Gazmarket59.ru

Газ Маркет 59
0 просмотров
Рейтинг статьи
1 звезда2 звезды3 звезды4 звезды5 звезд
Загрузка...

Avr счетчик для намоточного станка

Станок для намотки трансформаторов — детали напечатаны пластиком SolidFilament от магазина Top 3D Shop


Перевод с сайта Electric DIY Lab
Всем привет, представляю вам изготовленную мною машину для намотки тороидальных катушек на базе Arduino. Машина автоматически наматывает проволоку и поворачивает тороид. В качестве интерфейса я использовал энкодер и ЖК-экран 16×2. Пользователь может вводить такие параметры, как диаметр катушки, количество оборотов и угол намотки.

В данной статье я расскажу, как построить эту машину и дам подробности её работы.

На видео всё подробно описано – можно посмотреть его или прочесть статью.

Схема первая

С помощью этого программатора можно прошивать практически любой AVR-контроллер от ATMEL, надо только свериться с распиновкой микросхемы.

СОМ-разъем на схеме — это «мама».

На всякий случай привожу разводку печатной платы для атмеги8 (скачать), хотя такую примитивную схему проще нарисовать от руки. Плату перед печатью нужно отзеркалить.

Файл печатной платы открывать с помощью популярной программы Sprint Layout (если она у вас еще не установлена, то качайте 5-ую версию или лучше сразу 6-ую).

Как понятно из схемы, для сборки программатора потребуется ничтожно малое количество деталек:

Вместо КТ315 я воткнул SMD-транзистор BFR93A, которые у меня остались после сборки микромощных радиомикрофонов.

А вот весь программатор в сборе:

Питание (+5В) я решил брать с USB-порта.

Если у вас новый микроконтроллер (и до этого никто не пытался его прошивать), то кварц с сопутствующими конденсаторами можно не ставить. Работа без кварцевого резонатора возможна благодаря тому, что камень с завода идет с битом на встроенный генератор и схема, соответственно, тактуется от него.

Если же ваша микросхема б/у-шная, то без внешнего кварца она может и не запуститься. Тогда лучше ставьте кварц на 4 МГц, а конденсаторы лучше на 33 пФ.

Как видите, я кварц с конденсаторами не ставил, но на всякий случай предусмотрел под них места на плате.

Заливать прошивку лучше всего с помощью программы PonyProg (скачать).

Прошивка с помощью PonyProg

Заходим в меню Setup -> Calibration -> Yes. Должно появиться окошко «Calibration OK».

Далее Setup -> Interface Setup. Выбираем «SI Prog API» и нужный порт, внизу нажимаем «Probe», должно появиться окно «Test OK». Далее выбираем микроконтроллер «Device -> AVR micro ATmega8».

Теперь втыкаем микроконтроллер в панельку программатора, и подаем питание 5 вольт (можно, например, от отдельного источника питания или порта ЮСБ). Затем жмем Command -> Read All.

После чтения появляется окно «Read successful». Если все ок, то выбираем файл с нужной прошивкой для заливки: File -> Open Device File. Жмем «Открыть».

Теперь жмем Command -> Security and Configuration Bits и выставляем фьюзы, какие нужно.

Тщательно все проверяем и жмем «OK». Далее нажимаем Command -> Write All -> Yes. Идет прошивка и проверка. По окончании проверки появляется окно «Write Successful».

Вот и все, МК прошит и готов к использованию!

Имейте в виду, что при прошивке с помощью других программ (не PonyProg) биты могут быть инверсными! Тогда их надо выставлять с точностью до наоборот. Определить это можно, считав фьюзы и посмотрев на галку «SPIEN».

Счетчик рядов

Ряды можно счи­тать по край­ним или вер­ти­кально рас­по­ло­жен­ным пет­лям, можно записывать на бумаге или отмечать маркером, но намного удобнее использовать механический счетчик или регистратор.

Самый простой вариант — небольшой пластиковый цилиндр, который надевается на спицу, и процесс подсчёта происходит за счет вращения колесика.

