Aide à la conception d'un wattmètre triphasé numérique
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Aide à la conception d'un wattmètre triphasé numérique



  1. #1
    invite2da25054

    Aide à la conception d'un wattmètre triphasé numérique


    ------

    Bonjour,

    Je vous expose mon problème:

    J'aimerais multiplier deux sinusoïdes de 10khz, déphasé, à l'aide d'un multiplieur doublement équilibré, le SA612AN.
    http://www.datasheetcatalog.org/data...ips/SA612A.pdf
    Je n'arrive pas à utiliser cette puce.
    Pourriez vous m'aider à choisir les pins d'entrée sortie que j'ai à utiliser.
    Si il vous manque des informations dites le moi.

    Merci d'avance

    -----

  2. #2
    inviteede7e2b6

    Re : comprehension d'un multiplieur double-balanced

    hello ,

    quel est ton schéma actuel ?

  3. #3
    invite2da25054

    Re : comprehension d'un multiplieur double-balanced

    Je l'élabore donc je ne peux pas te fournir cette info par contre je peux expliciter certains points.
    je désign un wattmètre monophasé.
    Tension et courant d'entrée sinusoïdaux. Je récupère la tension et l'adapte en entrée du multiplieur en prenant en compte le gain et les alims pour ne pas saturer les sorties.
    Je récupère l'image du courant aux bornes d'un shunt que j'adapte également avant de l'appliquer à la puce. J'aimerais que la sorti soit single output.
    C'est tout... D'autres infos sont elles nécessaires?

  4. #4
    gcortex

    Re : comprehension d'un multiplieur double-balanced

    http://forums.futura-sciences.com/el...-quadrant.html

    un wattmètre c'est du 4 cadrans
    Bon courage

  5. A voir en vidéo sur Futura
  6. #5
    invite2da25054

    Re : comprehension d'un multiplieur double-balanced

    J'ai du mal à saisir pourquoi tu dis ça.
    Les transistors de cette puce sont déjà polarisés. Si j'applique deux signaux sans offset tout ira bien. Du main que je respecte le gain du montage et les alims c'est bon.

  7. #6
    invite2da25054

    déphasage ennuyeux

    Bonjour,
    Je joins à ce message mon petit montage.
    Un géné sinusoïdale d'offset 2.5v et d'amplitude 1.4v alimente une charge résistive.
    J'aimerai récuperer une image du courant. pour cela j'intercale une resistance de faible valeur ( pour que la chute de tension soit faible ). Deux AO suiveurs empêchent les fuites de courants qui pourraient nuire aux mesures. Un AO en ampli differentiel réalise la différence ainsi qu'un petit gain:

    R4/R3 *( Vin - Vload ) = R4/R3 * ( Rshunt* Iin )

    Mon problème:
    En simulation un déphasage se créait entre la sortie ( vout2 ) et l'entrée Vin. Les éléments sont tous résistifs et la fréquence de la tension d'entrée est de 10khz. Je ne vois pas ce qu'un tel déphasage viens faire ici (environ 30°).

    Merci d'avance

    ps: Je n'ai pas utilisé d'ampli dif ( ceux qui sont fait pour ça ) parce que je n'en ai pas sous la main
    Images attachées Images attachées  

  8. #7
    invitee05a3fcc

    Re : déphasage ennuyeux

    Citation Envoyé par frenchy Voir le message
    En simulation un déphasage se créait entre la sortie ( vout2 ) et l'entrée Vin.
    Quand tu feras une mesure sur un montage réel, je pourrai répondre .....

  9. #8
    invite2da25054

    Re : déphasage ennuyeux

    Ca ne va pas tarder mais, pour me rassurer, cela te semble t'il normal.
    A première vue il n'y a pas de raison qu'il y ait un déphasage

  10. #9
    inviteede7e2b6

    Re : déphasage ennuyeux

    il faudrait voir quelle bande passante le logiciel applique pour le 6224...

    j'lai même pas trouvé sur les sites habituels de datachit.

