اندازه گیری جریان ac با سنسور هال و atmega8

[ehsanbagheri]

سلام
من میخوتم واسه پروژه دانشگاه یه مدار اندازه گیری جریان با avr atmega8 بسازم
البته از سنسور اثر هال هم میخوام استفاده کنم رنج جریان در حدود 0-20 آمپر
مشکل من اینجاست که برای اندازه گیری جریان متناوب نمیتونم الگوریتم بنویسم
در اندازی گیری مقدار rms مشکل دارم
ممنون میشم کمک کنید.

[reza13731]

پاسخ : اندازه گیری جریان ac با سنسور هال و atmega8

میتونی بیای جریان پیک تو پیک رو بگیری به این صورت که مثلا هر یه ثانیه بیاد جریان پیک رو بدست بیاره و نمایش بده

[ehsanbagheri]

پاسخ : اندازه گیری جریان ac با سنسور هال و atmega8

میتونی بیای جریان پیک تو پیک رو بگیری به این صورت که مثلا هر یه ثانیه بیاد جریان پیک رو بدست بیاره و نمایش بده

این روش زیاد خوب نیست یعنی دقت لازم رو نداره و یه نویز یا هارمونیک میتونه همه چیز رو به هم بریزه
اگر دوستان روش اندازه گیری true rms رو ذر موردش اطلاعات بدن خیلی خوب میشه

[روح الامین]

روشهای اندازه گیری ولتاژ و جریان در سیستم قدرت AC غیر سینوسی

روشهای اندازه گیری ولتاژ و جریان در سیستم قدرت AC غیر سینوسی

تجهیزات شبکه انتقال، فوق توزیع و توزیع بنابر گفته کارشناسان، اغلب برای سرویس دهی به مشترکانی با بارهای سنتی و کاملاً خطی طراحی و ساخته شده اند. به رغم گسترش روزافزون مصرف کننده های غیرخطی به اعتقاد کارشناسان، هنوز به صورت شفاف، تاثیرات آنها بر روی کاهش عمر کاهش ظرفیت و خطای عملکرد تجهیزات شبکه مورد بررسی قرار نگرفته است.

از مهمترین تجهیزات شبکه قدرت که به طور مستقیم درآمد شرکتهای توزیع و برق های منطقه ای به آن بستگی دارد- دستگاههای اندازه گیری شامل آمپرترها، ولت مترها، وات مترها و کنتورهای اکتیو و راکتیو هستند.

مقاله ترجمه شده زیر که درباره تجهیزات اندازه گیری در شرایط غیر سینوسی است به وسیله شرکت برق و گاز اقیانوس آرام (Company Pacific Gas and Electric) که گاز طبیعی و برق ۱۵ میلیون مشترک را در شمال و مرکز ایالت کالیفرنیا تامین می کند منتشر شده است.

این مطلب به وسیله مهندس حمیدرضا محمدزاه مدیر دفتر بازرسی و کنترل کیفیت تجهیزات برق منطقه ای خراسان ترجمه و تلخیص شده است.

اغلب تجهیزات اندازه گیری ولتاژ، جریان، و توان در مدارات قدرتAC (جریان متناوب) مبتنی بر این فرض هستند که شکل موج جریان و ولتاژ تقریباً سینوسی است. در صورتیکه این پیش فرض نامعتبر باشد، خطاهای غیر منتظره ای بوجود می آید. زمانی که اینگونه خطاها در اندازه گیری ها روی می دهد و در نتیجه وجود بارهای غیر سینوسی پدیده هایی از قبیل اضافه بار(اضافه حرارت) هادیها، ترانسفورماتورها و سایر تجهیزات توزیع انرژی الکتریکی به وجود می آید. هنگام تصمیم گیری در مورد اینکه چه دستگاه اندازه گیری را خریداری کنیم، موضوع شکل موج غیر سینوسی و اشباع شده ولتاژ و جریان باید یکی از عوامل تصمیم گیری باشد. این موضوع همچنین باید در زمان ارزیابی و تحلیل داده های ثبت شده مد نظر قرار گیرد.

