Lettura di una tensione variabile in Arduino

Utilizzando un Arduino Nano e un trasformatore di corrente (CT), sto provando a percepire la corrente che scorre attraverso una linea di 120 V 60 Hz.

Circuito

Uscite CT 0-1 Vsecondo le sue specifiche. Questa uscita è distorta AREF/2= 2,5 V.

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analogRead Valori

L'asse x rappresenta il numero indice del campione ADC, mentre l'asse y rappresenta il valore ADC (0-1024). La frequenza di campionamento è di circa 9 kHz. La differenza picco-picco è di circa 1026 campioni.

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Questa forma d'onda è quella che ti aspetteresti dalla CT? Perché ci sono regioni in cui i valori sono piatti, anziché variare continuamente?

Inoltre, se osserviamo la parte curva della trama, perché Arduino legge alternativamente i valori sopra 512e sotto 512? Legge un valore sopra 512, quindi un valore sotto 512, quindi un valore sopra 512e così via.

Il tempo impiegato per un è analogReadstato misurato in 110 microsecondi per la mia configurazione e ci sono 1026 campioni tra i picchi della forma d'onda. Ciò significa che ci saranno circa 9 picchi in 1 secondo, anche se mi aspetterei 60 picchi poiché stiamo rilevando una linea a 60 Hz. Cosa ne ricava? C'è un condensatore, C1nel circuito, avrebbe qualcosa a che fare con questo?

Questi valori di analogRead sono adatti per essere utilizzati per calcolare la tensione RMS e quindi la corrente RMS che passa attraverso il filo rilevato? L'obiettivo finale di questo è calcolare il consumo di energia dopo aver determinato la corrente RMS che scorre attraverso il filo.

Schizzo utilizzato per ottenere valori per la trama

void setup() {
    Serial.begin(9600);
}

void loop() {
   double sensorValue = analogRead(1);
   Serial.println(sensorValue)
}

analogReadPunti dati effettivi nelle regioni di protuberanza

Grafico di valori analogici Leggi

I valori analogRead sono ora memorizzati in un buffer prima di essere trasmessi su seriale. Ora ci sono 55 punti dati ADC che compongono 1 periodo. Considerando che il tempo di lettura analogico è di 110 µs, ogni ciclo richiede 6,05 ms, dandoci una frequenza di 165 Hz! Cosa potrebbe essere andato storto?

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void loop() {
    double sensorValue = analogRead(1);
    char buf[32];

    dtostrf(sensorValue, 8, 2, buf);
    value = buf;

    if (stop == 0) {
        if (i < 10000) {
            message += ',';
            message += value;
            i++;
        }
        else {
            stop = 1;
            Serial.println(message);
        }
    }
}

— Nyxynyx
fonte

Puoi pubblicare il tuo codice? Questo non sembra affatto giusto. Quando dici "Supponendo che passino 100ms", perché lo assumiamo?

— Cybergibbons,

@Cybergibbons Inserito il codice utilizzato per generare valori per la trama. Mi dispiace, ho appena misurato il tempo impiegato per un analogRead()e ho trovato 110 microsecondi. Aggiornato la domanda.

— Nyxynyx il

Qual è il carico che stai usando per la rete. Idealmente, vuoi qualcosa di abbastanza stabile come una lampadina a incandescenza. Se hai qualcosa di complesso come un alimentatore a commutazione per laptop che può avere un carico variabile, potresti aspettarti un risultato complesso.

— Salix alba,

La maggior parte del tempo nel loop verrà impiegato per l'invio seriale a 9600 bps. Sposterai solo 960 caratteri / s, ovvero ogni lettura richiede 4ms.

— Cybergibbons,

@Salixalba Il carico è un computer desktop con un alimentatore switching. Proverò a misurare un carico diverso, come un riscaldatore.

— Nyxynyx,

Risposte:

Per quanto riguarda le tue misurazioni, ignorerei completamente il primo set con Serial.println () nel loop. Vorrei esporre i tempi di questo per essere inaffidabili.

La seconda serie di dati acquisiti in un buffer sembra corretta, ma la stima / tempistica della frequenza potrebbe essere errata. Vorrei invertire un'uscita digitale ad ogni iterazione di loop. È possibile misurare la frequenza di quella con un multimetro e la frequenza di campionamento ADC sarebbe il doppio di quel valore.

Per un alimentatore per PC o laptop questa è una forma d'onda di corrente abbastanza comune.

Senza un'efficace correzione del fattore di potenza, il segnale corrente mostrato di seguito sarebbe abbastanza tipico (fonte: http://www.nlvocables.com/blog/?p=300 )

Dovrai calcolare i valori RMS e sarebbe saggio filtrare il segnale.

Ecco un istruttore che ho scritto su come costruire e codificare un monitor di elettricità basato su Arduino Yun con supporto cloud / Temboo e Google Drive. Dovrebbe esserti di aiuto.

— akellyirl
fonte

Grazie! Il CT che hai usato genera da -1 V a 1 V. Per utilizzare l'ADC a 10 bit, amplificherai l'uscita SCT di 2,5 usando un opamp? Oppure imposta l'AREF su 2 V e polarizza il segnale CT di 1

— V

No, non l'ho amplificato o modificato l'Aref.

— Akellyirl

Come hai potuto ottenere questo grafico? Con quale software?

— Zgrknr,

se stai misurando un carico resistivo direi che il resistore di carico che hai scelto è sbagliato, ci sono alcuni CT economici su ebay (SCT-013-xxx) che hanno versioni con e senza i resistori di carico, questi funzionano bene per il loro prezzo ma devi leggere la scheda tecnica. SCT-013-000 richiede un resistore 20R per ottenere 1 V con un carico di 100A, se questo resistore è errato è possibile ottenere una forma d'onda gravemente distorta quando si misurano correnti più elevate (simili a quelle fornite), ci si aspetterebbe che il segnale distorcere maggiormente quanto più basso è il valore della resistenza di carico ma questo non è il caso dei CT.

— Ian
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