Ограничитель сигнала

Привет ! Преамбула. Хоть по первому диплому я радиоинженер, аналоговой схемотехникой последние лет 15 :-( не занимаюсь. У нас в команде я "дежурный по процессорам и цифре", другой мэн - аналоговая часть, питалово, платы и т.п.

Амбула. Есть устройство - на входе токовый трансформатор (один виток толстого провода - кольцо - много витков тонкого), за ним усилитель на ОУ и далее на аналоговый вход МК. Для привязки нуля к половине рабочего диапазона АЦП на вход подается Uref/2 и через кондер - сигнал с выхода ОУ. При больших перегрузках через открывшиеся защитные диоды кондер заряжается, и на входе АЦП уже постоянка, которая стекает секунд через 8, а все это время дивайс, ес-сно, в ступоре. Мне говорят - ты в МК должен программно сообразить, что произошла перегрузка и соответственно реагировать. Но как реагировать ? Как на перегрузку - это я понять могу, но бывает перегрузка кратковременная, реакции не должно быть, а МК уже захлебнулся. Нельзя ли, говорю, не доводить до перегрузки ? Через резистор встречно включенные стабилитроны, они и ограничат бросок. Измерять в этом случае уже не получится, но качественно можем оценить - перегрузка, а когда она закончилась - МК сразу готов отслеживать дальнейшее развитие ситуации. Не твое, говорят, программачье дело, это сделать невозможно, потому что никогда. И прибавляют несколько эпитетов, как бы я в году 80-м на Красной площади крикнул бы: " Долой КПСС !" В принципе, оптимально устройство должен делать один человек, тогда, если у него нет раздвоения личности, конфликта быть не должно, но если устройство большое и сложное, а ты - не эциклопедист типа Ломоносова ( а если да, то не сумел доказать это шефу в смысле двух окладов жалованья :-) - имеем то, что имеем. Прошу желающих прокомментировать техническую сторону вопроса.

Cheerio G.G.

Reply to
Gena Gutnicky
Loading thread data ...

Wed Jul 21 2004 18:09, Gena Gutnicky wrote to All:

GG> Амбула. Есть устройство - на входе токовый трансформатор GG> (один виток толстого провода - кольцо - много витков тонкого), GG> за ним усилитель на ОУ и далее на аналоговый вход МК. Для GG> привязки нуля к половине рабочего диапазона АЦП на вход подается GG> Uref/2 и через кондер - сигнал с выхода ОУ. GG> При больших перегрузках через открывшиеся защитные диоды кондер GG> заряжается, и на входе АЦП уже постоянка, которая стекает секунд GG> через 8, а все это время дивайс, ес-сно, в ступоре.

Ламерство, однако.

Hи при каких условиях сигнал на входе ADC не должен превышать питание и уходить под землю. Проще всего поставить R-R OУ, запитанный от того же источника. Соединить все по DC.

VLV

"Спешите делать добро, пока его не сделали вам"

Reply to
Vladimir Vassilevsky

Hello, Gena!

Убираешь емкость вообще. Половину Uref подаешь в следующем каскаде по схеме аналог-сумматора. Два усилителя в одном корпусе - не проблема. Оба каскада по схеме инвенторов. В результате фаза на выходе нормальная.

Reply to
Viktor Leonidov

Uref конечно тоже надо инвертировать.

Reply to
Viktor Leonidov

Hello, Gena! You wrote to All on Wed, 21 Jul 2004 14:09:48 +0000 (UTC):