در سالهای اخیر منابع تغذیه غیرخطی در تجهیزات اداری و تجاری، کامپیوترها، ماشینهای تکثیر، دستگاههای صوتی تصویری، سیستمهای روشنایی فلورسنت، دیمرها و سیستمهای کنترل دور موتور به شدت فراگیر شده اند. بارهای خطی عبارتند از لامپهای رایج التهابی و موتورها که سیستمهای توزیع ما اصولاً برای سرویس دهی به آنها طراحی شده اند. بارهای غیرخطی بارهایی هستند که از سیستم تبدیل جریان متناوب به جریان مستقیم، برای کنترل بهتر و صرفه جویی در مصرف انرژی استفاده می کنند. این (غیرخطی بودن) یک نقیصه نیست. اما باید در محاسبات و اندازه گیری ها مد نظر قرار گیرد. در ایالات متحده برای محدود سازی میزان غیرخطی بودن دستگاههای مصرف کننده انرژی الکتریکی، هیچ استانداردی - آنگونه که در اروپا تدوین شده است- وجود ندارد.

● تکنیکهای اندازه گیری مقدار موثر

واژهRMS مخفف عبارت «ریشه دوم متوسط مربعات» است. از نظر ریاضی این عبارت یعنی اینکه مقادیرلحظه ای را به توان دو می رسانید ، از مربعات متوسط گیری میکنید، و سپس جذر این متوسط مربعات را محاسبه می کنید. روش اندازه گیری جریان RMS در جریان متناوب در واقع میزان تاثیر حرارتی عبور جریان متناوب از یک مقاومت (سیم) را اندازه گیری می کند. این بسیار مهم است که بدانیم صحت این اندازه گیری به مناسب بودن اندازه هادی ها، ترانسفورماتورها و خازنها بستگی دارد.

دو گزینه رایج برای انتخاب تکنیک اندازه گیری جریان و ولتاژ AC عبارت است از:

ـ روش اندازه گیری بر مبنای مقدار متوسط، و روش اندازه گیری بر مبنای مقدار حداکثر. روش اندازه گیری مقدار متوسط، متوسط مقادیر لحظه ای را در یک دوره اندازه گیری مشخص را محاسبه می کند. دستگاههای اندازه گیری حساس به مقدار پیک، بیشترین مقدار لحظه ای را در طی یک دوره اندازه گیری تشخیص می دهند.

اغلب ولت مترهای دیجیتال ارزان قیمت از یکی از روشهای تبدیل مقدار متوسط برای اندازه گیری مقدار ولتاژ AC استفاده می کنند. محاسبه مقدار متوسط آسانترین و کم هزینه ترین روش برای تجهیزات اندازه گیری است.

در هردو این تکنیکها، دستگاهها بطور معمول براساس سنجش مقدار RMS برای شکل موجهای کاملاً سینوسی کالیبره میشوند. برای مثال یک ولتمتر حساس به مقدار پیک، معمولاً به گونه ای کالیبره می شود که ۷۰۷/۰ مقدار ولتاژ پیک را نشان دهد. و یک دستگاه اندازه گیری بر مبنای مقدارمتوسط، برای نمایش ۱۱/۱ برابر میزان متوسط کالیبره شده است. در شکل موج سینوسی کامل این مقادیر ثابت انتخاب شده، باعث میشود مقادیر اندازه گیری شده با میزان واقعی RMS کاملاً مطابقت داشته باشد.

● روش تبدیل RMS واقعی

سه تکنیک اندازه گیری مقدار واقعی RMS امروزه مورد استفاده قرار میگیرد. روش حرارتی، روش رقومی(آنالوگ) و روش دیجیتال.

در روش اندازه گیری RMS واقعی حرارتی، سیگنال ورودی از حرارت یک بار مقاومتی استفاده میکند. و میزان حرارت مستقیماً به مقدارRMS شکل موج بستگی دارد. عموماً این پرهزینه ترین روش اندازه گیری مقدار موثر یا RMS است. گرچه روش حرارتی به زمان بسیارطولانی – در حد چند دقیقه - برای محاسبه نیازمند است، که این روش را برای اغلب اندازه گیریهای عملی قدرت غیرکاربردی نشان می دهد. برخی از شرکتهای برق در کانادا از این روش برای محاسبه هزینه برق مصرفی مشترکان بزرگ خود استفاده میکنند. عیب دیگر این روش، این است که باید به طور مکرر برای صحت اندازه گیری کالیبره شود.

مبدلهای RMS واقعی آنالوگ: مداری را مورد استفاده قرار میدهد که از ولتاژ (یا جریان) ورودی لگاریتم میگیرد، این مقدار را دو برابر میکند، از آن متوسط گیری میکند، و سپس از مقدار نصف متوسط آنتی لگاریتم میگیرد. این روش معادل این است که ولتاژ را به توان دو برسانیم، از مربعات متوسط گیری کنیم، و سپس ریشه دوم (جذر) متوسط ها را محاسبه کنیم.

