problème de référence

[antoinevot]

Bonjour à tous,

Je suis en train de réaliser un multimètre.
Celui-ci doit être capable de lire une tension alternative de 0 à 220V eff & un courant alternatif de 0 à 10A ET mesurer le déphasage.

Je suis conscient que le choix des composants et des chaînes de mesures ne sont pas idéals ou adéquats,c'est mon 1er projet et je me suis lancé à l 'aveugle mais je tiens à le terminer autant que possible et de la meilleur manière qui soit.

NB:Je tiens a préciser que pour toute ma phase de création et de test, je branche une petite chaufferette 2000W à 2 positions de chauffe.
Mesurer avec un multimetre acheter en magasin, je relève :
-> U = 230V eff;
-> I(position1 *) = 4A eff ;
-> I(position2**) = 8A eff;

Vue générale de la méthode :
__________________________

j'ai pensé utiliser des capteurs de tensions (transformateur torique) et de courants (shunt 50A - 50mV) reliés tous les deux, après traitement, vers une entrée analogique d'un µControleur (PIC 16F877A). Par programme, je relève la tension/courant maximum lu(e) sur les 20 échantillons prélevés après la détection d'un passage par 0 de la sinusoïde U ou I.

Pour détecter les passages par 0, j'ai pensé utiliser un transistor npn avec une resistance de pull-up qui déclencherait une interruption du PIC a chaque passage en dessous de 0,7V (compromis sur la précision de la detection du passage par 0 de la sinusoïde U ou I).
Pour mesurer le déphasage, je mesure deux Interruptions successives et compte le délais écoulé entre ces 2 dernières via le Timer du PIC

Choix de la chaine de mesure :
__________________________
(SCHEMA DE CABLAGE EN PJ)

Pour le voltmètre;
--------------------
Je branche en parallèle (il manque une un GRANDE impédance d'entrée pour ne pas perturber le circuit mesurer) un transformateur
230V (AC)/14 V (AC),
suivi d'un pont de Greatz pour redresser le signal,
suivi d'un pont diviseur pour rabaisser ma tension à une valeur acceptable par l'entrée analogique du PIC (0-5V),
de là, d'une part, j'alimente la base d'un transistor (pour la détection de passage par 0),
d'autre part, je me connecte à l'entrée analogique (AN0) du PIC.

Pour la partie voltmètre, les test sont plausibles autant pour la valeur relevée que pour la détection du passage par 0 de la sinusoïde (test de la fréquence réseau il m'affiche une valeur très proche des 10ms entre 2 interruptions (au pas de quantification du convertisseur A/D près, je pense)).

Pour l'ampèrmètre;
----------------------
J'alimente l’entrée inverseuse et non-inverseuse d'un AOP (TL082CP) monté en différentiel avec la tension obtenue au borne d'un shunt mit en série sur l'alim de la chaufferette.
Ici, je pense que le schéma parlera plus..

Mais c'est sur cette partie hardware du projet que j'ai un problème.

Quand je tente d'envoyé le signal en fin de chaine vers mon µControleur (PIC), tout est faussé .. les tensions changent, etc.
Je pense que c'est un problème :
-> de référence.
et/ou,
-> d'adaptation d'impédance (bien que j'utilise ce terme sans etre certain de le comprendre entièrement).

A SAVOIR QUE,
------------
- Mon PIC lui est alimenter indépendamment avec un convertisseur AC220V/DC7,5V suivit d'un LM7805 pour stabiliser encore;

- Tant dis que l'AOP est alimenté en symétrique via le transfo de mesure de tension du voltmètre ( désolé je n'avais que ca pour me faire une
alim symétrique => secondaire du transfo avec deux diode et 2condo + 2 diode zener 18V, rudimentaire mais ça me fourni une alim
symétrique pour l'AOP.);

- ET, le SIGNAL, lui, est lu directement en // sur le shunt mit en série sur le réseau..

Conclusion:
---------------
J'ai l'impression que ça fait 2(p-e 3) références distinctes..
Les Référence et masses flottantes sont une part du domaine que j'ai beaucoup de mal a visualiser/conceptualiser/comprendre/mettre en pratique..
Je n'ose pas trop relier les masses ou un autre point de reference ensemble..

Est-ce que quelqu'un aurait une piste ou voit une solution simple (ou compliquée..) à mon problème ?

Merci à vous,
Bonne nuit,
Antoine.