GG> Амбула. Есть устройство - на входе токовый трансформатор (один виток GG> толстого провода - кольцо - много витков тонкого), за ним усилитель GG> на ОУ и далее на аналоговый вход МК. Для привязки нуля к половине GG> рабочего диапазона АЦП на вход подается GG> Uref/2 и через кондер - сигнал с выхода ОУ. GG> При больших перегрузках через открывшиеся защитные диоды кондер GG> заряжается, и на входе АЦП уже постоянка, которая стекает секунд GG> через 8, а все это время дивайс, ес-сно, в ступоре. GG> Мне говорят - ты в МК должен программно сообразить, что произошла GG> перегрузка и соответственно реагировать. Но как реагировать ? GG> Как на перегрузку - это я понять могу, но бывает перегрузка GG> кратковременная, реакции не должно быть, а МК уже захлебнулся. GG> Нельзя ли, говорю, не доводить до перегрузки ? Через резистор GG> встречно включенные стабилитроны, они и ограничат бросок. Измерять в GG> этом случае уже не получится, но качественно можем оценить - GG> перегрузка, а когда она закончилась - МК сразу готов отслеживать GG> дальнейшее развитие ситуации. Не твое, говорят, программачье дело, GG> это сделать невозможно, потому что никогда. И прибавляют несколько GG> эпитетов, как бы я в году 80-м на Красной площади крикнул бы: GG> " Долой КПСС !"

Исходя из последнего - схемотехнику менять уже нельзя, так? 8 секунд, это либо время падения напряжения на входе до вхождения в пределы 0-Vref, либо время убывания постоянки до уровня младшего разряда АЦП. Из письма не ясно, но мне представляется более вероятным второе. Разумеется, схемотехнику нужно было проектрировать так, чтобы не допускать детектирования пиков защитными диодами. Если это уже произошло и АЦП не выгорел, то проблема заключается в большой постоянной времени цепочки (выходное сопротивление ОУ плюс сопротивление делителя) - разделительная ёмкость. Рискну предположить, что вклад ОУ исчезающе мал, во всяком случае, соотношение сопротивлений не оказываает заметного влияния на измерения (опять предположение). Если МК допускает перепрограммирование своих АЦП-шных ножек "на выход", то _можно_ _попробовать_ после обнаружения зашкаливания (или просто при приближении к границам диапазона) перевести ножку (ножки) в состяние "выход" и "помахать" ими - как раз близко к обсуждавшейся давеча теме :-). Если выдать _меандр_ с частотой сотни килогерц - единицы мегагерц, то ёмкость должна форсированно разрядиться примерно до Vcc/2 на выходной обкладке. Если Vcc != Vref, то можно подобрать скважность. В любом случае, потом придётся ещё подождать, но уже не 8 секунд. Я так думаю. Очень часто порты, разделяющие ножки с АЦП питаются от самого Vref или от специального аналогового питания. При этом крайне не рекомендуется смешивать аналоговые и цифровые режимы, т.е. по остальным каналам измерения в это время проводить будет нельзя, но нет гарантии, что имеющаяся схемотехника питания выдержит такие издевательства и не потребует долгого отдыха (установления) после этого. Нужно проверять. Ещё могуть выгореть сами порты - для них это близкий к К.З. режим и/или ОУ... Разве что проделывать это очень быстро - выдали пару периодов на максимальной частоте и снова переключились на ввод. Это то, что я могу придумать без изменения схемотехники. Грязный хак, конечно, и не факт, что поможет. В действительности схемотехнику нужно переделывать.

With best regards, Alexander Derazhne

Reply to
Alexander Derazhne

Hello,Viktor!

VL> Убираешь емкость вообще. Половину Uref подаешь в следующем каскаде VL> по схеме аналог-сумматора. Два усилителя в одном корпусе - не проблема. VL> Оба каскада по схеме инвенторов. В результате фаза на выходе нормальная.

Мне кажется, все это можно было бы сделать и в одном каскаде, путем шунтирования большой емкостью резистора в цепи обратной связи получить разный коэффициент по постоянке и по переменке. Частотные свойства тут рояли не играют, 50Гц . Почему "кажется", а не "я сделал" ? См. преамбулу :-) Но все же ограничитель типа фриттера я бы поставил. Помню, в далеком 67г в моем родном КДУ-5 (слава богу, за давностью лет уже не секретный :-) методом шунтирования стабилитроном резисторов умудрялись получить 3 декады линейно-логарифмической шкалы от 0.3 до 300р/ч без переключения диапазонов. WBR

Reply to
Gena Gutnicky

Hello, Gena Gutnicky !

Достигла - ставится 4 диода мостом до шунта ТТ.

С уважением, Дима Орлов.

