Woltomierz wartości skutecznej napięcia true RMS.

[Brylu]

Witam,

Projektuję sobie dwuzakresowy woltomierz wartości skutecznej napięcia true RMS z analogową metodą przetwarzania. Wynik chcę wyświetlić na wyświetlaczu LED.
Jako przetwornik true RMS użyłem AD736. Przerobiłem trochę schemat z dokumentacji technicznej, czyli ten:


Mój schemat na razie wygląda mniej więcej tak:


Chcę mieć tutaj dwa zakresy zmieniane ręcznie 0...10V i 0...100V. Więc z tego schematu z dokumentacji przerobiłem analogicznie ten dzielnik napięcia. Napięcie wejściowe AD736 przy zasilaniu 5V może być maksymalnie 2,7V. A najbardziej zalecanym napięciem wejściowym jest 200mV. I oto kilka moich problemów:
1. Nie bardzo rozumiem w jaki sposób to napięcie wejściowe jest pomniejszane.
2. Dodatkowo na wyjściu tego przetwornika musi być jakiś wzmacniacz, aby wzmocnić odpowiednio ten sygnał. No i nie mam pojęcia jakie to wzmocnienie musi być. Ten wzmacniacz powinien być między AD736 i ICL7107? Bo w sumie ICL7107 też ma ograniczone napięcie wejściowe.
3. Może jakoś inaczej rozwiązać tą zmianę zakresów? Tylko jak?

Mógłby ktoś mi to tak mniej więcej wytłumaczyć i naprowadzić trochę? Bo chcę wyliczyć sobie wszystkie wartości elementów, no ale właśnie nie bardzo wiem jak się zabrać do tego. Byłbym wdzięczny za jakąkolwiek pomoc.

[tg3a]

Witam.

1. Nie bardzo rozumiem w jaki sposób to napięcie wejściowe jest pomniejszane.
2. Dodatkowo na wyjściu tego przetwornika musi być jakiś wzmacniacz, aby wzmocnić odpowiednio ten sygnał. No i nie mam pojęcia jakie to wzmocnienie musi być. Ten wzmacniacz powinien być między AD736 i ICL7107? Bo w sumie ICL7107 też ma ograniczone napięcie wejściowe.
3. Może jakoś inaczej rozwiązać tą zmianę zakresów? Tylko jak?

Ad 1. Nie wiem, czy ja z kolei Ciebie dobrze rozumiem. Czy chodzi Ci o to, że nie rozumiesz działania dzielnika napięcia?
Ad 2. Z danych ICL7107 wynika mi, że ten przetwornik pracuje z napięciem referencyjnym równym 100 mV, i taki jest też zakres napięcia wejściowego. Jeśli przyjąć, że nominalną wartością zakresu napięcia wejściowego przetwornika AD736 będzie 0,2 V (a z opisu wynika, że taka sama jest też wartość napięcia wyjściowego), to sygnał wyjściowy z AD736 trzeba nie wzmocnić, a stłumić (dwukrotnie). Można też przyjąć, że będziemy pracować z mniejszym zakresem napięcia wejściowego/wyjściowego, równym 100 mV, i połączyć oba układy bez tłumienia (za to trzeba dwa razy bardziej stłumić napięcie wejściowe na każdym z zakresów). Podjęcie takiej decyzji wiąże się z dwukrotnym zwiększeniem błędów AD736, ale za to uzyskujemy dwukrotne poszerzenie obszaru przesterowania wejścia (czyli zakresu w którym przetwornik ten będzie prawidłowo wykonywał swoją funkcję), lub inaczej mówiąc większy tolerowany zakres współczynnika kształtu napięcia wejściowego bądź też możliwość prawidłowego (aczkolwiek mniej dokładnego) pomiaru wartości skutecznej krótszych i większych impulsów. Czy w praktyce bywa to potrzebne - nie wiem.
Ad 3. Niewątpliwie tak, ale nie mam pomysłów po co. Może ktoś inny ewentualnie napisze tu coś mądrego.
(Chyba, że chodzi o inne możliwości uzyskiwania żądanych wartości współczynnika tłumienia napięcia wejściowego, wymagające innych wartości rezystorów precyzyjnych.)
Pozdrawiam.

[Brylu]

Dzięki za odpowiedź.
Co do Ad1 to oczywiście rozumiem działanie dzielnika napięcia. Jakbyś mógł mi tylko powiedzieć, czy dla tych zakresów, które chcę mieć, to wartości rezystorów w dzielniku są dobre?
Ogólnie to nie bardzo rozumiem tej zasady, że do rms wchodzi tam napięcie te 200mv, potem pomniejszam je do 100mV i daje na przetwornik A/C, czyli wszędzie pomniejszam to napięcie. No ale potem w jaki sposób jest to wyświetlane już jako to normalne napięcie, które zostało zmierzone?

[pajaczek]

No nie są dobre, jeżeli są dobre dla napięć podanych na schemacie to nie będą dobre dla innych. Skoro ogarniasz dzielnik to sobie przeliczysz

[Brylu]

No tak, ale mi chodzi o te wartości rezystorów już na tym moim schemacie. Wiem, że te na tym schemacie pierwszym nie będą dobre dla moich zakresów.