PS:
1) Dans la datasheet du PIC 16F877A (page 112) a propos du convertisseur ADC, je vois que l'on peut programmer 2 entrées ANA comme
VREF+ et VREF- mais encore une fois je ne sais pas si c est une bonne idée..

2) le montage réelle est différent au niveau de la sortie de l'AOP. J'ai rajouté un un filtre passif, passe haut, du 1er ordre composé d'un condo
de 2µF et une resistance de 820K pour éliminer la conposante continue que j'abtenais a la surtie de l'AOP alors que la chauffrette etait
éteinte (car je n'ai pas d'offset sur le TL082CP et comme j'applique un Gain a l'AOP important j'avais une tension DC de 3v)

voltmetre_1.jpg
ampermetre_1.jpg
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[DAUDET78]

Bonjour antoinevot et bienvenue sur FUTURA

,c'est mon 1er projet et je me suis lancé à l 'aveugle mais je tiens à le terminer autant que possible

Ton projet est très dangereux à mettre au point .
Tu prends des risques énormes d'électrocution en bidouillant un truc QUI EST DIRECTEMENT RELIE AU RESEAU

et de la meilleur manière qui soit.

Tant que ce n'est pas la morgue ....

[Gri Pale]

Salut,

En effet, le projet est dangereux mais tu n'as pas l'air complétement novice en électronique,

Avant toute manipulation, il te faut un disjoncteur digne de ce nom, et les équipements de protection électriques requis par les habilitations élecs (chaussures, masque, gants)

Le mieux étant de passer directement l'habilitation, ou te faire aider par quelqu'un qui maitrise parfaitement les risques d'une telle expérience

Ensuite,

Oui, bien évidemment les équipotentialités (0V) doivent être reliées entre elles. La masse, c'est pas 0V, et c'est pas non plus la Terre. 3 notions distinctes.

Une fois tous les 0V reliés entre eux, il faut les connecter à un plan de masse, qui est souvent flottant pour les tension secteurs afin de limiter les couplages capacitifs carte/châssis

Mette un shunt en série sur le réseau, directement sans protection, c'est très téméraire

-A, Gri Pale ;]

[antoinevot]

Bonjour,

merci pour vos réponses.

J'entends bien que vous mettez l'accent sur la sécurité, et à juste titre, comme on est relié directement au réseaux.

si je place un disjoncteur différentielle 30mA, en amont du montage, pour les risque d'électrocution
+
un fusible 400 ou 500 mA coté secondaire sur transfo, pour les risque de déterioration des CI (et autres) en cas de surtension,
(dans ce cas un disjoncteur (contre les court circuit ?) semble inutile, le fusible fonderait avant ..)

cela vous semble t il suffisant ?

" La masse, c'est pas 0V, et c'est pas non plus la Terre."
Ca ok.

"les équipotentialités (0V) doivent être reliées entre elles"
--> Si 2 points sont à un certain potentiel (ex: 10V) on ne peut pas parler d'EQUIpotentiel ?

De quelle protection à mettre derrière le shunt parlez vous ?
Le shunt n'est il justement pas un bon moyen de mesurer le courant sans prendre trop de risque ? comme la résistance est TRÈS faible , le courant préférera toujours passer par le shunt pour retourner à sa source plutôt que par notre corps ? Si c'est au risque d'électrocution que vous faisiez référence).

hormis les danger électrique est ce que quelqu'un voit un moyen de relier un capteur de mesure de courant, suivit d'un AOP à un PIC ?
comment attribuer une masse commune pour que le PIC reçoive correctement le signal de l'AOP?

Merci,
Antoine

[A voir en vidéo sur Futura]

[jiherve]

Bonsoir
Pour mesurer le courant en sécurité un transfo de courant cela assurera l'isolation vis à vis du secteur.
Quant à avoir un gain de 1500 sur un seul étage il ne faut pas rêver.
JR

[DAUDET78]

Pour mesurer le courant en sécurité un transfo de courant ...

ou un capteur à effet Hall

[antoinevot]

Bonsoir,

Pour le capteur ok, je vais me renseigner sur le TI.

Pour le gain, je lis pourtant, au multimètre, réglé sur une tension alternative, à la sortie de mon filtre passe haut (rajouté a la sortie de l'AOP, ne figure pas sur les shema) : entre la sortie du filtre et la masse :
-> 0V quand la chaufferette est éteinte,
-> 6 V quand je suis sur la 1ere position de chauffe
-> 11, 3 v quand je suis sur la 2 ieme,

ca me semblait correcte :

0A -> 0mV(au capteur) ->0 V
4A -> 4mV(au capteur) x 1500 -> 6 V
0A -> 8mV(au capteur) x 1500 -> 12 V

(rappel, capteur 50mV <-> 50 A).
Qu'est ce qui choque ? un AOP avec une boucle de contre réaction ne peut avoir un gain de 1500 ?