مقدار ثابت زمانی محاسبات با مدار متوسط گیری تنظیم میشود، و می تواند به صورت نوعی از چند میلی ثانیه تا چندین هزار میلی ثانیه تنظیم شود. مقادیر ثابت زمانی طولانی تر میزان ریپل کمتری در خروجی ایجاد می نماید. اما منجر به کاهش سرعت پاسخگویی می شود. تغییرات کوتاه مدت ورودی یک نگرانی مهم در منابع تغذیه کامپیوتراست. مبدل های آنالوگ، همچنین محدودیت هایی در نرخ گذرایی و کرست فاکتور دارند. اما در طرح های مدرن اندازه گیری توان AC ، این محدودیت ها به ندرت مشکل ساز می شوند.

مبدلهای RMS واقعی دیجیتال: با سرعت زیاد از سیگنال ورودی نمونه گیری می کنند، و این نمونه ها را به مقادیر دیجیتال تبدیل می کنند. غالباًٌ فرکانس نمونه گیری بیشتر از ۱۰۰ برابر فرکانس سیگنال پیش بینی می شود. زمانی که می خواهیم توانی با فرکانس ۶۰ هرتز را اندازه گیری کنیم، نمونه برداری باید با فرکانسی بیشتر از ۶۰۰۰ هرتز صورت گیرد.

یک پردازشگر، هر کدام از مقادیر نمونه ها را به توان دو میرساند، مقادیر مربعات نمونه های اخیر را جمع میبندد، و سپس از مجموع بدست آمده ریشه دوم می گیرد. اندازه گیری RMS واقعی هر شکل موج دلخواه بسیار هزینه بر است و ثابت زمانی تبدیل میتواند به صورت دلخواه با تنظیم کردن تعداد نمونه های برداشت شده تنظیم شود. استانداردIEEE۱۱۵۹ در خصوص اندازه گیری توان، میزان حداقل دوره اندازه گیری مقدار RMS را نیم سیکل تعیین کرده است. اما اغلب دستگاه های اندازه گیری حداقل یک سیکل را برای اندازه گیری مقدار موثر مد نظر قرار میدهند. انجام عملیات ریاضی در این حد و به صورت پیوسته، فراتر از توانایی های اغلب دستگاه های سنجش رایج است. از اینرو در این دستگاه ها ترکیبی از روشهای نمونه گیری متفاوت، به صورت متناوب بکارگرفته میشود. گاهی نرخ تناوب این نمونه گیری ها، توسط کاربر قابل برنامه ریزی است. محدودیت دیگر این روش، حجم حافظه مورد نیاز برای ذخیره سازی داده ها و اطلاعات است.

● عوامل بالقوه بروز خطا

خطای پاسخ فرکانسی در اندازه گیری جریان:

ـ حتی هنگامی که پردازشگرها محاسبات دقیقی را بر روی داده ها انجام می دهند، به دلیل محدودیت های مربوط به ترانسدیوسرهای جریان که برای جمع آوری مقادیر جریان مورد استفاده قرارگرفته اند، اندازه گیری می تواند با خطا همراه باشد. اندازه گیری جریان در مدارهای جریان متناوب، عموماً با استفاده از نوعی ترانسفورماتور جریان انجام می شود. ترانسفورماتورهای جریان دارای پهنای باند محدودی هستند، که این محدودیت در شرایط AC با شکل موج سینوسی نگران کننده نیست. با این وجود در بارهای غیرخطی، هر دو انتهای باند عبور این تجهیزات ]هم حداقل و هم حداکثر فرکانس مجاز[ می توانند بحرانی شوند.

از اینرو اطلاع از محدودیت های ترانسدیوسرهای جریانی که مورد استفاده قرار می دهیم، بسیار مهم است. مشکل پهنای باند در ترانسفورماتورهای جریان می تواند با گنجاندن مقاومت شنت در مدار جریان یا استفاده از سنسور اثر هال بر طرف شود.

خطای انتقال فاز در اندازه گیری جریان:

ـ علاوه بر وقوع خطای پهنای باند، ترانسفورماتورهای جریان عموماً دارای خطای دیگری به نام خطای انتقال فاز هستند که مقدار آن با فرکانس تغییر می کند. انتقال فاز متغیر با فرکانس، می تواند منجر به بروز خطاهای عمده در اندازه گیری شکل موج شود. میزان خطای انتقال فاز معمولاً برای هارمونیک های مرتبه پایین اندک است. اما برای هارمونیک های مرتبه بالاتر افزایش می یابد. به دلایل فوق، درخواست نتایج تست آزمایشگاهی ترانسفورماتورهای جریان، برای اطمینان از صحت پاسخگویی در مقابل پهنای باند فرکانس و دقت کافی در مقابل خطای انتقال فاز. برای تمامی مرتبه های هارمونیکی مورد نیاز، از اهمیت ویژه ای برخوردار است.