[pajaczek]

Aaa tak... nie bardzo mi się chciało wślepiać w ten drugi schemat, bo mimo 20" średnio widać...

Nie, nie są dobre. Już pomijając fakt, że trochę małe... co przyczyni się do większych błędów pomiaru.

[Brylu]

A mógłbyś może tak mniej więcej określić jak to powinno wszystko wyglądać? Bo serio już taki mam mętlik w głowie, że szok. Nie rozumiem jak to wszystko tam działa, że mierzę sobie napięcie, potem wszystko muszę pomniejszyć żeby odpowiednie weszło do przetwornika, no i później na wyświetlaczu ma być już normalna wartość mierzona. Za bardzo już nie rozumiem tej całej idei.

[tg3a]

Może znowu ja, na razie tylko krótko co do idei "zmniejszania".
Przecież w miernikach wskazówkowych też mieliśmy wskaźnik wychyłowy, który miał taką czułość, że pełne wychylenie uzyskiwał, dajmy na to, przy 50 mV napięcia i 50 µA prądu. I całe "ogałkowanie" przełączało te dzielniki napięciowe lub prądowe tak, aby z żądanej wartości zakresowej zrobić poprzez stłumienie owe 50 mV, i uzyskać przy tej wartości pełne wychylenie miernika. I tutaj jest analogicznie - tylko naszym celem jest uzyskanie najpierw 200 mV dla odpowiedniego działania przetwornika RMS, a potem 100 mV, aby uzyskać maksymalne wskazanie na wyświetlaczu.
Gdyby ICL7107 wymagał dla pełnego wskazania nie 100 mV, a 1 V, to oczywiście zamiast tłumić, musielibyśmy wzmocnić.
Niestety na razie nie mam czasu na analizę zaproponowanego schematu - to ew. wieczorem, ale mam nadzieję, że nie będzie trzeba, jeśli rozumiesz dzielniki.
Przychylam się do opinii, że przydałaby się większa rozdzielczość.
Pozdrawiam.

[Brylu]

Bardzo dziękuję za pomoc. Wartości rezystorów w dzielniku już sobie obliczyłem. Wyszło mi R1 = 9,8 M, R2 = 180 k, R3 = 20 k. Stosunek powinien być dobry. Mam nadzieję, że same wartości są wystarczająco duże. Między AD736 a ICL7107 zastosuję również dzielnik napięcia do stłumienia sygnału. Ogólnie to dzielniki rozumiem itp, tylko nie wiedziałem w jaki sposób ten 7107 dostając takie niskie napięcie wyświetla normalny wynik. Ale jak teraz mniemam on dostając napięcie w przedziale 0 - 100 mV odpowiednio dopasowuje wyświetlany wynik.
Jeszcze mam takie pytanie odnośnie przecinków, czy powinienem je przesuwać przy wyświetlaniu w zależności od wybranego zakresu? I ogólnie nie bardzo wiem, co tam podłączać przy tym ICL7107. Niby w dokumentacji można znaleźć przykładowe aplikacje, ale tylko takie kiedy ten icl samodzielnie mierzy napięcie. Dlatego nie wiem czy w przypadku kiedy ja mam wcześniej RMSa, to icl powinien być podłączany podobnie.

[Xweldog]

Witam
ICL-e nie mają czułości wejścia 100mV tylko 200 lub 2V. Chodzi o to, że one mają max zakres wyświetlania 1999. Powyżej wyświetlacz jest wyłączany ( co można wykorzystać do automatycznej zmiany zakresów ). Przy zakresie Uwe 200mV daje się Uref 100mV a w drugim 1V. To Uref nagminnie myli się z czułością wejścia.
Jeżeli chce się mierzyć np. do 1V i 10V to lepiej dać Uref 1V i niższy zakres brać 1:1. Ale, tu między We pomiarowym a We ICL masz jeszcze przetwornik.
Dodaj przełącznikowi jeszcze jedną pozycję i nią będziesz przestawiał przecinek.

[tg3a]

Przyznaję, że z ICL7107 nie mam doświadczeń, i moje rady w tym zakresie nie były najszczęśliwsze, a w każdym razie nieprzemyślane (za mało miałem czasu na szczegółową lekturę i analizę jego karty katalogowej). Przepraszam, powinienem był się zastrzec, że jeśli chodzi o dopasowanie sygnału między oboma przetwornikami, to mogę się mylić.
Pozdrawiam.

[Xweldog]

Twe porady nie są aż tak złe, to że przy Uref np. 100mV ICL ma zakres "pokazywania" do 200mV nie wiele zmienia. Jeżeli ktoś chce wskazania tylko do 100mV może do automatycznego przełączania brać info z zaniku któregoś z 4-rech segmentów pierwszego Zera. Ale, ICL ma największy błąd na początku zakresu i sobie zrobiłem b.skomplikowane przełączanie po przekroczeniu 1999.