Merci,
Antoine

[antoinevot]

CORRECTION:

"8A -> 8mV(au capteur) x 1500 -> 12 V"

[Gri Pale]

Salut !

Pour revenir sur la shunt, c'est juste qu'elle peut chauffer, faire fondre un isolant et provoquer une électrocution par inadvertance. Sans parler des risques d'incendie selon la structure autour.

Si vraiment vous tenez à utiliser une shunt, il faut la sur-dimensionner, c'est important,
Et surtout, bien la placer entrer la charge et la terre, surtout pas entre la phase et la charge.
En effet, la tension de mode commun produite par le shunt risque de causer des troubles de fonctionnement,


Les transfos de courant et capteurs Hall sont des solutions plus fiables,

-A, Gri Pale ;]

[DAUDET78]

Et surtout, bien la placer entrer la charge et la terre, surtout pas entre la phase et la charge.

Tu peux expliciter ton raisonnement ? Pour moi, tu fais sauter le différentiel ......

[Gri Pale]

Oui, bien sûr,

Un schéma valant mieux qu'un long discours :


Ce placement est vivement recommandé si le circuit de mesure partage une masse commune avec la carte d'acquisition,

Car la tension de mode commun générée par la shunt risque de sortir des specs de la carte et donc fausser les mesures ou même l'endommager,

C'est un placement que je vois souvent sur les schémas industriels, la plupart l'utilise de cette manière, toujours un côté du shunt relié à la masse

Là, telle quelle dans le schéma, la shunt (surtout reliée au secteur ^^) doit produire une belle tension indésirable balancée en direct dans l'AOP et doit donc fausser les mesures, une chance qu'il n'ait pas encore grillé,

[Gri Pale]

si je place un disjoncteur différentielle 30mA, en amont du montage, pour les risque d'électrocution
+

Oui c'est pas mal, tu peux aussi simplement utiliser un interrupteur thermique bilame qui s'ouvre dès que le shunt chauffe trop (à définir)

--> Si 2 points sont à un certain potentiel (ex: 10V) on ne peut pas parler d'EQUIpotentiel ?

Si bien sûr, ils sont équipotentiels ^^ Cette équipotentialité peut être utilisée pour des mesures différentielles.
En général l'utilisation du terme équipotentiel est réservé au 0V, mais ce n'est pas restrictif.
Ca permet juste de bien souligner que le 0V est une équipotentialité, pas une masse mais ces notions ont l'air claires, je n'aurai pas du utiliser cette expression ambigüe,

-A, Gri Pale ;]

[DAUDET78]

Un schéma valant mieux qu'un long discours :

Bon Diou
Je ne veux pas voir un symbole de terre relié a des fils d'alimentation secteur

Et il ne met pas un shunt (et pas une shunt !) . Il utilise un capteur a effet Hall !
Un truc de ce genre là : https://docs-emea.rs-online.com/webd...6b80d885f5.pdf

[Gri Pale]

Je ne veux pas voir un symbole de terre relié a des fils d'alimentation secteur

Haha oui, c'était un simple schéma pour expliquer le positionnement, à ne pas reproduire, ici l'alim est un générateur de tension classique

En effet: un shunt, mauvaise habitude à cause des réactances shunt qui sont bien de type féminin,

Pour le capteur à effet Hall, l'auteur a précisé qu'il allait se renseigner sur ces capteurs, sur le schéma actuel il y a bien la présence d'un shunt, et au mauvais endroit qui plus est

[antoinevot]

Bonjour,

merci pour vos réponses,

"Pour revenir sur la shunt, c'est juste qu'elle peut chauffer, faire fondre un isolant "
--> c est un shunt 50A - 50mV => avec les 8A consommer par ma chaufferette ca dissipe P=RI² => 1x[10^(-3)]Ohms x 8² => 64mW c'est bien ca ?
PS: le circuit électrique , de mon installation domestique, sur le est raccorder mon projet est protégé pr un disjoncteur 16A => Pmax (a dissiper) serait :
P= 1x[10^(-3)]Ohms x 16² = 256mW , correct ?