Счетчик рядов Alie[press

Также есть электронные варианты счетчиков, надевающиеся на указательный палец или закрепляющиеся на руке при помощи браслета. Большим пальцем нажимается кнопка – происходит смена цифр.

счетчик-регистратор рядом «Гамма»

Счетчик в виде кулона удобен тем, что его можно носить на груди, по бокам корпуса у счетчика есть кнопка блокиратор, которая предохраняет от случайного нажатия.

счетчик-кулон Aliexpress

Катушка для импульсного металлоискателя из витой пары

Из провода витая пара, можно получить отличный датчик для импульсных металлоискателей. Такая катушка, будет иметь глубину поиска более 1,5 метра и обладать неплохой чувствительностью к небольшим предметам (Монетам, кольцам и т.д.). Для ее изготовления вам понадобиться провод витая пара (такой провод используется для интернет подключения и есть в продаже на любом рынке и компьютерном магазине). Провод состоит из 4 свитых пар провода без экрана!

Читайте так же:
У меня счетчики надо платить общедомовые нужды

Последовательность изготовления катушки для импульсного металлоискателя, из провода витая пара:

  • Отрезаем 2,7 метра провода.
  • Находим середину нашего куска (135 см) и отмечаем его. Затем от него отмеряем по 41 см и также ставим отметки.
  • Соединяем провод по отметкам в кольцо, как показано ниже на рисунке, и фиксируем его скотчем или изолентой.

  • Теперь начинаем обвивать концы вокруг кольца. Делаем это одновременно с обеих сторон, и следим, чтобы витки ложились плотно, без зазоров. В результате вы получаете кольцо из 3ох витков. Вот так у вас должно получится:

  • Полученное кольцо фиксируем скотчем. А концы нашей катушки отгибаем вовнутрь.
  • Затем зачищаем изоляцию проводов, и спаиваем наши провода, в следующей последовательности:

  • Места спайки изолируем при помощи термотрубок или изоленты.

  • Для вывода катушки, берем провод 2*0.5 или 2*0.75 мм в резиновой изоляции, длинной 1,2 метра, и подпаиваем его к оставшимся концам катушки и также изолируем.
  • Затем необходимо подобрать подходящий корпус для катушки, его можно купить готовый, или подобрать подходящего диаметра пластиковую тарелку и т.д.
  • Вкладываем катушку в корпус и фиксируем ее там при помощи термоклея, также фиксируем наши спайки и провода на выводы. Вы должны получить нечто подобное:

  • Затем корпус заклеивается, или если вы использовали пластиковую тарелку или поддон, то его лучше заполнить эпоксидной смолой, это придаст вашей конструкции дополнительную жесткость. Перед тем как заклеивать корпус, или заполнять его эпоксидной смолой, лучше провести промежуточные испытания работоспособности! Так как после склейки, исправить уже нечего не получится!
  • Для крепления катушки к штанге металлоискателя, можно использовать вот такой кронштейн (стоит он совсем недорого), или изготовить его подобие самостоятельно.

  • Ко второму концу провода подпаиваем разъем, и наша катушка готова к применению.

При испытании такой катушки с металлоискателей Кощей 5И были получены следующие данные:

  • Ворота железные – 190 см
  • Каска – 85 см
  • Монета 5 кос СССР – 30 см.

    Разбираем трансформатор от микроволновой печи

    Обычно трансформатор микроволновки содержит три обмотки. Самая многочисленная, намотанная самым тонким проводом — это повышающая, вторичная, на выходе у которой 2000-2500 В. Она нам не нужна, мы ее удалим. Вторая обмотка, более толстая, с меньшим количеством проволоки по сравнению с вторичкой — это сетевая обмотка на 220 В. Ещё, между этими двумя массивными обмотками, есть самая маленькая, которая состоит из нескольких витков провода. Это низковольтовая обмотка примерно на 6-15 В, выдающее напряжение на накал магнетрона.

    Срезаем швы магнитопровода

    Необходимо спилить швы, удерживающие между собой «Ш»-образные пластины и «I»-образные. Швы китайского производителя на так крепки как кажутся. Спилить их можно болгаркой или вообще расколоть зубилом с молоткам. Я использовал болгарку, это гуманный способ.