Reply to
Dima Orlov

Hello,Vladimir !

VV> Ламерство, однако. :-)

VV> Hи при каких условиях сигнал на входе ADC не должен превышать VV> питание и уходить под землю. Проще всего поставить R-R OУ, запитанный от VV> того же источника. Соединить все по DC.

То-есть после "рабочего" усилителя поставить еще повторитель, запитанный от источника питания цифрового порта, чтобы он с"едал перегрузку ? Я думаю, ограничитель решил бы эту проблему. Да и усилитель сделать с разным коэффициентом по постоянке и переменке - в первом случае он - повторитель Uref/2 , во вторм - Ku, причем одновременно :-)

Выберу время да и попробую. Для себя, чтоб увериться. Там я уже не работаю. Но иногда звонят: "Что ж это у тебя прога така хр..., что когда усилок в обмороке, ничего не регулирует" - "Дык что ж я могу сделать, усилок в обмороке - телепатией, что ли ?" - "Демагогия ! Должно работать - и все тут!" Вот такие пироги типа Hi-Tech по белорусски . WBR

Reply to
Gena Gutnicky

Hello,Alexander! AD> Исходя из последнего - схемотехнику менять уже нельзя, так?

Нужно. Но, к сожалению, это только мое мнение, и я его целиком разделяю :-)

AD> 8 секунд, это либо время падения напряжения на входе до вхождения в AD> пределы 0-Vref, либо время убывания постоянки до уровня младшего разряда AD> АЦП. Из письма не ясно, но мне представляется более вероятным второе.

Третье :-) - До уровня виртуального нуля, т.к. на вход подается не выпрямленное напряжение (это было бы самое правильное, т.к. в

2 раза увеличилось бы разрешение, и обработка была бы проще; только вот досигла ли мировая наука высот в виде выпрямителя со стабильным нулем, чтобы обе половинки синусовины были одинаковыми без температурных и временных дрейфов - не знаю, см. преамбулу первой мессаги :-) Виртуальный нуль - сумма отсчетов за десяток периодов, деленная на число отсчетов, со скользящим окном. <skip>

AD> Если МК допускает перепрограммирование своих АЦП-шных AD> ножек "на выход", то _можно_ _попробовать_ после обнаружения зашкаливания AD> (или просто при приближении к границам диапазона) перевести ножку (ножки) в AD> состяние "выход" и "помахать" ими

<skip>

Беда в том, что каналов 5 в реалтайме, очень загружен проц, он вычисляет среднеквадратичное значение по предыдущему отсчету даже во время работы АЦП, ему "пот со лба утереть некогда". Тут, имхо, не со следствием бороться бы, а с причиной.

AD> конечно, и не факт, что поможет. В действительности схемотехнику нужно AD> переделывать.

Отож.

WBR G.G.

Reply to
Gena Gutnicky

Hi Gena,

Thu Jul 22 2004 12:44, Gena Gutnicky wrote to Vladimir Vassilevsky:

VV>> Hи при каких условиях сигнал на входе ADC не должен превышать VV>> питание и уходить под землю. Проще всего поставить R-R OУ, VV>> запитанный от того же источника. Соединить все по DC.

GG> То-есть после "рабочего" усилителя поставить еще повторитель, GG> запитанный от источника питания цифрового порта, чтобы он GG> с"едал перегрузку ?

Нет, заменить обычный ОУ на современный "rail-to-rail" ОУ, питающийся от 0 и

+5В. Такой ОУ сам по себе является ограничителем; его выход не может "вылететь" за пределы 0...5В.

GG> Я думаю, ограничитель решил бы эту проблему. Да и усилитель GG> сделать с разным коэффициентом по постоянке и переменке - GG> в первом случае он - повторитель Uref/2 , во вторм - Ku, GG> причем одновременно :-)

Например, в цепь OC существующего ОУ добавить нелинейную ОС на двух транзисторах, хотя бы так:

+-------*----к | | pnp б---*--диод--- +5В | |\ | э | -R1--*--|-\ | | | | >------*-----------------к АЦП --------|+/ | | | |/ | | R2 | э | | npn б---*--диод--- 0В +----к Диоды в прямом включении совместно с R2 создадут на базах транзисторов смещения примерно +4.5В (для pnp) и +0.5В (для npn). Соответственно, транзисторы откроются когда напр. на выходе ОУ будет больше +5В или меньше 0В.

