Ist es bei der Messung von Wechselstrom über einen ADC schlecht, eine gemeinsame Masse zu haben?

Ich habe eine Schaltung, die so aussieht:

Schaltung http://img.skitch.com/20111127-m6jqyx9b15brese4rkipayyib6.png

Mein Eingang ist Wechselstrom mit niedriger Spannung bei niedrigem Strom, und ich möchte dies mit einem ADC bei 3,3 V messen (schließlich bin ich noch nicht dort angekommen).

Ist das sicher/richtig? Es scheint zu tun, was ich will, wenn ich es mit meinem Oszilloskop messe, aber es fühlt sich seltsam an, eine Wechselstromleitung mit meiner Gleichstromschaltung zu teilen (beide mit denselben 0 V verbunden).

Ich habe Probleme zu verhindern, dass das Signal unter 0 V fällt. Das nächste, was ich habe, war, einen Schottky mit der Kathode zum Signal und der Anode zur Masse zu verbinden. Ich sehe zu bestimmten Zeitpunkten immer noch 300-400 mV unter Null auf der Signalleitung. Ich frage mich, ob diese Dinge zusammenhängen.

Bearbeiten : Erweitern Sie ein wenig mit mehr Daten (und aktualisieren Sie die Schaltung, um die Leistung des Operationsverstärkers anzuzeigen).

Während die meisten Messungen das Richtige zu tun scheinen, scheint es, je größer der Burst ist, desto wahrscheinlicher ist es, dass ich das Gerät beschädigen würde, das die Referenzleistung liefert (im Einsatz wird es ein Atmega sein, der mit 3,3 V läuft). Ich sehe einen Abfall um -80 mV oder so, aber als ich das an meine Waschmaschine angeschlossen hatte, passierte Folgendes:

Waschmaschine starten

Es hat sich ziemlich schnell eingependelt, aber mein Verständnis von Operationsverstärkern ist nur geringfügig größer als mein Verständnis von Aramäisch. Ich habe gehört, wenn man sie richtig einsetzt, passiert so etwas nicht. Ich glaube, dass -2,4 VDC eine schlechte Sache wäre, um sie an einen ADC zu übergeben.

Ist das der falsche Weg, Dinge zu tun?

Das erste Problem, das ich sehe, ist, dass Ihr Eingang (Pin 2 des Steckers) effektiv mit Masse kurzgeschlossen ist. Wird die Quelle glücklich sein, wenn ihr Ausgang kurzgeschlossen wird?
Ein weiteres mögliches Problem ist, dass der Gewinn ziemlich hoch erscheint. Wenn die Quelle beim Kurzschließen 1 mA erzeugt, versucht Ihre Schaltung, am "Signal" -Knoten ein 50-V-Signal zu erzeugen. Es wäre hilfreich, mehr über die Quelle zu erfahren - was meinen Sie mit "niedriger Spannung" und "niedrigem Strom"? Reden wir hier von Milliampere oder Nanoampere?
Ich erhalte damit aussagekräftige Messungen (die Spannung steigt proportional zum Eingang). Ich habe die Schaltung von dieser Seite . Ich verstehe es nicht ganz, also wende ich einfach Dinge an, die ich finde und messe. Ich bekomme eine Rache für all die Programmierer, über die ich im Laufe der Jahre meinen Kopf geschüttelt habe.
Ein weiteres mögliches Problem ist, dass Sie einen Tiefpassfilter mit einer Grenzfrequenz von 0,03 Hz haben. Wenn Ihr "AC"-Signal tatsächlich langsamer ist, würden die meisten von uns es überhaupt nicht "AC" nennen - wir würden es einfach einen variierenden DC-Wert nennen. Welche Frequenz hat Ihr Wechselstromsignal?
Ich weiß ehrlich gesagt nicht, wie ich den Strom messen soll. Die Spezifikationen auf dem Gerät sind ziemlich schlecht und ich habe kein aktuelles Messgerät. Ich kann Ihnen sagen, dass die höchste Spannung, die ich gemessen habe, zwischen -48 mV und 160 mV lag (möglicherweise niedriger, ich wurde abgeschnitten).
Ich messe ziemlich gute 60 Hz vom Eingang, wenn der Kondensator nicht da ist.
Es sieht so aus, als hätte der Typ mit der Website ein Messgerät, das 100 uA Gleichstrom erzeugt, wenn es um einen Draht mit 30 A Wechselstrom geklemmt wird. Seine Schaltung gibt 5 V aus, wenn der gemessene Strom 30 A beträgt. Es ist nicht offensichtlich, dass das von Ihnen verwendete SCT-Gerät ein AC- oder DC-Ausgangssignal erzeugt. Da es als "Transformator" bezeichnet wird, würde ich ein AC-Ausgangssignal vermuten. Dies bedeutet wahrscheinlich, dass die von Ihnen verwendete Schaltung nicht die vollständige Lösung für Sie ist. Möglicherweise müssen Sie eine Gleichrichterschaltung hinzufügen, um sie in Gleichstrom umzuwandeln, und die Verstärkung der LM358-Schaltung je nach gewünschter Skalierung Ihrer Messung anpassen.