    Снимаем катушки

    Снимаем все катушки. Если они очень крепко засели — постучите аккуратно резиновым молотком. Нам пригодиться только обмотка на 220 В, остальные удаляем. Ставим обратно первичную обмотку на 220 В и помещаем её вниз «Ш»-образного сердечника.

    Расчет вторичной обмотки

    Теперь нам необходимо рассчитать количество витков вторичной обмотки. Для этого нужно узнать коэффициент трансформации. Обычно, в таких трансформаторах он равен единице, следовательно один виток провода будет выдавать один вольт. Но это не всегда так и нужно это перепроверить.

    Берем любой провод и наматываем 10 витков провода на сердечник. Затем собираем сердечник и зажимаем его струбциной, чтобы он не развалился. Обязательно через предохранитель подаем 220 В на первичную обмотку. А в это время замеряем напряжение на выходе 10 -ти витковой обмотки. В теории должно быть 10 В. Если нет, значит коэффициент трансформации не такой как обычно и вам нужно производить расчеты для вычисления напряжения для вашей обмотки. Все это не сложно, математика пятый класс.

    У меня имеется в наличии два трансформатора. Один я буду делать на 500 В, другой на 36 В. Вы же можете сделать на любое другое напряжение.

    Намотка катушки трансформатора на 500 В

    Коэффициент трансформации у моего экземпляра один к одному. И чтобы намотать обмотку на 500 В мне нужно соответственно сделать 500 витков провода на катушке. Берем провод.

    Конечно не такой, а смотанный на барабане. Прикидываем силу тока и объем катушки. Из этих значений выбираем диаметр провода.

    Вот такое простенькое приспособление я собрал для намотки катушки. Сам сердечник из дерева, боковины из оргстекла. Закрепить его можно на дрель или шуруповерт.

    Намотал, собрал, подключил. Замеряю выходное напряжение, почти попал — 513 В, что для меня приемлемо.

    Трансформатор на 36 В

    Обмотку на 36 В можно намотать и вручную, взяв соответствующий провод. Чтобы одеть и распрямить обмотку на сердечнике можно использовать такие клинья, смотрите фото.

    После того как обмотка вся натянется, в образовавшиеся отверстия, после снятия клиньев положите плотно спрессованную бумагу. Это мой примитивный способ. Обмотку потом рекомендую пропитать эпоксидкой, иначе будет сильно гудеть.

    Работа над ошибками

    Я перемотал обмотку, чтобы сделать её более плотной и мощной. Для этого я намотал её двойным проводом, вместо одного толстого. В конце я их соединю.

    После того как все обмотки закреплены, пришло время собрать сердечник трансформатора. Для этого закрепляем всю конструкцию струбциной и свариваем дуговой сваркой те же места что и были раньше. Делать толстый шов не нужно, все должно выглядеть как и было.

    Далее, для моего выпрямителя мне понадобятся:

    • Диодный мост
    • Мощный конденсатор

    Я буду нагружать выпрямитель на 20 А, естественно диодный мост нужно установить на радиатор.

    Так же, если вы будете использовать металлический корпус как и я, то не забудьте его заземлить.

    О безопасности

    Будьте осторожный при подключении трансформатора, никогда не торопитесь и все дважды проверяйте. Подключайте трансформатор только через предохранитель, чтобы избежать возможного замыкания цепи. Не дотрагивайтесь до токоведущих частей во время работы трансформатора.

    Также при обработке металла обязательно будьте внимательны и используйте средства защиты органов зрения.

    Помните, что все действия вы делаете на свой страх и риск!

    Трансформатор

    Вопрос частично решается подбором диаметра и количества первичной обмотки трансформатора. Оптимальный диаметр обмотки составляет 50 мм, поэтому удобно для намотки использовать отрезок пластиковой канализационной трубы соответствующей длины. Экспериментально установлено, что количество витков обмотки должно составлять не менее 800, лучше это количество удвоить. Диметр провода не имеет существенного значения для самодельной конструкции, поскольку ее мощность невелика. Поэтому диаметр может лежать в диапазоне от 0.12 до 0.5 мм. Меньшее значение создаст трудности при намотке, а большее – увеличит габариты устройства.