  11. #10
    invitee05a3fcc

    Re : déphasage ennuyeux

    Citation Envoyé par frenchy Voir le message
    cela te semble t'il normal.
    1/ Je n'en sais rien
    2/ Ce qui est sûr, c'est qu'on ne fait pas un ampli différentiel d'instrumentation avec ce schéma ( voir le schéma page 1 du LT6234)

    Un géné sinusoïdale d'offset 2.5v et d'amplitude 1.4v alimente une charge résistive.
    ce qui veut dire que ton signal d'entrée varie entre 1,1V et 3,9V ou entre 0,52V et 4,47V ?
    1,4V, c'est du crête ou du efficace ?

    Alimenté en 0/5V, tu as le droit, en entrée, d'évoluer entre 1,5V et 4V . Dans les deux cas tu es hors spécification.

  12. #11
    invite6d608176

    Re : déphasage ennuyeux

    Bonjour,
    Le simu n'est peut être pas innocent cependant :

    Cet ampli a un produit gain bande passante de 60 MHz. Mais le gain commence à diminuer bien avant et les rotations de phase encore avant.
    Je note un étage final qui a un gain très élevé et qu'il serai plus judicieux de répartir le gain entre les étages pour limiter ce genre de problèmes.
    A cet effet, la note d'application donne le schéma de l'ampli d'instrumentation :
    http://www.linear.com/pc/productDeta...09,C1026,P2400
    Tu devrais essayer avec ce montage.

    JP

  13. #12
    invitee05a3fcc

    Re : déphasage ennuyeux

    Citation Envoyé par jyvoipabo Voir le message
    A cet effet, la note d'application donne le schéma de l'ampli d'instrumentation :
    http://www.linear.com/pc/productDeta...09,C1026,P2400
    C'est ce que j'ai déjà raconté il y a un quart d'heure ....
    Citation Envoyé par DAUDET78 Voir le message
    ( voir le schéma page 1 du LT6234)
    Bis Repetita Placent

  14. #13
    Tropique

    Re : déphasage ennuyeux

    Citation Envoyé par frenchy Voir le message
    Un AO en ampli differentiel réalise la différence ainsi qu'un petit gain:

    R4/R3 *( Vin - Vload ) = R4/R3 * ( Rshunt* Iin )
    Un petit gain????? 1000x
    Je me demande ce qu'est un grand gain pour toi....

    Il y a bon nombre de problèmes ici:
    • En premier lieu, le gain: exiger 1000 d'un seul étage, même avec un ampli "de course" est suicidaire si on veut une précision (de phase notamment) élevée: il est impossible de maîtriser chaque femtofarad de capacité parasite dans le layout et les composants, or ils auront une influence.
    • Deuxiéme chose, le montage est irréaliste: tu veux amplifier une tension différentielle microscopique superposée à une tension de mode commun énormément plus élevée. Déjà, il faudrait que tes résistances aient une précision impossible, et ensuite le CMRR des amplis n'est pas infini. En fait, tu amplifieras surtout une tension parasite (je n'ai pas regardé les specs, mais on peut le prévoir).
    • Enfin, tu ramènes la tension de sortie à la masse (via R4), alors que ton alim est positive uniquement: l'ampli ne pourra, dans le meilleur des cas, que reproduire les alternances positives: le reste sera écrêté.


    Remèdes:
    • Mettre un vrai ampli différentiel, de préférence monolithique, ou au moins une topologie d'ampli d'instrumentation classique à 2 ou 3 AOP.
    • Scinder le gain en plusieurs étages; puisque tu as plusieurs amplis, utilise les à bon escient.
    • Référencer la sortie à +2.5V.
    • Eventuellement, s'il reste des erreurs de phase, insérer un réseau de correction (qui ne devra faire que du peaufinage)

    Remarque:
    A l'avenir, poste également le fichier source, sous forme .asc.txt, ça facilitera le dialogue et les contrôles.
    Pas de complexes: je suis comme toi. Juste mieux.

  15. #14
    inviteede7e2b6

    Re : déphasage ennuyeux

    j'avions pas fais attention au gain de 1000 sur U6....

    idéal pour chercher les ennuis !

  16. #15
    invite2da25054

    Re : déphasage ennuyeux

    Vos remarques m'ont été utiles. Je viens de simuler mon montage avec un amplificateur d'instrumentation trois étages et, en "simu", plus de dephasage et les résultats sont en accord avec les calculs.

