Mesure courant AC 400V 0-100A vers 0-24 VDC

[francoisc75007]

Bonjour à tous.

Je cherche à mesurer un courant AC (0-100A sur 400V) et en tirer une tension DC (0-24v).

Pour ce faire, je pense utiliser ce genre de capteur:
http://www.mouser.com/ds/2/400/TDK_C...eet-523302.pdf

Néanmois, le courant de sortie doit être redressé puis "lissé" pour être éventuellement amplifié.

Pour ce faire, j'envisage:
1) Un pont de diode avec une résistance (100ohm).
2) Une capacité (500microF) en parallèle sur la résistance 100ohm pour lisser
3) Eventuellement un OP amp pour amener la tension de 0-~3,3v à 0-24v après simulation, un facteur multiplicateur de 10 ou 11 est pas mal)

L'alimentation de ce circuit par une tension de 24v est possible (en particulier pour l'OP Amp)

Qu'en pensez-vous? L'approche vous semble la bonne? Possible plus simple?

Ref: resistance
http://www.mouser.fr/ProductDetail/P...NPgSCoyU6tE%3d

Proposition de schematic


Le temps de réponse de 0,15 à 0,20 seconde me semble OK, possible faire plus rapide tout en gardant la courbe "lisse"?

Merci d'avance!

Cordialement,

Francois
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[DAUDET78]

C'est bon, ou presque !
- Sauf que tu n'auras pas une excursion en sortie de 0/24V avec un ampliOP alimenté en 0/24V
Il faut une alimentation de 0/30V avec un LM324 (par exemple)
D’autre part, il faut augmenter R2 et R3 . Par exemple R2=4,7K R3=47K (pour un gain de 11)
- Sauf que, avec ce schéma , tu as une valeur bâtarde que j'estime intermédiaire entre la valeur crête et la valeur moyenne du signal redressé . Pour bien faire, il faut supprimer le pont de diode et mettre un redresseur électronique parfait

[DAUDET78]

Histoire de voir ce que tu intègres, tu peux montrer la tension aux bornes de C1 ?

[BLI06]

Bonjour
Ne pourrait-on pas mettre un Transfo d'intensité sur le circuit 100A
fermer le secondaire sur une faible R,de façon à obtenir 10v,par exemple
et monter un ampli OP redresseur pour sortir les 24v demandés
Cdt

[A voir en vidéo sur Futura]

[antek]

Ne pourrait-on pas mettre un Transfo d'intensité sur le circuit 100A
fermer le secondaire sur une faible R,de façon à obtenir 10v,par exemple

C'en est un !

[francoisc75007]

Bonjour,

Merci pour les retours.
J'ai fait quelques ajustements.
J'ai baissé la résistance du pont à 70ohm pour que la résistance équivalente en prenant les tensions fwd des diodes soit max. 100ohm (voir les mesures de tensions en fonction du courant...)

Pour les composants, je ne connais pas très bien. Je pensais mettre des Schottky "standards".
Que pensez-vous de: http://www.mouser.fr/ProductDetail/F...u8GsleU3PKc%3d

Pour l'OP Amp, possible d'utiliser une amplification facteur 15 avec un LM321?
http://www.mouser.com/ds/2/405/lm321-556450.pdf
Pas hyper familier avec la bête...

Le circuit n'aura accès qu'à un tension 24v. Mais pas grave si on a une sortie en 0-22v.
Voir nouveau diagramme (avec les tensions demandées). J'ai réussi à lisser encore un peu mieux avec une capa sur le circuit d'amplification.

Merci encore!

++

Francois

[DAUDET78]

J'ai baissé la résistance du pont à 70ohm pour que la résistance équivalente en prenant les tensions fwd des diodes soit max. 100ohm (voir les mesures de tensions en fonction du courant...)

Pour les composants, je ne connais pas très bien. Je pensais mettre des Schottky "standards".

la valeur du VF des diodes , elle n'a aucune importance sur la précision de la mesure

Pour l'OP Amp, possible d'utiliser une amplification facteur 15 avec un LM321?

Oui, il y a des dizaines d'ampliOP possibles

Mais pas grave si on a une sortie en 0-22v.

OK

[Antoane]

Bonjour,

Le capteur est un transformateur de courant, sa sortie est en courant et non en tension, l'utilisation d'un pont de diodes ne posent pas de problème (en particulier quant à la chute de tension dans les diodes).

