Descripción del circuito de adquisición de CS5463

Podemos considerar esta pregunta como la secuencia de esta anterior .

Ahora estoy trabajando en la parte de adquisición de corriente y voltaje (marcador rojo) del CS5463 (hoja de datos) .

El CS5463 es un dispositivo integrado de medición de potencia que combina dos convertidores de analógico a digital, un motor de cálculo de potencia, un convertidor de energía a frecuencia y una interfaz serial en un solo chip. Está diseñado para medir con precisión la corriente y el voltaje instantáneos, y calcular VRMS, IRMS, potencia instantánea, potencia aparente, potencia activa y potencia reactiva para aplicaciones de medición de potencia monofásica, de 2 o 3 hilos.

circuito de adquisición

En primer lugar, una pregunta sobre las especificaciones:

  • La página 16 de la hoja de datos contiene: "el voltaje de entrada diferencial de escala completa para el canal de corriente y voltaje es +/- 250 mV". A partir de esto, asumí que estos canales pueden recibir voltajes de -250mVhasta 250mV, y la referencia para estos valores es el pin AGND. ¿Tengo razón? (Esta información no está confirmada en las páginas 7 y 8).

Sobre el circuito en sí, esta vez tengo más problemas para resolverlo. Mi intuición dice que es un simple divisor de voltaje para medir el voltaje y una resistencia de alta potencia (shunt) para medir la corriente. El circuito es casi eso, pero no sé el propósito de los componentes adicionales. Y sin saberlo, no puedo definir sus valores correctamente.

  • Primera pregunta: ¿por qué todo el circuito considera la "línea" como tierra y no el "neutro"? De esta manera, todas las ondas se invierten a las originales. ¿Cuál es la ventaja de hacer esto?

  • ¿Qué sucede si lo conecto invertido, de manera que el "neutro" del IC se conecte a la "línea" del tomacorriente y viceversa?

  • El R1 y R2 es un bloque divisor de voltaje. El voltaje máximo en mi región es 311V (220V RMS). Apuntando a un pico de 250mV, elegí los valores 10 ohmsy 12.4 kohms(si este último no existe, pondré uno aproximado o algunas resistencias en serie).

  • La resistencia de derivación puede ser de 25 ohms. Si una corriente máxima de 10Apasa a través de él, se disipará 2.5Wy generará un 250mVvoltaje.

  • ¿ Cuántos mVdebo dejar como rango seguro en este caso? Estos valores se pueden redimensionar para dejar un rango seguro de 50mVarriba y abajo de la forma de onda.

Los componentes restantes:

  • No puedo identificar sus propósitos. Por lo tanto, no puedo dimensionarlos correctamente. El Cv+condensador tiene tierra entre sus terminales, entonces, ¿cuál es su objetivo? Este condensador y la Rv-resistencia parecen ser un filtro RC. Pero nunca he visto uno enchufado en el suelo. El Cv-y Cvdiff... No tengo ni idea de lo que hacen. Puedo decir lo mismo de los componentes equivalentes del circuito de muestreo de corriente, que también tiene la Ri+resistencia (sin un componente analógico en el circuito de voltaje).

Las preguntas están dispersas por toda la pregunta, pero cualquier duda que tengas la intento resumir aquí abajo.

Tu esquema es confuso. ¿Qué son las líneas en negrita de la izquierda? ¿Qué terminan algunas de las señales en una línea vertical a la derecha, aunque no parecen estar conectadas a ella? Usted menciona una hoja de datos, pero ¿hoja de datos de qué ? No hay nada en su circuito, excepto algunas resistencias y condensadores. Parece que tomará mucho de ida y vuelta para obtener la información básica, razón por la cual omití esta pregunta originalmente.
Las líneas en negrita son las líneas de la red eléctrica. La imagen es una parte del circuito que nos interesa (el enlace para la imagen completa del circuito está justo debajo de esta imagen). Lo puse de esta manera, para que no confunda las cosas, porque hay otras partes que no son el foco de esta pregunta (pero aparentemente fue contraproducente). En el primer párrafo digo que este es el circuito del IC CS5463 (con el enlace a la hoja de datos).
@OlinLathrop He editado la publicación.

Respuestas (1)

El voltaje diferencial significa exactamente eso: la diferencia de las dos líneas de entrada (Vin+/Vin- e Iin+/Iin-). El CS5463 puede medir hasta 250 de diferencia entre ellos (o 50 mV con una ganancia mayor). Ambas señales están referenciadas a AGND y pueden variar desde 0,25 V por debajo de AGND hasta Vref (máx. 2,5 V). Esto se indica en la página 7 de la hoja de datos (la clasificación máxima es un poco más alta, consulte la página 13).

Su primera pregunta se responde en parte en la explicación de su circuito de ejemplo (Figura 18 en la página 41). La hoja de datos dice que en este tipo de configuración de resistencia de derivación, el nivel de modo común del CS5463 debe estar referenciado al lado de la línea de la línea de alimentación. (Aunque no dice por qué). Una razón podría ser que no necesita romper el cable neutral (lo que no debe hacerse, el neutral debe estar lo más cerca posible de la tierra).

Si revierte el enchufe, nada malo le sucederá al circuito, siempre que aísle las salidas. Cuando interactúa con otros circuitos que pueden estar referenciados a tierra, puede crear cortocircuitos. Dependiendo del cableado de su casa y del electrodoméstico que desee medir, puede activar un RCD . (No soy un experto aquí, espero que alguien más informado pueda explicar esto mejor)

Su cálculo de resistencia parece estar bien. Los voltajes de entrada en realidad pueden ser superiores a 250 mV, solo que este es el voltaje máximo que puede medir (cualquier valor superior se leerá como 250 mV). Entonces, si desea poder leer voltajes más altos (donde vivo tenemos 230 Vrms) o detectar condiciones de sobrecarga, debe dejar un margen de seguridad (50 mV parece estar bien).

Los filtros están conectados a tierra porque tienes diferentes tipos de ruido. Es posible que tenga ruido solo en una línea o en ambas líneas. Para la entrada de voltaje, dimensionaría Rv- como R1, y para la entrada de corriente significativamente más grande que Rshunt. Luego, los condensadores se pueden dimensionar para tener una frecuencia de corte de varios kilohercios, de modo que no influya en la señal medida. También es posible que desee ver los esquemas de la placa de evaluación . Hay ejemplos para los valores (aunque su esquema se ve un poco diferente).

Brillante respuesta, ¡Gracias! El enlace a la junta de evaluación sin duda me ayudará mucho. Ahora solo una cosa para ilustrarme... Ya que obedezco a los límites máximos, no habría problema si el valor de Vin+ - Vin-, por ejemplo, es igual a 300mV, ¿no? El único problema que pasaría es que el valor se leería como 250mV, y esto podría remediarse dejando una banda de seguridad. ¿Bien?
Bien. Obtiene los valores medidos como porcentaje de la escala completa (consulte la parte 5.4 en la hoja de datos), por lo que 300 mV se leerían como 100 %, al igual que 250 mV. Para detectar eso, se necesitaría una banda de seguridad.
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