Misurare tensione AC con fase parzializzata

[dott.cicala]

Salve a tutti.

Sto cercando un'idea. Dovrei  misurare la tensione ai capi di un carico resistivo il quale è alimentato in AC tramite un triac che ne parzializza la fase. Il tutto è totalmente isolato dal micro   e il triac è pilotato da  un  optotriac random phase.

 

 

Sapendo  che Vl dipende dall'angolo alfa è  possibile calcolarne il valore, ma a  me interessa  anche misurarlo e quindi giungere ad un ingresso analogico.

 

Pensavo ad un amplificatore differenziale AC con alimentazione singola, in modo tale che tagli una semionda e quindi far svolgere tutti i conti al micro.

  Suggerimenti o idee migliori?

 

[patatino59]

Credo che basti un integratore e un ponte di diodi.

Il valore analogico sarà proporzionale alla tensione AC, e potrà essere letto da una porta analogica di un processore.

[dott.cicala]

Grazie, è  un idea.

Mi scuso per  essermi dimenticato di un  particolare fondamentale:

 

L'escursione  della tensione AC  è di 72v partendo da zero e verrà scalata a 5v e letta  dall'analogica con risoluzione di  12bit.

 

La  tensione minima ai capi  del carico AC è di 1v  di  conseguenza non si può usare un ponte di diodi.

[patatino59]

Puoi usare diodi Shottky, che arrivano fino a 0,2 volt di caduta.

Se poi la precisione che ti aspetti ad inizio scala è maggiore, dovrai adottare un altra soluzione.

(per esempio un trasformatore elevatore o un circuito raddrizzatore ideale con l'operazionale)

[Livio Orsini]

Potresti usare un raddrizzatore ideale realizzato tramite un amplificatore operazionale; amplificatori che tengano più di 24V di ingresso ce ne sono parecchi, quindi la scalatura del segnale non dovrà essere molto ridotta

[dott.cicala]

Eccolo qui.

 

E' lo stadio di alimentazione filamenti del tube tracer e dovrebbe poter fornire tensioni AC riferite a massa a partire da 1,4v a 30v  fino a 5A e

da  17v a 72v fino a 300mA.

Commutando il secondario a 30v per ottenere 1,4v il triac dovrebbe venire innescato con un ritardo di 166° rispetto al passaggio per lo zero e rimane attivo per soli 14° pari a 778us, mentre per ottenere i 17v quando è commutata la serie dei due secondari il ritardo dovrebbe essere di 144° e il triac rimanere attivo per 36° pari a 2ms.

L'esigenza di misurare il valore rms della tensione applicata al filamento, onde permettere al micro di spegnere tutto se qualcosa non va, rende necessaria la sezione incentrata su U4a-b...

 

...Funzionerà?

 

 

 

[gabri-z]

Bentornato al lavoro !

Nel tempo , anche se ridotto , della commutazione del K1 , gli impulsi nella base del Q1 sono inibiti ?

La fase degli avvolgimenti dei T1 , T2 , è risultante dalla numerazione già presente sullo schema o la controlli al momento del collegamento ?

Al avviamento (anche dopo la commutazione  del K1 ) , il controllo del ritardo (tensione ) è in rampa o fisso ?

5 ore fa, dott.cicala ha scritto:

Funzionerà?

E perché non dovrebbe ? 

 

Modificato: 29 ottobre 2020 da gabri-z

[Livio Orsini]

10 ore fa, dott.cicala ha scritto:

..Funzionerà?

 

Sulla carta sembrebbe di si.

Noto che hai ripreso le sperimentazioni, spero quindi che questo sia un indice di ripresa anche fisica.

tienici aggiornati sui progressi, perchè la tua è un'idea molto interessante.

[dott.cicala]

8 ore fa, gabri-z ha scritto:

Nel tempo , anche se ridotto , della commutazione del K1 , gli impulsi nella base del Q1 sono inibiti ?

Il secondario viene  selezionato prima di dare tensione alla lampada e non  viene mai commutato mentre la lampada è alimentata

 

8 ore fa, gabri-z ha scritto:

La fase degli avvolgimenti dei T1 , T2 , è risultante dalla numerazione già presente sullo schema o la controlli al momento del collegamento ?

La numerazione dei terminali non è significativa. I trasformatori non sono sul pcb e ovviamente i  secondari verranno collegati in fase.

8 ore fa, gabri-z ha scritto:

l avviamento (anche dopo la commutazione  del K1 ) , il controllo del ritardo (tensione ) è in rampa o fisso ?

All'accensione della  lampada verrà eseguita una rampa per limitare la corrente a filamento freddo. Quando alfa vale 180° infatti il triac non può innescarsi.

Pensavo di intercettare almeno due passaggi per lo zero, quindi calcolare  l'angolo di accensione e passare al pilotaggio del triac al terzo passaggio per lo zero, cioè 30ms dal primo passaggio.

 

3 ore fa, Livio Orsini ha scritto:

Sulla carta sembrebbe di si.