Pense que la tension de sortie du capteur est limitée à environ 7.5V ("Open-circuit protection: 7.5VClamp element". Autant limiter autant que possible l'amplification par l'AOP ; tu peux donc choisir d'utiliser le transfo avec 5V max en sortie, soit environ 3.5V max dans la résistance de schunt (en raison des 1.5V perdus dans le pont de diodes). Il faut alors un amplificateur par ~7.

Il existe des AOP rail-to-rail capables de sortie 0V et 24V lorsqu'ils sont alimentés en 0/24V. Par exemple : http://www.ti.com/lit/ds/symlink/opa2342.pdf, ou autre.

Tu peux aussi ajouter un filtre sur la tension fournie par la résistance de schunt, de manière à éviter de devoir utiliser de "trop gros" condensateurs.

Le temps de réponse de 0,15 à 0,20 seconde me semble OK, possible faire plus rapide tout en gardant la courbe "lisse"?

Pas simplement, mais ça peut éventuellement se faire avec un échantillonneur - bloqueur si besoin est. dans ce cas, le temps de réponse sera optimal, de 10ms (une demi-sinusoïde), et l'ondulation de la tension de sortie nulle.
Sinon, utiliser un filtre du 2e ordre devrait aider.

[francoisc75007]

"Le capteur est un transformateur de courant, sa sortie est en courant"

J'ai bien compris
Sauf qu'une résistance trop élevée vient perturber la mesure (voir doc. @ 1k ohm), ca doit être en lien avec le 7,5V. Je comprends mieux maintenant...

Antoane, je n'ai compris la moitié du reste de ce que tu m'as dit . (perdu à échantillonneur - bloqueur).

OK je mets rail-to-rail bonne idée.
Je teste condensateur sur résistance de shunt.

Merci à tous.

[francoisc75007]

Je vais partir là dessus! Ca me semble pas mal...

[DAUDET78]

Il existe des AOP rail-to-rail capables de sortie 0V et 24V lorsqu'ils sont alimentés en 0/24V. Par exemple : http://www.ti.com/lit/ds/symlink/opa2342.pdf, ou autre.

celui là ne fonctionne que de 2,7 à 5,5V d'alimentation

[Antoane]

Bonjour,

Antoane, je n'ai compris la moitié du reste de ce que tu m'as dit . (perdu à échantillonneur - bloqueur).

Ca signifie que c'est faisable, mais un peu galère. Donc si c'est important : on peut mais sinon : on s'en passera

On pourrait s'attendre à ce que tu choisisses environ : R1*C1 = R4*C3 ~= 0.15 s à 0.2 s
Tu pourrais aussi choisir C3 < 10*C1

Si cela abouti à une valeur de C1 trop grande, tu pourras ajouter une résistance entre le "+" de C1 et "le "+" de R1".

[DAUDET78]

Je vais partir là dessus! Ca me semble pas mal...

Faut retirer C1
Augmenter R4 à 22K
Diminuer C3 à 0,47µF

[Antoane]

Bonjour,

On pourrait s'attendre à ce que tu choisisses environ : R1*C1 = R4*C3 ~= 0.15 s à 0.2 s

Ou un peu moins (c'est un 2e ordre).

[DAUDET78]

Faut retirer C1

Pour te montrer l'influence néfaste du condensateur de lissage aux borne de la 120 ohm, voila une simulation avec et sans lissage :

Avec le condensateur de lissage, tu ne prends pas la valeur moyenne d'une tension image de ton courant, mais l'image d'une tension patatoïde

[Antoane]

Bonjour,

Pour te montrer l'influence néfaste du condensateur de lissage aux borne de la 120 ohm, voila une simulation avec et sans lissage :
Pièce jointe 316055
Avec le condensateur de lissage, tu ne prends pas la valeur moyenne d'une tension image de ton courant, mais l'image d'une tension patatoïde

Je ne vois pas où tu veux en venir, ce que tu veux montrer ?
Dans les deux cas, la tension finale est la même, égale à la valeur moyenne du |R*Î*sin(.)|=R*Î*2/pi
Ca se montre en remplaçant la source de courant (redressée) et la résistance de 120Ohm par son équivalent Thévenin.

[DAUDET78]

Dans les deux cas, la tension finale est la même, égale à la valeur moyenne du |R*Î*sin(.)|

Non
- Le condensateur de lissage est chargé par le courant redressé (moins le courant dans la résistance de shunt)
- Le condensateur de lissage est déchargé par le courant dans la résistance de shunt
On n'est plus dans un système linéaire, d'où la différence de tension après filtrage (ce que confirme bien la simulation)

PS : si le courant d'entrée n'est pas sinusoïdal mais patatoïde . Avec le condensateur de lissage, si il passe fugitivement en dessous de 8,3mA (1V sur le shunt) sa valeur n'est pas prise en compte dans le calcul de la valeur moyenne .