    Длина трубы берется с учетом количества витков и диаметра провода. К примеру, провода ПЭВ-2 0.15 мм диаметр с изоляцией составляет 0.17 мм, суммарная длина обмотки – 272 мм. Отступив от края трубы 50 мм для крепления, сверлят отверстие для крепления начала обмотки, а через 272 мм еще одно – для конца. Запас трубы сверху составляет пару сантиметров. Итого общая длина отрезка трубы будет 340-350 мм.

    Для намотки провода его начало продевают в нижнее отверстие, оставляют там запас в 10-20 см и закрепляют скотчем. После того, как обмотка выполнена, ее конец такой же длины продевают в верхнее отверстие и тоже закрепляют.

    Важно! Витки обмотки должны плотно прилегать друг к другу. Провод не должен иметь перегибов и петель.

    Готовую обмотку обязательно покрывают сверху электротехническим лаком или эпоксидной смолой для исключения сдвига витков.

    Для вторичной обмотки нужен более серьезный провод с сечением не менее 10 мм2. Это соответствует проводу с диаметром 3.6 мм. Если есть толще, то так даже лучше.

    Обратите внимание! Поскольку система работает на высокой частоте, то, благодаря скин-эффекту, ток распространяется в поверхностном слое провода, поэтому вместо него можно взять тонкостенную медную трубку. Скин-эффект – еще одно оправдание большого диаметра провода вторичной обмотки.

    Диаметр витков вторичной обмотки должен быть в два раза больше первичной, то есть 100 мм. Вторичку можно намотать на отрезке канализационной трубы 110 мм или на любом другом простом каркасе. Труба или подходящая болванка нужны только для процесса намотки. Жесткая обмотка в каркасе нуждаться не будет.

    Для вторичной обмотки количество витков составляет 5-6. Есть несколько вариантов конструкции вторичной обмотки:

    • Сплошная;
    • С расстоянием между витками 20-30 мм;
    • Конусообразная с теми же расстояниями.

    Конусообразная представляет наибольший интерес, поскольку расширяет диапазон настройки (имеет более широкую частотную полосу). Нижний первый виток делается диаметром 100 мм, а верхний доходит до 150-200 мм.

    Важно! Необходимо строго выдерживать расстояние между витками, а поверхность провода или трубки нужно сделать гладкими (в лучшем случае отполировать).

    Новый класс датчиков переменного тока на основе катушек Роговского

    Контроль потребления мощности становится ключевым фактором в управлении электросетями как в промышленном, так и в коммерческом секторах (промышленных зданиях, информационных центрах, пищевой промышленности, предприятиях торговли, медицинских и образовательных учреждениях). В статье подробно рассказывается о достигнутых преимуществах датчиков на основе катушек Роговского, которые по комплексу параметров могут успешно конкурировать с лучшими токовыми трансформаторными датчиками в секторе измерения электрической энергии.

    Поначалу при разработке серии датчиков на основе катушек Роговского казалось, что требуемый диапазон измерения токов не превышает 100 A. Однако вскоре выяснилось, что этого недостаточно для сектора промышленных сетей, где в процессе мониторинга в исходных узлах сети требуется диапазон до 2000 A. Компания LEM разработала серию датчиков тока RT, учитывающих специфику данного применения и обеспечивающих такую же гибкость при монтаже, что и датчики тока на базе трансформаторов с разъемным сердечником. Кроме того, датчики серии RT обеспечивают точность измерений для оборудования класса 1, необходимую для сектора приложений с измерением токов среднего диапазона. Традиционные индуктивные трансформаторы тока и напряжения с ферромагнитным сердечником имеют определенные недостатки, вызванные самой природой таких трансформаторов: насыщение, гистерезис, резонанс, остаточное намагничивание.