Пока, Алексей

Reply to
Alex Kouznetsov

Hello,Dima !

DO> Достигла - ставится 4 диода мостом до шунта ТТ.

  1. После ТТ нет шунта. ТТ работает на ОУ, включенный как усилитель с малым входным сопротивлением. У какого Хоровица и Хилла они брали схему, не знаю , но ОУ там сильноточный (не сильно точный, а сильноточный, на радиаторе, кажется). Мне об'ясняют - чтобы ТТ работал как надо, он должен работать в режиме КЗ. Спору нет. Но как быть с законом Ома для полной цепи : I = U / (Rн + Rвн) . Rн сведешь к 0, но Rвн вторичной обмотки куда денешь ? Серебрянным проводом мотать ? В сумасшешем доме и не то делают.
2.Диоды хороши при сотнях милливольт и выше, а тут надо единицы. Поэтому выпрямитель должен быть на эквивалентах диодов, то бишь опять на ОУ с вытекающими последствиями в виде смещения нуля.

WBR E.G.

Reply to
Eugene Gavruk

DO>> Достигла - ставится 4 диода мостом до шунта ТТ.

EG> 1. После ТТ нет шунта. ТТ работает на ОУ, включенный как усилитель с EG> малым входным сопротивлением. У какого Хоровица и Хилла они брали EG> схему, не знаю , но ОУ там сильноточный (не сильно точный, а EG> сильноточный, на радиаторе, кажется). Мне об'ясняют - чтобы ТТ EG> работал как надо, он должен работать в режиме КЗ. Спору нет. EG> Но как быть с законом Ома для полной цепи : I = U / (Rн + Rвн) . EG> Rн сведешь к 0, но Rвн вторичной обмотки куда денешь ? Серебрянным EG> проводом мотать ? В сумасшешем доме и не то делают. EG> 2.Диоды хороши при сотнях милливольт и выше, а тут надо единицы. EG> Поэтому выпрямитель должен быть на эквивалентах диодов, то бишь EG> опять на ОУ с вытекающими последствиями в виде смещения нуля.

Трансформатор тока, на выходе которого милливольты?????

Простите, а что вы меряете и какой коэффициент трансформации у этого ТТ ?

With best regards, Alex Torres. E-mail: snipped-for-privacy@yahoo.com

Reply to
Alex Torres

Hello,Alex ! AT> Трансформатор тока, на выходе которого милливольты?????

Пардон, выразился неправильно. Милливольты на выходе из ОУ -

12-кратная по отношению к номиналу удвоенная амплитуда тока должна после преобразователя U-I укладываться в диапазон АЦП 4.4В .

AT> Простите, а что вы меряете и какой коэффициент трансформации у этого ТТ ?

Ток на входе - номинал 5А, перегрузочный, который еще должен обсчитываться - до 60А. Настраивается изменением усиления в преобразователе U-I по выходным показаниям. Все как у людей :-) Трансы собственной сборки, и отдельно их параметры не калибруются.

WBR Eugene Gavruk

Reply to
Eugene Gavruk

Hello, Eugene Gavruk !

Значит до этого ОУ. Шунт-то все равно есть, только он в ООС операционника.

Выходной ток этого ОУ должен компенсировать измеряемый ток, протекающий во вторичке ТТ. Схема вполне классическая. Единственное что мне не понятно, это зачем применять могучие ОУ вместо того, чтобы намотать трансформатор с большим коэффициентом трансформации, или поставить таки шунт и усиливать напряжение с него, а не ток.

Именно так.

В сумасшедшем нет, а вообще-то именно так и делают. Трансформатор конечно не идеален, но правильно сделанный к нему близок. А падение на обмотке конечно есть, оно создает некоторую намагниченность сердечника, но не смертельную.