    Donc merci.

  17. #16
    invite2da25054

    Re : déphasage ennuyeux

    Je reviens sur la discussion à cause des tensions d'offset à l'entrée des aop.
    Imaginons que j'utilise une résistance de 1ohms pour avoir l'image du courant. Si le courant max est de 10mA alors la chute de tension max aux bornes de cette resistance sera de 10mV.
    Cependant si la tension d'offset aux entrées des ao est de quelques mv le résultat sera complêtement faussé???

    Si j'ai raison que dois je faire?

    Merci à tous

  18. #17
    invitee05a3fcc

    Re : déphasage ennuyeux

    Le résultat ne sera pas faussé, mais entaché d'une erreur systématique

    - Si la tension est nulle, le courant est nul. Donc tu mémorises l'erreur systématique
    - Tu utilises un potentiomètre pour annuler l'offset (au moins au temps T=0)
    - Tu utilises un ampliOP ayant un plus faible offset

    Attention, l'offset change en fonction de la température et du temps.

    PS: faire une mesure de 10 mA avec une résistance de 1 ohm est une utopie. Tu as pensé à l'effet thermocouple ?

  19. #18
    Tropique

    Re : déphasage ennuyeux

    Les tensions d'offset sont statiques, ce qui fait que d'une part elles sont souvent moins gênantes, et d'autres part, elles peuvent être compensées par un réglage d'offset.
    Ce qui est plus ennuyeux, c'est le passage du mode commun dans le signal. Ce peut être du à des erreurs statiques, typiquement valeurs de résistances non-idéales, qui peuvent aussi être compensées (ça commence à faire beaucoup), mais ce peuvent être des effets dynamiques, le CMRR des amplis, qui est beaucoup plus gênant, parcequ'il va dépendre du niveau DC appliqué aux entrées, et va aussi générer des effets non-linéaires de par les jonctions d'entrées qui font varicap. Et là, c'est totalement incompensable.
    Il faut avant tout choisir une topologie qui minimise ces effets (ne pas faire la mesure courant dans le fil "chaud" p.ex.), prendre des composants adhoc (ampli différentiel monolithique), utiliser une stratégie d'amplification qui minimise ces effets (ou au moins ne les amplifie pas), baisser autant que praticable les niveaux d'impédance.....
    Poste une version actuelle de ton circuit, avec le fichier asc.txt, on verra les problèmes éventuels, remèdes, et tests qui peuvent se faire en simu.
    Pas de complexes: je suis comme toi. Juste mieux.

  20. #19
    invite6d608176

    Re : déphasage ennuyeux

    Bonsoir,

    Déjà il faudrait savoir si le montage doit passer le continu. Si ce n'est pas le cas un Transfo d'intensité sera beaucoup plus efficace pour faire cette mesure. Mais même avec ce montage la composante continue génante peut s'éliminer avec un simple condensateur.

    Si le montage doit passer le continu, le plus important est d'avoir des résistances stables et de prévoir 2 réglages :
    1 sur R1 qui va fixer le gain (a régler avec un calibrateur)
    1 sur une autre résistance (au choix) qui va annuler le mode commun (a régler lorsque le courant est nul)

    Les performances ne dépendront alors pratiquement plus que du différentiel de la dérive en température de l'étage d'entrée de l'ampli.

    JP

  21. #20
    invite2da25054

    Re : déphasage ennuyeux

    Merci pour les réponses.

    j'aimerais simplement vous donner une information.

    J'ai un régime triphasé dont le neutre est à 2,5v. La tension sur chaque phase est 1,4 v d'amplitude. Donc relativement au neutre c'est une sinusoïde d'amplitude 1.4v sans offset. Cependant par rapport à la masse j'ai les 2.5v qui débarque.
    Mon wattmetre doit calculer la puissance active sur une seul phase. C'est donc un wattmetre monophasé.