روشهای اندازه گیری ضریب قدرت:

ـ ضریب قدرت، نسبت توان حقیقی به توان ظاهری است که به طور سنتی با سنجش زاویه فاز بین بردار جریان و ولتاژ اندازه گیری میشود. این روش برای شکل موجهای غیرسینوسی با خطا همراه است. همیشه مقدار ضریب قدرت قرائت شده به این روش، به خطا بالا است. هنگامی که درصد بالایی بار غیرخطی وجود دارد، خطای اندازه گیری ضریب قدرت به بیش از ۵۰ درصد افزایش پیدا میکند. تنها روش دقیق اندازه گیری ضریب قدرت برای بارهای غیرخطی، متوسط گیری از مقادیر توان لحظه ای و سپس تقسیم کردن آن بر مقدار RMS واقعی جریان و مقدار RMS واقعی ولتاژ است.


منبع:

http://www.niazemarkazi.com/article/...%B3%D9%8A.html

[روح الامین]

اندازه گیری ولتاژ ac متناوب (ولتاژ rms)

معمولا اندازه گیری ولتاژهای DC ساده و سر راست می باشد.تنها سر در گمی ممکن یافتن نقطه مرجع اندازه گیری است.با این حال زمین مدار به عنوان مرجع پتانسیل صفر در نظر گرفته می شود و موارد اسثنا نیز به طور واضح ذکر می شود.

در اندازه گیری وقتی که ولتاژهای ac به میان می آیند پیچیده تر می شود.یک ولتاژ ac طبق تعریف،یک مقدار دائما در حال تغییر است.برای اندازه گیری ولتاژ acچندین راه مختلف وجود دارد که بسته به شرایط مفید واقع می شوند.برای مثال ممکن است دانستن مقادیر مطلق ماکزیمم مورد نظر شما باشد و می خواهید پیک ولتاژ را در یک تناوب بدانید.برای راحتی فرض کنید که تمام شکل موج ها حول محور 0V قرار گرفته اند.

یک ولتاژ ac ممکن است شکل سینوسی داشته و دارای دامنه حداکثر 10Vباشد.(پیک منفی -10V است) گفتن اینکه یک سیگنال 10V AC داریم گمراه کننده است چرا که پیک ولتاژ فقط برای کسر کوچکی از ثانیه برقرار است و در بقیه زمان های یک دوره تناوب ولتاژ لحظه ای به طور قابل توجهی کمتر از این مقدار پیک است.

از آنجا که ولتاژ بین دو مقدار حداقل و حداکثر یعنی -10V و +10V نوسان می کند رنج 20V را پوشش می دهد.در برخی موارد اندازه گیری سیگنال 20V پیک تا پیک مفید است.اما گفتن اینکه یک سیگنال 20V AC داریم باز هم گمراه کننده است.

راه کار منطقی محاسبه متوسط ولتاژهای لحظه ای در یک دوره تناوب است.به علت تقارن شکل موج سینوسی حول محور صفر و خنثی شدن مقادیر مثبت و منفی با یکدیگر کل دوره تناوب قابل استفاده نیست و در صورت چنین کاری مقدار متوسط صفر خواهد شد.

برای متوسط گیری از ولتاژهای ac،فقط نیمی از یک دوره متناوب مورد توجه قرار می گیرد.به لحاظ ریاضی ثابت شده است که برای موج سینوسی،مقدار متوسط همیشه برابر با 0/696 مقدار پیک می باشد.در مثال ما که پیک ولتاژ موج سینوسی 10V است مقدار متوسط برابر 6/36V است.

با داشتن مقادیر متوسط،مقایسه ولتاژهای ac معنی پیدا می کند.متاسفانه فرمول قانون اهم برای مقادیر متوسط محدودیت بزرگی ایجاد می کنند.

