Amplificación y lectura de una señal de 0-1 V en Arduino

Estoy tratando de leer la salida (0~1V) de un transformador de corriente (CT) en la entrada ADC de 10 bits de un Arduino Nano. El CT está detectando el Lcable que transporta 120 V a 60 Hz.

Especificaciones del transformador de corriente:

  • Corriente de entrada: 0~30A CA
  • Modo de salida: 0~1V
  • No linealidad: ±1%
  • Resistencia de muestreo incorporada (RL): 62Ω
  • Relación de giro: 1800: 1

Dado que el Arduno acepta una entrada analógica de 0-5 V, la salida del TC debe escalarse para aprovechar al máximo los 10 bits.

Además, creo que la salida del CT es una forma de onda de CA, por lo que variaría entre -1V y +1V. Si esto es correcto, necesitaría sesgar la salida por AREF/2 (5V/2 = 2.5V) sumergiendo los rieles 5Vy GNDpor igual usando un divisor de potencial hecho de 2 resistencias.

¿Cómo debo escalar 0-1V a 2.5V, suponiendo que la salida varíe entre -1V y 1V? ¿Existe una solución que amplifique la señal de salida del TC y la polarice también?

El circuito que estoy usando actualmente parece

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ya continuación se muestra una gráfica de los analogRead()valores, donde el eje x representa el número de índice de la muestra ADC, mientras que el eje y representa el valor ADC (0-1024). La frecuencia de muestreo es de aproximadamente 9 kHz (110us por muestra). La diferencia pico a pico es de unas 55 muestras, lo que nos da una frecuencia de 165 Hz.

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arduino.cc/en/Reference/AnalogReference Eso deja resolver el sesgo de CC, que depende de la frecuencia y la forma de onda (ancho de banda) que no mencionó.
@jippie Pregunta actualizada con la corriente que estoy detectando: 120 V CA a 60 Hz.
Antes de intentar obtener algún consejo sobre la configuración del circuito, deberá cambiar el estado de cada "Creo" y "Creo" en su pregunta a "Lo sé". Antes de eso, toda suposición es una completa pérdida de tiempo.
@MichaelKaras La hoja de especificaciones establece que el CT tiene una salida de 0-1V. Pero tengo la impresión de que las salidas de un CT variarán entre valores positivos y negativos. ¿Es posible saberlo sin usar un osciloscopio? Solo tengo un multímetro Fluke 179 y un Arduino.
¿Qué frecuencia de muestreo está utilizando? ¿Cuál es la escala en el eje x? ¿Qué corriente fluía en ese momento en el cable de CA?
@Andyaka No definí la frecuencia de muestreo, ¿podría ser el límite de 10,000 muestras/seg establecido por Arduino? El eje x es el número de muestra. Estoy en proceso de adquirir una pinza amperimétrica Fluke para medir la corriente.
Sin la tasa de muestreo, el diagrama significa muy poco y podría estar submuestreando y viendo alias
@Andyaka Acabo de medir la frecuencia de muestreo y descubrí que ronda los 9000 Hz (112 ms entre muestras)
112 ms entre muestras son 9 Hz y eso explica el aliasing en su gráfico.
¡Ejem, 9 Hz son 112 ms entre muestras!
@Andyaka Lo siento, son 112 microsegundos en lugar de milisegundos
La amplificación y polarización de voltajes son los casos de uso más básicos para los amplificadores operacionales. Busque esos circuitos OpAmp básicos y encontrará rápidamente un circuito simple de usar.

Respuestas (1)

Solo para hacer avanzar las cosas, estoy publicando una idea (no una respuesta): -

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Creo que la forma de onda que se muestra arriba es corriente en un dispositivo que contiene un puente rectificador, un condensador de carga y una carga. Es demasiado similar al estereotipo para ser otra cosa (dentro de lo razonable) y la única conclusión de esto es que el OP es incorrecto sobre la frecuencia de muestreo porque entre los picos de corriente CA hay casi 56 muestras y, a 60 Hz, esto debe significar el el tiempo de muestreo es de aproximadamente 300 microsegundos o la frecuencia de muestreo es de aproximadamente 3,3 kHz.

Se invita al OP a indicar cuál es la carga y, si se trata de un dispositivo que rectifica el suministro de CA, debe volver a calcular la frecuencia de muestreo en función del diagrama que ha proporcionado y, si es necesario, modificar su figura o modificar el eje x de la grafico.

¿Por qué hay un valle en la forma de onda si se usa un puente rectificador? No estoy seguro de si hay un rectificador dentro del transformador de corriente. El TC se sujeta alrededor de un cable de CA conectado a una computadora de escritorio que utiliza una fuente de alimentación conmutada.
La corriente registrada por el CT si está conectado a una PC como carga se verá muy similar a su imagen. Supuestamente, está midiendo una corriente de 60 Hz, por lo que los picos son muy típicos de lo que fluye hacia una carga de energía que incorpora un puente rectificador. También podría agregar que la fuente de alimentación de la PC probablemente no contenga un circuito de corrección del factor de potencia adecuado, por lo que probablemente tenga algunos años en comparación con los estándares más recientes. Estoy empujando el análisis ahora!
obviamente no hay puente en el TC... Me refiero a la corriente de carga del escritorio y los invito a recalcular su tasa de muestreo o la escala numérica en el eje X del gráfico de forma de onda.
Volvió a medir la frecuencia de muestreo con mayor precisión a 262 us por muestra, que es un período de 14,147 ms o 68 Hz. Supongo que esto está lo suficientemente cerca de 60 Hz dado que es un Arduino.
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