¿Cómo me protejo contra las sobretensiones de los sensores?

Estoy intentando usar un CT para medir la corriente alterna. Obtuve mucha información en esta respuesta a otra pregunta que me llevó a una gran cantidad de investigación.

Quiero medir la corriente en uso por un dispositivo de CA desde un chip ADC de 5 V (por ejemplo, un arduino, pero tengo un par de cosas diferentes, por lo que podría ser un arduino en sí).

Mi primer intento consistió en tomar la salida de un CT, conectarlo a un puente rectificador, agarrar una resistencia de 10k y medir el valor relativo a 5V del ADC. Mi aparato de prueba es una lámpara con una bombilla de 75W. Básicamente funcionó , pero me estaba dando números "fuera del gráfico" cuando encendí la lámpara. Esto me hizo pensar que algo malo estaba pasando.

El otro cartel sugirió que pusiera una resistencia de 3300 ohmios en el voltaje de la salida. La expectativa era que obtendría 680mV. Hacer esto con mi viejo DMM no me daba mucha información, así que pedí un osciloscopio y decidí ver qué estaba pasando realmente.

Esta es básicamente mi historia de intentar eso.

encender la luz con una lectura de TC de 3300 ohmios

Si bien el voltaje parece volverse ligeramente negativo, la diferencia entre mi mínimo y máximo parece ser los 680 mV previstos. Sin embargo, puede ver un pico gigante de 7,12 V cuando el dispositivo está realmente encendido.

Me gustaría no enchufar 7.12V en el ADC de 5V, entonces, ¿cómo podría suprimir eso?

(También me gustaría nivelar los resultados para poder obtener una lectura sólida, pero ese es un problema diferente que trataré de resolver después de evitar explosiones de chips cuando se activan los interruptores)

Respuestas (2)

Una solución típica y simple es un diodo schottky (caída de voltaje directa baja) desde su línea de señal a +5V (ánodo a señal, cátodo a +5V) limitará los picos de voltaje a unos pocos 100mV por encima de +5V.
De manera similar, un diodo a tierra (cátodo a señal, ánodo a tierra) puede evitar oscilaciones negativas.

Para algo como un CT que es capaz de grandes picos de voltaje, un TVS (supresor de voltaje transitorio) en lugar de los diodos también podría ser una buena idea.

Sugeriría un búfer (por ejemplo, opamp no inversor, ganancia unitaria) entre su salida CT y ADC. Esto agregaría una etapa de protección antes de su ADC. Puede usar los diodos en sus entradas para protegerlo, y si lo alimenta desde + 5V, se garantiza que no oscilará más de lo que puede manejar el ADC. También puede agregar algunos toques de ganancia (por ejemplo, 1,5,10, etc.) para cambiar entre diferentes rangos de corriente; de ​​esta manera, podrá usar mejor el rango completo del ADC.
Por ejemplo, su señal de 680 mV solo usa (0,68 V / 5 V) * 100 = 13,6 % del rango de ADC. Para un ADC de 8 bits, esto equivale a ~35 de 256, 680 mV / 35 = 19 mV por paso de ADC (p. ej., 00000001 = 19 mV, 00000010 = 38 mV, etc.). Si tuviera un toque de ganancia de 5 (por ejemplo, 0,68 V * 5 = 3,4 V), sería más como 4 mV por paso.