یک راه برای به کارگیری قانون اهم در ولتاژهای ac بیان کردن این ولتاژها بر اساس ولتاژ dc آنهاست.برای یافتن چنین مقدار معادلی باید مقدار rms (ولتاژ موثر) سیگنال ac را محاسبه کرد.برای موج سینوسی،مقدار rms برابر 0/707 مقدار پیک است.در مثالی که در بالا آورده شده ولتاژ پیک 10V است.بنابراین ولتاژ rms برابر 7/07 V است یعنی این سیگنال به اندازه یک ولتاژ 7/07 V DCدر یک مقاومت گرما ایجاد می کند.همچنین می توان قانون اهم را همانند مقادیر dc برای مقادیر rms هم به کار برد.به عنوان یک قانون،روابط ولتاژها و جریان های ac معمولا بر حسبrms بیان می شوند.

بهتر است برای جلوگیری از سردرگمی و روشن شدن مطلب کمی بیشتر توضیح دهیم.برای راحتی،مقایسه های زیر برای مقادیر مختلف ac آورده شده است.

مقدار پیک * 0/707=rms

مقدار متوسط * 1/11=rms

rms * 0/9=مقدار متوسط

مقدار پیک *0/636=مقدار متوسط

rms * 1/41=مقدار پیک

مقدار متوسط * 1/57=مقدار پیک

پیک * 2=پیک تا پیک



به خاطر داشته باشید که روابط و مقادیر فوق فقط برای سیگنالهای سینوسی صحت دارند.

اغلب ولت متر های ac برای اندازه گیری ولتاژهای سینوسی کالیبره شده اند و برای اندازه گیری های سایر سیگنالهای ac دقیق نیستند.چنانچه صرفا بخواهید یک مقایسه ساده انجام دهید،ولت متر ac برای سیگنالهای غیر سینوسی کفایت می کند.اما اگر مقدار دقیق rms یک سیگنال غیر سینوسی مورد نظر باشد ولت متر acکمک چندانی نخواهد کرد.

علاوه بر این ولت مترهای ac به فرکانس هم وابسته هستند.این ولت مترها برای اندازه گیری دقیق در فرکانس برق شهری(60 HZ) تنظیم شده اند.ولت مترها در 75% موارد کار خود را به خوبی انجام می دهند.در بقیه موارد هم باید تکنسین از روش های مقایسه ای،تخمینی و یا حدس های تجربی استفاده کند.

امروزه میترهایی وجود دارند که کارهای محاسباتی را هم انجام می دهند.در سالهای اخیر در داخل آنها از ICهایی استفاده می شود که تبدیل rms به dc را انجام می دهند.یعنی اینکه یک سیگنال acبا تقریبا هر شکل موجی به ورودی داده می شود و ولتاژ dc متناسب در خروجی تولید می شود.این ولتاژ dcدقیقا به اندازه مقدار rms واقعی سیگنال ورودی می باشد.از نمونه این IC ها می توان به دو آی سی AD637 و AD536AJD اشاره کرد.


منبع:

http://www.madaresabz.com/Article/?I...7%DA%98-rms%29

[ba_safa]

پاسخ : اندازه گیری جریان ac با سنسور هال و atmega8

مهندس اگه از سنسورهای جریان مثلا 712 استفاده کنی و بخوای جریان ac رو اندازه بگیری وارد یه سری داستان های اعصاب خورد کن درصد و ضریب خطای سنسورهای آمپر بالا میشی مثلا ضریب خطای این سنسور ٣۰ آمپری یک الی دو درصد هستش!
یعنی تو محدوده ی ٣۰۰ تا ٦۰۰ میلی آمپر!
یعنی ممکنه مصرف کننده ای تو مدار نباشه ولی این سنسور که به ازای. هر آمپر ٦۰ میلی ولت خروجی داره یهو میبینی خروجی بین صفر تا ١٢۰ میلی ولت متغیره!
واقعا طراحی مهندسی میشه با این سنسورهای اثر هال داشت؟
البته شاید مدل های همچین مشکلی نداشته باشن ولی بازهم یک الی دو درصد واسشون منطقی هستش مگه اینکه بخوای فقط بفهمی مصرف کننده ده آمپر میکشه یا دوازده آمپر نه اینکه از یک میلی آمپربگیری تا سی آمپر.
واسه پله های ریزتر همون مقاومت شنت بهتره که ولتاژ دو سرش رو با یک یکسوساز پ امپی)نوع پ امپ خیلی مهمه( هم یکسو و هم تقویت کنی

[ehsanbagheri]

پاسخ : اندازه گیری جریان ac با سنسور هال و atmega8

ممنون از لطف دوستان
مقاله ای که دوستمون گذاشتن خیلی خوب بود
فکر میکنم از یه سنسور اثر هال و یه دونه سنسور rms to dc استفاده کنم کار خیلی راحت تر میشه