    Voilà

    ps: recepteur en etoile

  22. #21
    invite2da25054

    Re : déphasage ennuyeux

    Voilà le fichier texte decrivant mon circuit ( à lire avec LTspice, en espérant que je me suis pas trompé ).
    Fichiers attachés Fichiers attachés

  23. #22
    Tropique

    Re : déphasage ennuyeux

    Quelques remarques préliminaires: quand on "déguise" un fichier en txt, il vaut mieux lui garder son extension d'origine. Au moins, on sait d'où ça vient, et quel programme utiliser pour l'ouvrir.
    Ensuite, pour que tout le monde puisse participer, y compris ceux qui ont une allergie à LTspice, il est bon de mettre une copie d'écran "en clair".
    Ce que:

    Pour le reste, un peu de patience....
    Images attachées Images attachées  
    Pas de complexes: je suis comme toi. Juste mieux.

  24. #23
    Tropique

    Re : déphasage ennuyeux

    Première chose: je constate qu'en bon forumeur, tu n'as tenu aucun compte de mes remarques.

    * Enfin, tu ramènes la tension de sortie à la masse (via R4), alors que ton alim est positive uniquement: l'ampli ne pourra, dans le meilleur des cas, que reproduire les alternances positives: le reste sera écrêté.
    Ici, elle a changé de nom: elle est devenue R9, mais le problème qu'elle représente est resté identique.
    baisser autant que praticable les niveaux d'impédance.....
    Pour R3, 4, 5, 6, admettons, mais R7 à 10 sont beaucoup trop élevées.
    Quant à la mesure dans le fil chaud, disons que c'est imposé jusqu'à preuve du contraire.
    La répartition du gain est assez discutable: 100 pour le 1er étage et 4 pour le second, mais on verra ça en cours de route.
    Procédons.
    D'abord éliminer les anomalies: il y en a une évidente. Les tensions de sortie peuvent aller en négatif, malgré l'absence d'alim négative.
    Comment est-ce possible? Simple: les condos de sortie introduisent une indétermination liée aux conditions initiales. Même quand on connait le fonctionnement du programme il est casse-cou de laisser de telles indéterminations, --> élimination.
    On voit à l'oeil nu que les sinusoides sont en fait des patatoides. Pour voir ça de plus près, on enlève la compression graphique, et on met un timestep plus fin:

    A suivre
    Images attachées Images attachées
    Fichiers attachés Fichiers attachés
    Pas de complexes: je suis comme toi. Juste mieux.

  25. #24
    Tropique

    Re : déphasage ennuyeux

    On voit que Vout2 a un problème dans les alternances négatives. Par un pur coup de bol, les ICs simulés ont un offset positif en sortie, ce qui permet une certaine tension malgré tout, mais ce n'est pas très joli.

    On met la réf générale à 2.5V, résultat wattmètreFr2. Ca a déjà plus de gueule. En passant, la masse de V3 est connectée de façon bizarre, elle est très enfoncée. Dans les simulateurs comme dans la vie réelle, ce genre d'anomalie peut amener des faux-con à s'arracher les cheveux. Ici, il se trouve que ça fait contact mais c'est à éviter.
    Maintenant que le circuit est dégrossi, on va employer l'outil adéquat pour étudier précisément la phase: BodePlot.
    Sur le 3, on voit que le déphasage est de 1.2°.
    Cela peut-il être amélioré en rationnalisant le circuit?
    En 4 on voit le résultat de l'homogénéisation du gain et de la réduction des impédances: la phase est de moins de 0.3°.
    On pourrait continuer à peaufiner, c'est le principe.
    On peut s'intérésser à un autre aspect: le CMRR.
    On va court-circuiter la résistance shunt en en mettant une à 1µohm, et voir ce qui reste en sortie: on est à -90dB (5), mais référencé aux -20dB initiaux, cela fait 70dB de marge. A voir si c'est assez, sachant que les valeurs de résistances sont idéales.
    Images attachées Images attachées
    Fichiers attachés Fichiers attachés
    Pas de complexes: je suis comme toi. Juste mieux.

  26. #25
    invite2da25054

    Re : déphasage ennuyeux

    Bon ... il faut que je digère ce que tu viens de me dire.
    Au fait si il y avait des capacités en sortie c'est simplement que les deux tensions devaient attaquer un multiplieur déjà polariser ( SA612AN ).

  27. #26
    invite6d608176

    Re : déphasage ennuyeux

    Et c'est bien le problème.