Noto che hai ripreso le sperimentazioni, spero quindi che questo sia un indice di ripresa anche fisica.

tienici aggiornati sui progressi, perchè la tua è un'idea molto interessante.

Devo mantenermi in esercizio anche se faccio ancora fatica con la concentrazione, infatti, non vi siete accorti, ma nella formula più sopra c'è un errore:  Non  è cos2a/2 ma  sen2a/2

 

Calcolo

 

 

 

Modificato: 29 ottobre 2020 da dott.cicala

[Livio Orsini]

43 minuti fa, dott.cicala ha scritto:

anche se faccio ancora fatica con la concentrazione

 

Che vuoi, è il mio stato normale da alcuni anni, aihmè

[maxmix69]

Il 28/10/2020 alle 13:16 , dott.cicala ha scritto:

Dovrei  misurare la tensione ai capi di un carico resistivo il quale è alimentato in AC tramite un triac che ne parzializza la fase

Dico la mia, forse è una cosa strampalata (come piacciono a me 🤣), ma credo possa funzionare se non serve una velocità di lettura molto alta e soprattutto se ne dovrebbe fregare altamente della forma d'onda del segnale da misurare.
Una lampadina a filamento collegata in parallelo al carico che illumina una fotoresistenza.
La lampadina farà luce obbligatoriamente seguendo il valore di tensione RMS. Magari la fotoresistenza non sarà linearissima, ma avendo un micro adisposizione che fa i calcoli suppongo si possa linearizzare la lettura senza grossi problemi.

[maxmix69]

Aggiungo che QUI hanno già risloto il grosso del problema con un approccio moderno e non antico come avevo immaginato io.

[gabri-z]

1 ora fa, maxmix69 ha scritto:

Magari la fotoresistenza non sarà linearissima, ma.....

Dato che sono uno che rompe.....:

 1.Ma pensi che la lampadina lo sia  ? e 

 2. Cosa pensi che faccia il micro appena si interrompe il filamento della lampadina ed evidentemente , smetterà di fare luce ?

 3. Vado a leggere sul link che hai postato .

[maxmix69]

34 minuti fa, gabri-z ha scritto:

Dato che sono uno che rompe.....:

🤣🤣
Forse nemmeno la lampadina è linearissima, anzi probabilmente non lo è, anzi probabilmente ancora lo è da quando comincia a fare luce, anzi probabilmente.... NON LO SO! 😀 Però fa luce seguendo il valore RMS della tensione applicata, indipendententemente dalla forma d'onda e questo è quello che serve. Poi la non linearità si corregge facendo una tabella, che dipenda solo dalla fotoresistenza o dall'accoppiamento lampadina-fotoresistenza poco importa.

Se la lampadina si rompe ed il programma nel micro è fatto bene dovrebbe fermare tutto, un improvviso azzeramento della tensione letta deve essere interpretato, secondo me, come guasto.

[dott.cicala]

La questione riguarda uno strumento di misura e nello specifico  solamente l'amplificatore differenziale e il raddrizzatore ideale.

Per tale ragione serve una soluzione seria ed affidabile, gli altri aspetti sono già stati affrontati e risolti.

 

Come già detto il valore rms della tensione ai capi del filamento vale

Essendo noto il valore di alfa e nota Vs che è la tensione prelevata dai trasformatori è nota di conseguenza anche Vl.

Per poterla misurare con un micro viene prelevata ai capi del filamento da un amplificatore differenziale il cui guadagno è minore dell'unità, quindi attenua in modo tale che il valore di picco in uscita al raddrizzatore ideale non superi mai i 5v. Per ricavare il valore rms sarà sufficiente dividere il valore di picco per radice di 2.

 

Per chi non avesse prestato attenzione, sopra c'è un link ad un mio foglio di calcolo che potete copiare in excel e giocare a modificare Vs e alfa per vedere come varia la tensione ai capi di un carico resistivo alimentato in AC con parzializzazione di fase.

L'equazione mostra chiaramente che l'andamento della tensione non è lineare e la curva ottenuta lo  evidenzia.

Nel circuito è presente anche un Lem da 15A in configurazione In/3 che permetterà al micro di misurare con precisione la corrente assorbita dal filamento.

 

Ora il dubbio è un altro: 

I disturbi generati dal triac riusciranno ad ingannare lo zero crossing detector??

 

 

[maxmix69]

12 minuti fa, dott.cicala ha scritto:

nello specifico  solamente l'amplificatore differenziale e il raddrizzatore ideale.

Se è solo questo il problema non esistono soluzioni e schemi già provati e funzionanti?🤔

[gabri-z]

8 ore fa, dott.cicala ha scritto:

I disturbi generati dal triac riusciranno ad ingannare lo zero crossing detector??

Io non credo, ma essendo difficile dirlo con certezza , una prova al banco prima del PCB credo sia utile. Poi , la cosa che volevo dirti ieri sera ma considerata alla fine una castroneria , adesso non la vedo più tale : puoi individuare lo zero da una tensione separata (lo so , un terzo trasformatore  , ma potrebbe risolvere il problema a costo minore )

Modificato: 30 ottobre 2020 da gabri-z

[Livio Orsini]

Scusa Stefano, visto che disponi di un micro, perchè non rivolti il problema?

