Przetwornik prądu przemiennego z transformatorem prądowym

Czwartek, 01 Czerwiec 2023

Pomiar prądu przekładnikiem prądowym jest najprostszą metodą zapewniającą separację galwaniczną. Zaprezentowany niewielki moduł przetwornika prądu przemiennego o zakresie 0...5 A, współpracujący z przekładnikiem prądowym, będzie przydatny np.: w domowej automatyce do pomiaru prądu pobieranego przez urządzenia zasilane z 230 VAC.

Podstawowe parametry:

pomiar prądu przemiennego o zakresie 0...5 A,
zapewnia separację galwaniczną,
współczynnik przetwarzania wynosi 5 A/V,
zasilanie modułu z zakresu 3...5 V.

UWAGA: pracując pod napięciem sieciowym należy zachować szczególną ostrożność i przestrzegać zasad BHP.

Do pomiaru prądu zastosowano przekładnik TA12-200 firmy YDHC wykonany w formie zalewanej cewki toroidalnej z otworem, przez który przeprowadzamy przewód z mierzonym prądem. Stanowi on pierwotny zwój uzwojenia przekładnika.

Budowa i działanie

Schemat układu został pokazany na rysunku 1. Sygnał wyjściowy o prądzie z zakresu 0...2,5 mA (przekładnia 1:2000) z przekładnika CT wywołuje spadek napięcia na rezystorach obciążenia R1, R2, który doprowadzony jest poprzez filtr R3, R4, C2...C4 do wzmacniacza różnicowego U1. Dzielnik R10, R11 oraz bufor na wzmacniaczu U1B zapewnia przesunięcie sygnału wyjściowego CSO do 50% zasilania (VREF), umożliwiając pomiar prądu przemiennego. Sygnał wyjściowy i zasilanie modułu z zakresu 3...5 V, doprowadzone są do złącza OUT w standardzie Grove.

Rysunek 1. Schemat układu przetwornika

Montaż i uruchomienie

Układ wykonany jest dwustronnej płytce drukowanej, której schemat został pokazany na rysunku 2. Montaż układu nie wymaga opisu. Po poprawnym montażu przetwornik nie wymaga uruchamiania. Przed podłączeniem układu należy przez otwór przekładnika przeprowadzić przewód z obwodu mierzonego prądu przemiennego.

Rysunek 2. Schemat płytki PCB

Po dołączeniu zasilania o napięciu 3...5 V do wyjścia CSO podłączamy woltomierz prądu przemiennego lub oscyloskop i dla kilku wartości prądu sprawdzamy poprawność konwersji. Dla modelu z przekładnikiem TA12-200, dokładność przetwarzania jest lepsza od 2%. Istotny dla dokładności przetwarzania jest dobór wartości rezystorów R3...R8 i R10, R11, które powinny mieć tolerancję minimum 1% lub lepszą. Ewentualnej korekty wzmocnienia statycznego można dokonać dobierając wartość rezystora R1 lub R2 pozostawiając niezmienione wartości R5...R8. W modelu współczynnik przetwarzania po kalibracji wynosi k=5 A/V.

Adam Tatuś, EP

Wykaz elementów:

Rezystory: (SMD1206, 1%)