Падение на диодах всего только добавляется к напряжению на вторичке, намагничивающему сердечник. ТТ, способный выдержать несчастных полтора вольта (если Шоттки применить) на вторичке без сущетвенных искажений не есть что-то безумно экзотическое. Hо если дело столь серьезно, можно поставить еще один как бы ТТ и управлять от него синхронным выпрямителем на FET'ах. Я так понимаю, что твой ТТ низкочастотный.

Вовсе не обязательно.

С уважением, Дима Орлов.

Reply to
Dima Orlov

Hello, Eugene! You wrote to Alex Torres on Thu, 22 Jul 2004 14:09:30 +0000 (UTC):

EG> Hello,Alex ! AT>> Трансформатор тока, на выходе которого милливольты?????

EG> Пардон, выразился неправильно. Милливольты на выходе из ОУ - EG> 12-кратная по отношению к номиналу удвоенная амплитуда тока должна EG> после преобразователя U-I укладываться в диапазон АЦП 4.4В .

Ничего не понял, ну ладно.

AT>> Простите, а что вы меряете и какой коэффициент трансформации у EG> этого ТТ ?

EG> Ток на входе - номинал 5А, перегрузочный, который еще должен EG> обсчитываться - до 60А. Настраивается изменением усиления в EG> преобразователе U-I по выходным показаниям. Все как у людей :-)

Нет. "У людей" - стоит диодный мостик. за ним - шунт, а потом уже ФНЧ и АЦП (и ОУ, если надо)

EG> Трансы собственной сборки, и отдельно их параметры не калибруются.

Коэффициент трансформации - это тот параметр трансформатора (причем любого), который без всякой калибровки известен в достаточно высокой точностью :)

With best regards, Alex Torres. E-mail: snipped-for-privacy@yahoo.com

Reply to
Alex Torres

Alexander, ты ещё здесь сидишь?

Среда Июль 21 2004 21:27, Alexander Derazhne wrote to Gena Gutnicky:

GG>> Амбула. Есть устройство - на входе токовый трансформатор (один GG>> виток толстого провода - кольцо - много витков тонкого), за ним GG>> усилитель на ОУ и далее на аналоговый вход МК. Для привязки нуля GG>> к половине рабочего диапазона АЦП на вход подается Uref/2 и через GG>> кондер - сигнал с выхода ОУ. При больших перегрузках через GG>> открывшиеся защитные диоды кондер заряжается, и на входе АЦП уже GG>> постоянка, которая стекает секунд через 8, а все это время GG>> дивайс, ес-сно, в ступоре. Мне говорят - ты в МК должен GG>> программно сообразить, что произошла перегрузка и соответственно GG>> реагировать. Hо как реагировать ? Как на перегрузку - это я GG>> понять могу, но бывает перегрузка кратковременная, реакции не GG>> должно быть, а МК уже захлебнулся. Hельзя ли, говорю, не доводить GG>> до перегрузки ? Через резистор встречно включенные стабилитроны, GG>> они и ограничат бросок. Измерять в этом случае уже не получится, GG>> но качественно можем оценить - перегрузка, а когда она GG>> закончилась - МК сразу готов отслеживать дальнейшее развитие GG>> ситуации. Hе твое, говорят, программачье дело, это сделать GG>> невозможно, потому что никогда. И прибавляют несколько эпитетов, GG>> как бы я в году 80-м на Красной площади крикнул бы: " Долой КПСС GG>> !" AD> Исходя из последнего - схемотехнику менять уже нельзя, так?

По опыту, пытаться "лечить" программно схемотехнические ошибки - что мёртвому припарки. Вместо одних глюков вылезут другие.

Моя рекомендация - исправить схему. Иначе себе дороже получится...

[...]

AD> Это то, что я могу придумать без изменения схемотехники. Грязный AD> хак, конечно, и не факт, что поможет. В действительности схемотехнику AD> нужно переделывать.