Fai generare al micro il comando d'innesco del triac stabilendo l'angolo in funzione della tensione che devi ottenere.

Se non ricordo male anni fa c'era una AN microchip che trattava un'applicazione analoga. Purtroppo questa AN sarà memorizzata in uno dei tanti CD in cui ho archiviato la bibliografia cartacea che non riuscivo più a contenre negli spazi casalinghi.

[gabri-z]

E come farebbe senza un riferimento preciso del reale zero? 

Magari se riesci a trovare il link , sembra una cosa interessante. 

[dott.cicala]

1 ora fa, Livio Orsini ha scritto:

Fai generare al micro il comando d'innesco del triac stabilendo l'angolo in funzione della tensione che devi ottenere.

E' quello che ho intenzione di fare ma devo  comunque essere sincronizzato alla rete.

Imposto la tensione  richiesta, il micro calcola l'angolo di sfasamento come da formula e di conseguenza il ritardo da  caricare nel timer allo zero crossing.

Lo zero crossing genera un interrupt così come il timer.

Se non è mutato l'angolo, il timer continua col ritardo precedentemente impostato e il suo interrupt genera l'impulso  di gate per il  triac, 

se invece l'angolo  è cambiato, viene aggiornato il timer e al successivo zero viene generato l'impulso di gate.

 

La lettura  della tensione non interviene nella regolazione ma  solo come protezione. Se >20% rispetto  a quella  calcolata gli impulsi vengono bloccati, idem per  la corrente.

Manca  una protezione a monte del triac. Se andasse in corto? E' tassativo scongiurare la bruciatura del filamento.

Aggiungo un triac che mette in corto e fa saltare i fusibili o un relè cha aprendosi  toglie l'alimentazione?

 

[Livio Orsini]

1 ora fa, dott.cicala ha scritto:

E' quello che ho intenzione di fare ma devo  comunque essere sincronizzato alla rete.

Ricordo che sia per quest'applicazione che sia per la trasmissione dati sulla rete, veniva usato un'interrupt scatenato da un rivelatore di zero crossing; ora a memoria non ricordo quale integrato fa da rivelagtore di passaggio per lozero, ma anche realizzarlo a componenti discrei non è un gran ttraffico.

 

1 ora fa, dott.cicala ha scritto:

La lettura  della tensione non interviene nella regolazione ma  solo come protezione.

 

Capisco, però potresti basarti sulla corrente assorbita misurandone la derivata; a filamento caldo la corrente è proporzionale alla tensione di alimentazione.

[maxmix69]

2 ore fa, dott.cicala ha scritto:

Aggiungo un triac che mette in corto e fa saltare i fusibili o un relè cha aprendosi  toglie l'alimentazione?

Secondo me la prima, la protezione crowbar è sempre la più rapida. Pure perché se interviene oramai qualcosa si è già rotto e l'apparecchio va aperto.
Se non è già previsto non sarebbe male una protezione in corrente con soglia tarata per esempio al doppio della corrente massima che deve passare, così se un ciclo della parzializzazione salta per un qualunque motivo la probabilità di guasti è più limitata.

[gabri-z]

54 minuti fa, maxmix69 ha scritto:

una protezione in corrente con soglia tarata per esempio al doppio della corrente massima

Io la farei proprio al valore da catalogo.....magari un mm più alta .

Se non ricordo male , c'è qualcosa che fa preferire gli SCR per fondere i fusibili , in questo caso , (c.a.) dovrebbe essere preceduto da un ponte raddrizzatore ....

Dott'' , noi parliamo , tu vedi se salta fuori qualche cosa di buono....

[Livio Orsini]

3 ore fa, gabri-z ha scritto:

c'è qualcosa che fa preferire gli SCR per fondere i fusibili

 

Gli SCR si possono proteggere con fusibili, bisogna usare fusibili extrarapidi scelto con il valore adatto alla corrente ammessa dallo SCR.

Tutti i convertitori per comando motori in cc, basati su ponti a SCR, dai piccoli monofasi da 5A, sino ai grossi trifasi da oltre 2500A, hanno fusibili extrarapidi come protezione degli SCR. Ti posso garantire ch funzionano egregiamente; si cambiano molti più fusibili che SCR.

 

Il problema è che non va protetto il triac, ma il filamento della valvola, per questo io ho ipotizzato un controllo sulla derivata di corrente, misurando tramite shunt

Modificato: 30 ottobre 2020 da Livio Orsini

[dott.cicala]

Ma non ho  bisogno di uno shunt, ho  il LEM che è adatto per segnali DC-AC ed impulsivi

30 minuti fa, Livio Orsini ha scritto:

Tutti i convertitori per comando motori in cc

Li conosco bene 🙂 Quando vengono sostituiti quelli  più vecchi (e sono ancora perfettamente funzionanti)  con almeno 30 di servizio sugli SCR, per me è festa per tutto quello che posso recuperare