Antworten (2)

Gehen Sie zu dieser Frage über, da sie mit meiner Antwort auf Ihre letzte zusammenhängt:

Ich habe nachgesehen, ob ich einige Informationen über den CT finden kann, und ich habe aus dem Datenblatt herausgefunden , dass dieses Modell eine Spannungsausgangsversion mit einem maximalen Ausgang von 1 V bei 30 A ist (unter der Annahme von pk-pk AC), was eine Transimpedanz bedeutet (Strom zu Spannung) Verstärker ist nicht das, was Sie wollen.
Was Sie wollen, ist ein einfacher Puffer / Pegelumsetzer.

So etwas würde gehen:

CT-Puffer

Wellenformen:

CT-Puffersim

Wenn Sie keinen invertierenden Puffer möchten, können Sie Folgendes versuchen:

CT-Puffer nicht invertierend

Wenn Sie den Bereich des ADC anpassen möchten, können Sie beiden etwas Verstärkung hinzufügen. Vorsicht bei der invertierenden Version, da die DC-Vorspannung verstärkt wird. Für eine Verstärkung von 2,5 wird ein Verhältnis von 6 für R5/R4 benötigt. So etwas wie R1 = 25k, R5 = 60k, R4 = 10k sollte in Ordnung sein.
Beachten Sie, dass Sie sicherstellen müssen, dass Ihr Operationsverstärker in der Lage ist, einen Rail-to-Rail-Ausgangshub auszuführen, wenn Sie den gesamten Versorgungsbereich nutzen möchten (ein Beispielteil aus dem Gedächtnis ist der MCP6021, dieser verfügt über R2R-Ein-/Ausgangs-IIRC).

Ich glaube nicht, dass ich mit dem zweiten gute Ergebnisse erzielt habe, aber meine Ergebnisse aus Ihrem ersten Schaltkreis stimmten ungefähr mit Ihren Messwerten überein. Ich denke, die Antwort auf meine anfängliche Frage scheint "Nein" zu sein. Während ich mit diesem Schaltungssimulator spiele, scheint es, dass ich mit einer Spitzenerkennungskonfiguration ziemlich genau das erreichen kann, was ich im Endergebnis möchte.

Eine Sache, die ich zu Olis Antwort hinzufügen möchte, ist, wenn Sie nur die Leistung überwachen möchten, die von einigen Lasten in Ihrem Netzstromkreis gezogen wird, wie es der Typ mit der Website getan hat, möchten Sie möglicherweise nicht alle Details jedes Zyklus sehen des 60-Hz-Netzleitungssignals.

Sie könnten den ADC verwenden, um eine Reihe von Samples der Wellenform zu nehmen, dann eine Signalverarbeitung durchführen, um den RMS-Wert zu ermitteln, oder Sie könnten Ihrer analogen Schaltung ein wenig mehr hinzufügen, um das Signal vorzufiltern. Auf der von Ihnen zitierten Website verwendete er ein Messgerät anstelle eines einfachen Transformators, und dort ging wahrscheinlich so etwas vor sich.

Mein erster Schnitt dazu ist in etwa so:Spitzendetektorschaltung

Dies hat jedoch ein potenzielles Problem, da jede vom Sensor kommende Spitze (wie Sie in einer anderen Frage gefragt haben) als Störung im Ausgang dieser Schaltung mit einer ziemlich langsamen Abklingrate angezeigt wird.

Ich bin mir auch sicher, dass noch viele andere Verbesserungen vorgenommen werden müssen, wenn jemand mehr Zeit damit verbringen würde, die Details dieser Schaltung auszuarbeiten.

Ich verstehe den Zweck des Operationsverstärkers auf der rechten Seite nicht. Ich habe dies gerade in einem Schaltungssimulator ausprobiert und keinen großen Unterschied zwischen dem + Eingang des zweiten Operationsverstärkers und seinem Ausgang festgestellt.
Der Operationsverstärker an U2 ist ein Spannungsfolger. Es ist da, damit die Last auf vout das Verhalten der Schaltung nicht ändert. Ohne diesen Puffer würde jede Last von weniger als etwa 10 MegOhm das Verhalten ändern.
Ich sollte hinzufügen, dass der LT1797 dort wahrscheinlich nicht der ideale Operationsverstärker ist ... sein Eingangsstrom reicht tatsächlich aus, um die Zeitkonstante des R4-C2-Filters zu ändern ... ein FET-Eingangsteil wäre besser ... das ist nur so was ich schnell zusammengeschmissen habe.
Ist es bei der Messung von Wechselstrom über einen ADC schlecht, eine gemeinsame Masse zu haben?
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