Pour ce qui est du raccord du shunt coté terre je ne saisit pas. (mon instal' est alimentée en 3*400 + neutre)
Je sais que vous allez rire , mais je préfère avoir l'aire bête que de faire une mauvaise manip..
entre une phase de ma prise et la terre j'ai 130Veff et l'autre pareil.. comment pourrais-je connaitre le coté "terre" ?
pour moi, c est de l'alternatif => (shema PJ).
je comprend qu'il n y a que ma terre qui est à 0v..

Merci, Antoine

[antoinevot]

Non, c'est bien un shunt, image en PJ
doc : http://www.loreme.fr/fichtech/SHUNT.pdf

[DAUDET78]

Pour la dernière fois : Tu laisse tomber ton shunt et tu utilises un capteur à effet Hall . On est en 2018 !

[Gri Pale]

Peu importe le signe de la tension, elle sort par la phase,

Le shunt est (si je me fie au schéma) positionné entre la phase et la charge : ce qui est déconseillé

Il faudrait le positionner après la charge, entre la charge et le retour au neutre

entre une phase de ma prise et la terre j'ai 130Veff et l'autre pareil.. comment pourrais-je connaitre le coté "terre" ?

Ce que tu mesures, c'est la différence de potentiel entre les 2. Il se trouve qu'entre une phase 130 Veff et le neutre 0V tu mesures bien la différence 130 - 0 V.

D'habitude, c'est plus 230V qu'on mesure entre phase et neutre (pays européens)

Et 398 Veff entre phases (3^(1/2)*230). En effet, les phases sont déphasées LOL, de coutume 120°.

Pour identifier le neutre : mesure les tensions entre phases, elles doivent être identiques. Lorsqu'une mesure est différente et plus faible, c'est que tu mesures la différence de potentiel entre une phase et le neutre. Reste alors à identifier le neutre.

J'ose espérer que tu as correctement identifié le neutre avant de brancher quoique ce soit sur le secteur

--> c est un shunt 50A - 50mV => avec les 8A consommer par ma chaufferette ca dissipe P=RI² => 1x[10^(-3)]Ohms x 8² => 64mW c'est bien ca ?
PS: le circuit électrique , de mon installation domestique, sur le est raccorder mon projet est protégé pr un disjoncteur 16A => Pmax (a dissiper) serait :
P= 1x[10^(-3)]Ohms x 16² = 256mW , correct ?

Correct, mais :
Ces calculs sont valables pour un fonctionnement normal, sans défaut. Comme tu vas bidouiller un peu autour et qu'un court-circuit est vite arrivé, il est probable que le shunt soit soumis à des courants bien plus élevés ! Des risques d'électrocution et d'incendie sont alors présents.

-A, Gri Pale ;]

[antoinevot]

C'est ca que je ne comprend pas,

Entre le deux bornes d'une prise de courant j'ai bien 230V mais
Entre UNE bornes de la prise ET la terre : 130V,
Entre L'AUTRE borne de ma prise ET la TERRE : 130V,

Je ne serais pas sensé avoir -> une différence de 230V entre la PHASE et la TERRE et
-> une différence de 0V entre le NEUTRE et la TERRE
??

Sinon comment identifier correctement le neutre au borne de ma prise ??

Merci pour votre patience et votre aide,

Antoine

[PA5CAL]

Tes mesures suggèrent :
- soit une source d'alimentation électrique qui ne correspond pas aux normes récentes (e.g. alimentation triphasée 110V TT reconvertie en 220V, régime de neutre non-TT, ...)
- soit la présence d'un défaut électrique sur l'installation.

Quoi qu'il en soit, ta situation est excessivement dangereux, parce qu'au départ la manipulation des circuits reliés directement au secteur l'est déjà par nature, et parce que la méconnaissance de l'état de l'installation empêche d'y apporter une sécurisation efficace.

(Notamment, le disjoncteur différentiel pourrait s'avérer inefficace, ou à l'inverse sauter systématiquement. Je rappelle par ailleurs qu'un courant de 30mA au travers du corps est suffisant pour tuer.)

Puisqu'à l'évidence tu ne maîtrises pas la question, je ne saurais trop te conseiller, comme DAUDET78 l'a déjà fait, d'opter au minimum pour un montage totalement isolé du secteur, en employant un détecteur ou un capteur de courant isolé (transformateur d'intensité, capteur Hall, capteur magnéto-résistif, relais Reed, ...) et prévu pour ce niveau de tension.