    Катушка Роговского (Rogowski coil) является лучшим выбором при создании измерительных систем в электрических сетях, поскольку обеспечивает простоту применения для большинства базовых измерительных схем и отвечает всем требованиям как по диапазону измерения, так и по точности. Известные до недавнего времени конструкции датчиков на базе катушек Роговского имели недостаточную точность виду чувствительности к положению токовой петли относительно оси проводника.

    От теории — к практике

    Конструкция и принцип работы катушки Роговского были впервые описаны в [1]. Катушка Роговского — это тороидальная катушка, расположенная вокруг первичного провода точно так, как вторичная обмотка в обычном трансформаторе тока, но только без ферромагнитного сердечника (см. рис. 1).

    Напряжение сигнала на выходе датчика пропорционально производной тока:

    где M — взаимная индуктивность между проводником тока и катушкой.

    Значение тока можно вычислить или получить аппаратно с помощью аналогового интегратора.

    Вся трудность при использовании данного метода измерения заключается в обеспечении достаточной точности, поскольку вычисление основано на предположении абсолютной симметрии положения катушки относительно проводника с измеряемым током и идеальности геометрии самой катушки. Только при выполнении этих условий индуктивность M сохраняется постоянной. Однако на практике это недостижимо. Проиллюстрируем данный вывод, рассмотрев три фактора, влияющих на однородность индуктивности катушки.

    Плотность витков. Намотка катушки должна быть регулярной и однородной по всей длине. Витки, не эквидистантные по отношению к проводнику измеряемого тока, создают асимметрию, приводя к изменению коэффициента индуктивности M относительно проводника. Фактически это приводит к ошибке измерения в зависимости от положения катушки относительно измеряемой силовой шины или кабеля. Ошибка больше, чем ближе катушка к кабелю.

    Сечение катушки. Та же ситуация, что и с плотностью витков. Если сечение неоднородно вдоль длины катушки, окружающей проводник, индуктивность M не является постоянной, что приводит к ошибке измерения.

    Защелка катушки. Главное преимущество гибкой катушки Роговского состоит в том, что она обеспечивает бесконтактное измерение тока, но при этом внутри нее присутствует проводник обратного тока. Разрыв однородности плотности витков катушки в месте защелки является главным источником асимметрии. Ошибка измерения вследствие этой неидеальности катушки является наибольшей из всех рассмотренных.

    Реальные цифры

    До настоящего времени датчики на основе катушек Роговского обеспечивали погрешность измерения в зависимости от позиционирования проводника внутри петли не лучше 2%. На практике довольно часто возникают сложности с размещением проводника точно по центру петли. При смещении проводника в область замка петли погрешность может достигать 6%. По этой причине легко понять, почему производители измерительного оборудования для электрической энергии стараются избежать использования датчиков этого типа.

    Однако компания LEM доказала жизнеспособность этой технологии для измерения энергии. В настоящее время точность датчиков стала в большей степени зависеть от качества намотки самих катушек, а погрешность, обусловленная несимметричностью их обмотки, может быть менее 0,75%. Для того чтобы использовать датчик в измерителе энергии класса 1, требуется обеспечить суммарную погрешность лучше, чем 1%, включая погрешность токового датчика, датчика напряжения и погрешность обработки данных.

    Решение проблемы

    Главной проблемой токового датчика на основе катушки Роговского является ошибка, связанная с несовершенством замка замыкания измерительной петли. Неоднократно предпринимались попытки решить эту проблему на основе электрической или механической концепций, однако успех был незначительным.

    Благодаря изучению магнитных явлений в системе «катушка-проводник» удалось разработать простое и эффективное решение — соединительную муфту для измерительной петли из ферромагнитного материала (см. рис. 2). С одной стороны, она обеспечивает электрическое соединение вторичных обмоток датчика, а с другой, позволяет создать внутреннюю зону вокруг катушки магнитно невидимой, и таким образом маскировать неоднородность индуктивности в области защелки петли. Муфта работает как магнитная перемычка (или, точнее, как магнитное сопротивление), «виртуально» соединяя две секции обмоток, находящихся на разных сторонах защелкиваемой токовой петли. Этот подход привел к успеху — ошибка, связанная с локальным разрывом в токовой петле датчика, стала ничтожно мала.

