Wie erfasse ich eine sinusförmige Spannung / einen sinusförmigen Strom an einem Widerstand?

Ich habe eine experimentelle Schaltung wie folgt:

Experimentelle Schaltung

Mein Ziel ist es, den maximalen oder effektiven Wert des Stroms an der Last zu messen.
Der Stromsensor ist einfach 0,1 Ω , 5 W Widerstand.

Ich habe die Spannung am Stromsensor mit dem folgenden kaskadierten RC-Filter gefiltert:
Passives RC-Filter 3. Ordnung

Der Ausgang des Filters zeigt kein Signal ( 0 v ). Dies war ein erwartetes Ergebnis, da ich ein sinusförmiges Signal zum Filtern auf diese Weise anwendete.

Ich kann in der Filterstufe keine Diode verwenden, da die Spannung am Stromsensor im Bereich von Millivolt liegt.

Gibt es einen einfachen Trick, um die Spannung am Stromsensor abzulesen? Wenn möglich, möchte ich die Hauptstruktur dieser Schaltung nicht zu sehr ändern.

BEARBEITEN:

Wie wäre es mit dieser Alternativschaltung?

Alternative Schaltung

Unter der Annahme, dass beide Wechsel des Wechselstromsignals unter Last die gleiche Form haben, kann ich den Strom an der Last berechnen, indem ich nur den positiven Wechsel berücksichtige.

Anmerkungen:

  1. Die AC-Frequenz beträgt 50 Hz.
  2. Ich verwende den Transformator, um mein Oszilloskop zu schützen.
  3. In der Filterstufe haben alle Widerstände und Kondensatoren die gleichen Werte ( R = 100 k Ω , C = 1 μ F ).
  4. Der ADC befindet sich auf einem Mikrocontroller (vielleicht kann ich vorher einen Operationsverstärker zum Skalieren hinzufügen), sodass ich den erfassten Wert algebraisch manipulieren kann.
  5. Die Last ist generisch. Ich möchte, dass es so breit gefächert wie möglich ist. Ich benutze eine 60 W Lampe für dieses Experiment.

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Ein weiterer Grund (abgesehen davon, dass es sich um ein symmetrisches Signal handelt) dafür, dass kein Messwert angezeigt wird, ist, dass die Spannung am Messwiderstand zu niedrig ist. Eine 60-W-Glühlampe bei 230 V liefert 250 mA. Über 0,1 Ω Widerstand ergibt dies nur 25mV. Sie benötigen einen Verstärker, der so einfach wie eine einfache Operationsverstärkerschaltung sein kann.

Eine andere Lösung wäre die Verwendung eines Hall-Effekt-Sensors . Hall-Effekt-Sensoren kommen nicht nur mit mV/A-Verlusten zurecht , sondern Sensoren wie Allegro ACS711 können mit hohen Strömen umgehen und haben eine eingebaute Verstärkung .

Geben Sie hier die Bildbeschreibung ein

Beim ACS711 beträgt die Empfindlichkeit 110 mV/A. Für Ströme wie mehrere Ampere können Sie dieses Signal direkt dem ADC zuführen, wenn Sie auch niedrigere Ströme messen möchten, benötigen Sie einen externen Verstärker.

Es gibt mehrere Möglichkeiten, mit dem symmetrischen Signal umzugehen. Wie Sie bemerkt haben, ist der Spannungsabfall der Diode im Vergleich zum Signal ziemlich groß. Was Sie bevorzugen, ist eine ideale Diode ohne Spannungsabfall. Es ist eigentlich ganz einfach, eine solche Superdiode herzustellen . Sie müssen nur einen OpAmp hinzufügen, um den Spannungsabfall zu kompensieren:

Superdiode

Sie müssen dann Vout mit einem anderen OpAmp puffern, der für eine gewisse Verstärkung verdrahtet ist.

Die andere Sache, die Sie vielleicht gerne tun möchten, ist die Erstellung eines Spitzenwertdetektors. Dadurch wird die Ausgangsspannung auf dem Spitzenstromwert gehalten. Fügen Sie einfach einen Kondensator parallel zu RL hinzu.

Einweggleichrichter sind gut, aber Vollweggleichrichter sind besser, und Effektivwertdetektoren sind sogar noch besser. Der Unterschied ist auf Rausch-/Crestfaktor-Probleme zurückzuführen.
Wie erfasse ich eine sinusförmige Spannung / einen sinusförmigen Strom an einem Widerstand?
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