[Antoane]

Tes deux simulations montrent une tension finale d'environ 1.4 V, le transitoire n'étant pas terminé.

Pris comme un tout, le bloc {source de courant, pont de diodes} est linéaire, c'est une source de courant d'amplitude en |Î * sin(.)|.

[DAUDET78]

Pris comme un tout, le bloc {source de courant, pont de diodes} est linéaire, c'est une source de courant d'amplitude en |Î * sin(.)|.

Pas la charge/décharge du condensateur

[Antoane]

Tes deux simulations montrent une tension finale d'environ 1.4 V, le transitoire n'étant pas terminé.

La mienne apporte la même conclusion :

courbe rouge : tension en sortie du filtre avec C0= 1 pF
courbe bleue : tension en sortie du filtre avec C0= 1 mF
La tension obtenue est bien égale à 2/pi*R2*Î=2/pi*100*0.1=6.37 V.

Pris comme un tout, le bloc {source de courant, pont de diodes} est linéaire, c'est une source de courant d'amplitude en |Î * sin(.)|.

Donc on peut la remplacer par une source de tension d'amplitude |R * Î * sin(.)| en série avec une résistance de valeur R (R=120 Ohm dans le schéma de francoisc75007).
Et comme le reste du circuit est évidement linéaire (un réseau RC), il n'y a pas de problème.

[DAUDET78]

Oui, tu as raison .

Mais je ne comprend pas pourquoi mon intuition de départ était fausse .

[francoisc75007]

Yes, mais ca me va.

Je vais revoir l'échelle car après ca part dans une entrée analogique 10 bit.
Le temps se doit d'être le plus court possible. Dans mon dernier diagramme, ca me semble pas mal.
J'essaie la combinaison de DAUDET.

Pour info, je vais utiliser cet OPAmp.
http://www.mouser.fr/ProductDetail/T...7W8ujWG5Hhw%3d

Et ces diodes
http://www.mouser.fr/ProductDetail/C...qhKHaxgbQws%3d

Pour les capa
http://www.mouser.fr/ProductDetail/A...6RpELQDcEJo%3d

[DAUDET78]

Pour info, je vais utiliser cet OPAmp.

OK

Et ces diodes

Tu n'as pas besoin de Schottky ! de la 1N4004 ou 1N4148 et c'est bon

[Antoane]

Bonsoir,

Je vais revoir l'échelle car après ca part dans une entrée analogique 10 bit.

Il serait donc souhaitable d'avoir une ondulation inférieure à 0.1% (10^(-10) = 1/1024 = 1 LSB).
Cela équivaut à 60dB d'atténuation (à 100 Hz).
Tu utilises un filtre d'ordre 2, soit -40 dB/décade.
Il faut donc choisir une fréquence de coupure de l'ordre de fc=3.14 Hz pour avoir une atténuation de 60 dB à 1000 Hz.
Avec les recommandation données en post 12, tu abouties au schéma du post 20, avec, par exemple :
-> Tr=1/(2*pi*fc)=0.05
-> C3=100nF
-> R4=Tr/C3=470k
-> C1=2.2 uF (>>C3)
-> R1=Tr/C1=22k

Le temps de monté est de 170 ms, il peut être réduit au prix d'une plus grande ondulation de la tension de sortie.
L'AOP peut aussi être utilisé pour filtrer le signal, et ainsi autoriser une fc plus grande.

Pour les capa
http://www.mouser.fr/ProductDetail/A...6RpELQDcEJo%3d

C'est une capa 6.3V

Attention aussi à la taille des composants que tu choisis : tu aurais galérer à souder cette diode.

[francoisc75007]

Yes

Capa pré-ampli

OK merci à vous deux c'est très intéressant.
Je vais faire faire PCB + assemblage so pas de souci à la soudure.

Vous montrerai photo du circuit final .

++

Francois

[francoisc75007]

Et voilà le résultat. Il fonctionne parfaitement encore merci.



Je ne suis pas entièrement satisfait du comportement de la diode qui sert à indiquer l'intensité du courant.
Du coup je suis en train d'ajuster le circuit.

Voir post: http://forums.futura-sciences.com/el...a-tension.html