    Скрытая проблема

    Погрешность, связанная с конструкцией замка катушки измерительной системы скрывала другие проявления асимметрии датчика. Когда главная проблема с контактным замком для катушек Роговского была решена, появились и стали заметны проблемы другого порядка, которые несколько омрачили успех использования магнитной муфты. Специалисты LEM продолжили работу по совершенствованию датчика тока, разработав спустя два года технологию и оборудование, которые значительно уменьшили ошибку, связанную с асимметричностью конструкции. Во многом это стало возможным благодаря реализации непрерывности и однородности секций катушек на всей протяженности измерительной петли.

    Сегодня ошибка за счет асимметрии позиционирования катушки относительно проводника составляет максимум 0,65% (для проводника с диаметром жилы 15 мм независимо от его расположения, даже если он находится непосредственно у защелки катушки).

    Работа в жестких условиях эксплуатации

    Характеристики катушки Роговского определяются в основном ошибкой, связанной с позиционированием проводника внутри измерительной петли датчика. Кроме того, хороший датчик не должен быть чувствителен к влиянию токов от других проводников, расположенных вне измерительного контура. Как правило, при корректной конструкции петли оба эти параметра в равной мере хороши и, наоборот, при неудачной конструкции токовой петли датчика происходят большие ошибки, связанные с позиционированием проводника внутри петли датчика и чувствительностью к помехам. Это обстоятельство является следствием теоремы Ампера, в соответствии с которой любые ошибки, вызванные асимметрией конструкции, одинаково проявляются как внутри токовой петли, так и вне ее.

    Например, проводник с током в 100 A, находящийся внутри токовой петли катушки Роговского в непосредственной близости от оболочки петли, вызовет индуцированную ошибку при измерении на уровне 0,5%. Следовательно, измеренное значение составит 100,5 A. Тот же проводник, расположенный вне охвата петлей, также вызовет ошибку сигнала на 0,5 A, но этот сигнал добавится к измеренному значению тока, который протекает по проводнику внутри петли.

    Точность измерения

    Точность измерения токового датчика на основе катушки Роговского невысока т.к. коэффициент передачи, определяемый, в основном, значением индуктивности M, зависит от физических параметров, которые трудно контролировать при массовом производстве.

    В настоящее время технологический разброс параметров катушки Роговского составляет 2—5% в зависимости от технологии.

    Производить данный тип датчика с меньшим разбросом коэффициента передачи нереально. Для большей точности потребуются намоточные станки, в которых шаг витков контролируется с точностью до нескольких микронов. Это сильно усложнит технологию и скажется на цене датчика. Для более высокой точности следует выполнить калибровку датчика, используя активную или пассивную схемы. С другой стороны, калибровка гарантирует высокую стабильность параметров датчика, в частности, по отношению к температуре, и позволяет предотвратить сдвиг уровня выходного сигнала датчика. При изменении температурных условий может проводиться перекалибровка и компенсация сдвига сигнала. Например, датчики LEM серии RT обеспечивают температурную стабильность во всем рабочем диапазоне измерения на уровне 30 ppm/°C.

    Насыщение датчика

    Одним из частых вопросов, связанных с проектированием измерительных систем, является вопрос о возможности насыщения датчика на границе допустимого диапазона токов. В случае с датчиками на базе катушек Роговского насыщение теоретически недостижимо, поскольку в их конструкции нет ферромагнитных сердечников. На практике диапазон измерения определяется диаметром измерительной петли датчика и номинальным значением тока в цепи измерения. В отдельных случаях при наличии импульсных сигналов с большой крутизной может происходить ограничение амплитуды сигнала на катушке датчика.

    Линейность

    Наряду с точностью важна также линейность измерений. Датчик на основе катушек Роговского не имеет нелинейных элементов в своей конструкции, поэтому линейность измеряемых сигналов гарантирована во всем диапазоне. Если факты нелинейности все же обнаруживаются, следует разобраться, насколько подходящий метод измерения используется. В некоторых случаях вместо катушки Роговского следует выбрать для измерений другой тип датчика.