    Parce que si il est déjà polarisé comment comptes tu faire pour isoler la composante continue représentative de la puissance ?

    JP

  28. #27
    invite2da25054

    Re : déphasage ennuyeux

    J'ai quelques questions:

    - Comment savais tu qu'en diminuant les impédances et en homogénéisant les gains le dephasage allait diminuer?
    ( Si les valeurs sont trop élevées la precision décroit et l'effet se repercute sur le circuit?)

    - Pourquoi références tu la sortie à 2.5v?

    - Si j'utilise une résistance de shunt plus élevées la mesure du courant sera plus élevé. Par contre la mesure de la tension sera moins précise.
    C'est donc une histoire de compromis?

    merci

  29. #28
    invite2da25054

    Re : déphasage ennuyeux

    Pour jyvoipabo:

    Il suffit de connaitre la tension de polarisation du mixer et je la prends en compte dans le pic ( qui gerera l'ecran lcd).
    Mais je ne suis sûr d'avoir compris ta question

  30. #29
    Tropique

    Re : déphasage ennuyeux

    Citation Envoyé par frenchy Voir le message
    J'ai quelques questions:

    - Comment savais tu qu'en diminuant les impédances et en homogénéisant les gains le dephasage allait diminuer?
    ( Si les valeurs sont trop élevées la precision décroit et l'effet se repercute sur le circuit?)
    Des résistances élevées rendent le circuit plus sensibles aux capas parasites (les pôles parasites créés sont plus bas en fréquence).

    Au plus le produit gain bande demandé à l'AOP se rapproche de son produit gain bande, au plus le déphasage augmente; il est donc en gros proportionnel au gain demandé. Quand on cascade deux étages, on additionne les déphasages, mais on multiplie les gains. Les déphasages ont en gros la propriété des logarithmes, ou des gains en dB. La meilleure stratégie pour réduire le déphasage global (avec des blocs de gain similaires) est donc de répartir le gain de manière homogène sur les étages.


    - Pourquoi références tu la sortie à 2.5v?
    Sinon, au repos la sortie est à 0. Elle peut reproduire les alternances positives, mais elle coupe les négatives (si le V- de l'ampli est au 0V).
    Dans la simu, essaye avec un signal d'amplitude suffisamment élevée pour dépasser l'offset de sortie, tu verras qu'il sera coupé.

    - Si j'utilise une résistance de shunt plus élevées la mesure du courant sera plus élevé. Par contre la mesure de la tension sera moins précise.
    C'est donc une histoire de compromis?
    Comme souvent en technique.
    Il y a des méthodes qui permettent d'avoir le beurre et l'argent du beurre: transfo d'intensité ou capteur effet Hall. Mais ces solutions ont d'autres inconvénients.

    merci
    Pas de complexes: je suis comme toi. Juste mieux.

  31. #30
    invite2da25054

    intégrale avec un pic

    Bonjour à tous,

    J'explore différentes méthodes pour calculer la puissance active d'une ligne monophasé.
    Pour l'instant j'en ai deux ( si certains ont des idées c'est avec un grand sourire que je les prendrais en compte ).

    1ère méthode:
    Simplement utiliser un shunt, puis un multiplieur quatre quadrant suivi d'un passe bas et pour finir un pic pour gérer l'affichage.

    2ème méthode:
    Utiliser un shunt puis échantillonner les données avec les can interne d'un pic et approcher le calcule d'une intégrale ( méthode des carrées, trapèze ... ).

    Voici mon problème:
    La 1ère méthode fonctionnera.
    Seulement la 2ème, selon moi, n'aboutira pas. Je m'explique.
    Le signal dont je dois calculer la puissance active est un sinus de 10khz. La résolution, 10bits, est suffisante pour la précision demandée. Par contre, à près quelques calculs, ils s'avèrent que la fréquence d'échantillonnage d'un pic ( 16F par exemple ) est d'à peu près 30khz max. Cela ne fait que trois points relevés sur une période de mon signal d'entrée. Le calcule de l'intégrale sera complêtement faux. Avec les 18f se serait la même...

    J'aimerais savoir si utiliser un pic pour approcher l'intégrale d'un produit de deux signaux de 10khz est vain?

    Merci, demandez pour plus de details

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