Muchas gracias por toda su ayuda. Ahora que puedo ver con qué estoy trabajando, puedo empezar a entender por qué la mayoría de las preguntas que hago hacen que la gente me sugiera que compre amplificadores operacionales. :)
Sí, un osciloscopio es imprescindible para trabajar con este tipo de cosas. Creo que hiciste una buena elección con Rigol, dan un rendimiento decente por un precio muy bajo.
No he tenido la mejor suerte con esto hasta ahora. Puedo decir mucho más fácilmente cuando la lámpara está encendida o apagada usando un amplificador operacional, pero no puedo distinguir los "niveles". Puede ver la diferencia entre que la lámpara esté apagada y encendida en las siguientes capturas de pantalla: skitch.com/dlsspy/geba3/current -- probablemente lo suficientemente bueno para mis necesidades, pero los números son más grandes de lo que esperaba.
Hmm, parece que algo no está del todo bien. Es difícil saber qué sin ver su esquema. Podría ser que la ganancia sea demasiado alta, el sesgo no sea correcto, el opamp no sea adecuado de alguna manera o esté conectado incorrectamente, etc. Debería verse similar a su forma de onda en la pregunta, pero más grande según la ganancia. Como está un poco fuera de tema para el título, podría valer la pena comenzar una nueva pregunta para esto y publicar el esquema (o agregarlo a este, tal vez Kortuk o alguien pueda aconsejar cuál es el preferido)
Sí, no sé lo que estoy haciendo. :/ Estoy usando un LM358M. Tengo input- (pin 2) y Vee en el mismo terreno, Vcc en 5V, y input- y input+ saliendo del CT. Estoy leyendo el pin 2 frente al pin1 (salida). También tengo la resistencia de 3.3k en las salidas de CT (después del rectificador). No sé de qué otra manera lo haría. Lo que encuentro es que el RMS aumenta con los amperios de entrada, pero cualquier sorteo toma el máximo de ~ 0 a ~ 3.76. Mi Kill-a-watt lee un RMS sobre un voltio. Lámpara + soldador =~ 1A y me da 3.7V RMS.
(Perdón por ser ruidoso aquí, me gustaría continuar aquí si tiene sentido porque estoy tratando de descubrir cómo aplicar los consejos que diste anteriormente)
Ningún problema. ¿A qué ganancia tienes configurado el LM385? Si pudiera actualizar su pregunta con un esquema, sería mucho más fácil entender exactamente cómo tiene las cosas configuradas. Olvidé que estabas rectificando la salida de CT, por lo que la forma de onda a la que te vinculaste podría no ser tan mala después de todo (pensé que todavía sospecho que hay problemas)
Cuando seguí sus instrucciones con más cuidado, obtuve los resultados deseados. Muchas gracias por tu paciencia. :)

@Oli Glaser hizo un buen trabajo cubriendo cómo protegerse de los picos del sensor. Abordaré por qué están allí en primer lugar:

El filamento utilizado en las bombillas incandescentes tiene un coeficiente de temperatura positivo . Esto significa que a medida que aumenta la temperatura del filamento, también aumenta su resistencia.

Por lo tanto, para una bombilla, la resistencia del filamento debe elegirse de modo que la energía se disipe en el filamento en el vataje deseado cuando está a la temperatura de funcionamiento . Como tal, la resistencia de la bombilla será mucho menor cuando el filamento esté frío.

Por lo tanto, inmediatamente después de la conexión, la bombilla consumirá mucha más corriente de lo normal, hasta que el filamento se haya calentado hasta el punto en que la energía que fluye hacia el filamento coincida con la energía que el filamento está disipando (como luz y calor).
Cualquier calentamiento adicional da como resultado menos energía, lo que hace que el filamento se enfríe, lo que genera más calor, etc. El sistema alcanza el equilibrio.

De Wikipedia sobre bombillas :

La resistencia real del filamento depende de la temperatura. La resistencia en frío de las lámparas de filamento de tungsteno es aproximadamente 1/15 de la resistencia del filamento en caliente cuando la lámpara está en funcionamiento. Por ejemplo, una lámpara de 100 vatios y 120 voltios tiene una resistencia de 144 ohmios cuando está encendida, pero la resistencia en frío es mucho menor (alrededor de 9,5 ohmios). [...] Para una lámpara de servicio general de 100 vatios y 120 voltios, la corriente se estabiliza en aproximadamente 0,10 segundos y la lámpara alcanza el 90% de su brillo total después de aproximadamente 0,13 segundos.

¿Cómo me protejo contra las sobretensiones de los sensores?
RespuestasAquíPolítica de privacidad1y, 0v