    Фазовый сдвиг

    Фазовый сдвиг выходного сигнала является очень важным параметром при измерении энергии, которая вычисляется на основе измеренных значений тока и напряжения. Катушка Роговского в этом отношении является идеальным решением и не дает дополнительных фазовых сдвигов. Однако следует учесть фазовый сдвиг, который может произойти в цепи интегратора при усилении и нормировке сигнала. Фазовый сдвиг равен нулю при разомкнутой петле измерения, но как только она переходит в активный режим, интегратор вносит фазовый сдвиг. Однако эту ошибку можно легко компенсировать с помощью соответствующих вычислений или симуляцией эквивалентной RLC-цепи.

    Выбор, сделанный LEM

    В настоящее время датчики на основе катушек Роговского по комплексу параметров могут успешно конкурировать с лучшими токовыми трансформаторными датчиками в секторе измерения электрической энергии. Их преимущества — высокие токи, дешевизна, малые размеры, вес, гибкость и легкость монтажа — могут стать определящими для ряда приложений. Поперечное сечение токовой петли датчиков LEM составляет всего 5 мм. Относительно объектов измерения можно сказать, что датчик имеет универсальные размеры.

    Размеры запатентованной конструкции защелки токовой петли датчика также очень малы (всего 28×30×16 мм) и обеспечивают надежное соединение петли коаксиального сигнального кабеля. Для передачи сигнала был выбран коаксиальный кабель, соответствующий низкому профилю поперечного сечения катушки. Для обеспечения временной и температурной стабильности параметров катушка RT заключена в полиуретановую оболочку.

    Интегратор для катушки Роговского

    Катушка Роговского обеспечивает напряжение, пропорциональное производной по изменению тока в проводнике. Следовательно, для преобразования полученного сигнала в сигнал, пропорциональный измеряемому току, необходим интегратор. Он является важным компонентом в системе измерения тока на основе катушки Роговского. Интегратор определяет коэффициент передачи. От его свойств зависят линейность, фазовый сдвиг и полоса рабочих частот. Недостаток интегратора с вариантами возможных решений заключается в очень низком уровне входного сигнала — 20 мВ/кА для датчиков LEM серии RT. Для решения этой проблемы рекомендуется использовать малошумящие операционные усилители и минимизировать площадь печатной платы с элементами интегратора, чтобы снизить чувствительность к наводкам паразитных сигналов внешних полей. Для формирования полосы пропускания измерительного тракта датчика должны использоваться два типа частотных фильтров: высоких и низких частот.

    Калибровка: активная подстройка коэффициента усиления

    Коэффициент передачи катушки Роговского определяется конструкцией и не может быть точным из-за несовершенства технологического процесса. Поэтому, чтобы точно подстроить коэффициент передачи, необходимо проведение калибровки по отношению к опорному сигналу. Инженеры используют в основном каскад аналогового интегратора, в котором в цепи регулировки имеется подстроечный резистор. Лучшим решением является цифровая калибровка, которая реализуется на основе микроконтроллера в комбинации с усилителем с программируемым коэффициентом усиления или цифровым потенциометром.

    Калибровка: пассивная подстройка усиления

    Исторически катушка Роговского использовалась для измерения среднеквадратичных значений тока без фазовых ограничений. Большинство решений для калибровки датчика основано на использовании простых резистивных или резистивно-емкостных схем. Достоинство метода измерения — простота и экономичность. К сожалению, метод не подходит для измерения мощности из-за большого фазового сдвига, который может зависеть и от частоты измерения, если используется RC-схема. При разработке нового датчика на катушках Роговского компания LEM предложила базовый продукт, исходя из того, что технология интегратора, выбранного разработчиками измерительной системы, обеспечит оптимальные параметры, а сам метод хорошо известен. В результате было принято решение не калибровать датчики тока семейства RT на самом производстве. В состав датчика не входит каких-либо дополнительных электронных компонентов или крепежных приспособлений.

    1. Die Messung der magnetischen Spannung//Archiv für Elektrotechnik. 1912.

    голоса
    Рейтинг статьи
Ссылка на основную публикацию
Adblock
detector