Вот-вот ;)

Георгий

Reply to
George Shepelev

Hello,Dima ! DO> Значит до этого ОУ. Шунт-то все равно есть, только он в ООС операционника. Начнем буквоедствовать. Ты меня уел в прошлом ответе в смысле милливольт, попробую отыграться. Шунт в моем представлении - это то, что параллельно ( аорто-коронарное шунтир. , не к ночи будь помянуто) . Если в первичную шину врезано сопротивление 0.0....1 Ом, а параллельно ему входная обмотка развязывающего транса, то это типичный шунт, в нашем же случае это нагрузка вторичной обмотки. Хотя если трансформировать ее через Ктр^2 в первичную... Впрочем, может я, как всегда, ошибаюсь. Нашим я как-то пытался без особого успеха доказать, что 1 МОм последовательно с 100мкА-ной головкой для получения 100В-ного вольтметра вовсе не шунт, а доб. сопротивление - шунт, сказали, и точка ! Пусть будет шунт. Главное, слово красивое :-)

DO> Схема вполне классическая. Единственное что мне не понятно, это DO> зачем применять могучие ОУ вместо того, чтобы намотать трансформатор с большим DO> коэффициентом трансформации, или поставить таки шунт и усиливать напряжение с DO> него, а не ток.

Мне это еще более непонятно. Но мы условились обсуждать технический, а не человеческий аспекты :-)

DO> А падение на обмотке конечно DO> есть, оно создает некоторую намагниченность сердечника, но не смертельную.

Намагниченность создает ток, мое такое скромное мнение... 1:1 ?

Ладно, будем считать тему закрытой. Мою идею об ограничителе никто обсуждать не стал, но я уверен, что работать будет. Равно как и усилитель без развязывающего кондера, подводящий синусовину к АЦП на подставке Uref/2. Всем спасибо. Приятно было пообщаться.

WBR Eugene Gavruk

Reply to
Eugene Gavruk

Hello, Eugene! You wrote to Dima Orlov on Fri, 23 Jul 2004 11:10:01 +0000 (UTC):

EG> Hello,Dima ! DO>> Значит до этого ОУ. Шунт-то все равно есть, только он в ООС EG> операционника. EG> Начнем буквоедствовать. Ты меня уел в прошлом ответе в смысле EG> милливольт, попробую отыграться. Шунт в моем представлении - это то, EG> что параллельно ( аорто-коронарное шунтир. , не к ночи будь EG> помянуто) . Если в первичную шину врезано сопротивление 0.0....1 Ом, EG> а параллельно ему входная обмотка развязывающего транса, то это EG> типичный шунт, в нашем же случае это нагрузка вторичной обмотки. EG> Хотя если трансформировать ее через Ктр^2 в первичную... EG> Впрочем, может я, как всегда, ошибаюсь.

В данном случае - нет.

EG> Нашим я как-то пытался без особого успеха доказать, что 1 МОм EG> последовательно с 100мкА-ной головкой для получения 100В-ного EG> вольтметра вовсе не шунт, а доб. EG> сопротивление - шунт, сказали, и точка ! Пусть будет шунт.

И тут ты прав.

Но если этот резистор, сопротивлением 1МОм, подключить ко вторичке трансформатора тока, с Ктр=1000, то все это будет эквиваленотно шунту в 1 Ом.

With best regards, Alex Torres. E-mail: snipped-for-privacy@yahoo.com

Reply to
Alex Torres

Hello, Eugene Gavruk !

Я никого не ел.

Hу назови иначе, не шунт. Я токоизмерительный резистор привык называть шунтом. От того, что он перенесен в другое место, токоизмерительным он быть не перестал, хотя в буквальном смысле это конечно не шунт.

Я вроде технические вопросы и обсуждаю.

Ток, но считать B удобней через вольтсекунды. Для высокочастотных трансформаторов тока именно этот параметр указывают как справочный. Именно его удобно использовать для оценки того сколько вольт можно снимать с шунта.

Бессмысленно считать. Ты спросил, я ответил, а соревноваться в крутости с отсутствующими в пределах досягательства разработчиками неработающей схемы мне без надобности. Я такую задачу успешно решал не раз и не два, они по твоим словам не смогли...

С уважением, Дима Орлов.

Reply to
Dima Orlov

ElectronDepot website is not affiliated with any of the manufacturers or service providers discussed here. All logos and trade names are the property of their respective owners.