądu stałego. W obwód prądu przemiennego włączyć amperomierz lub założyć miernik cęgowy TrueRMS na przewód, w którym będziemy mierzyć prąd oraz wpiąć przetwornik szeregowo z obciążeniem. Po włączeniu zasilania do obwodu mierzonego, należy za pomocą RV1 ustawić jednakowe wskazania przyrządów, uwzględniając współczynnik przetwarzania.
Warto skalowanie przeprowadzić przy maksymalnej wartości prądu przekładnika 5 A i sprawdzić dokładność przetwarzania w kilku punktach. Dla modelu z przekładnikiem TA16-01 dokładność przetwarzania w zakresie 50 Hz...1 kHz jest lepsza od 2%.
Uwaga: pracując pod napięciem sieciowym, należy zachować szczególną ostrożność i przestrzegać zasad BHP.
Adam Tatuś, EP
- R1, R2: 200 Ω 1%, 0,5 W (SMD1206)
- R3, R4: 100 kΩ 1% (SMD0603)
- R5: 36 kΩ 1% (SMD0603)
- R6: 10 kΩ 1% (SMD0603)
- C1, C3, C5: 0,1 μF ceramiczny 50 V (SMD0603)
- CE1: 10 μFT/10 V tantalowy (SMD3216)
- C2: 10 nF ceramiczny 50 V (SMD0603)
- C4: 1 μF ceramiczny 10 V (C7.2X5.0P5.0)
- U1: LTC1966 (MSOP8)
- U2: AD8605ART (SOT-23-5)
- CAC: złącze DG126-5.0-2
- OUT: złącze Grove proste (110990030)
- RV1: potencjometr wieloobrotowy 20 kΩ (VR-64W)
- XFM: przekładnik prądowy YDHC 5 A/5 mA
