En la segunda parte de nuestro ciclo, continuamos la discusión sobre la medición del voltaje de CA, así como sobre la medición de la corriente de salida de una carga. Pido a todos los interesados bajo cat.
Parte 1Parte 2Parte 3Medición de la tensión o corriente rms
Acerca de la medición del valor real se ha escrito repetidamente en varias fuentes. Personalmente me gustó lo siguiente:
Opción de medición de TrueRMS de presupuestoMétodo para medir el valor de voltaje efectivo usando MKBreve y claramente todas las fórmulas están escritasCálculo de corriente / voltaje promedio y rmsEn resumen, la esencia de todos estos cálculos complejos es que el voltaje en la red eléctrica puede ser diferente de la forma perfectamente sinusoidal, además, en el caso de un UPS con una sinusoide modificada en la salida, cuando opera desde el inversor, la forma de onda en la salida también solo será remotamente parecerse a un seno. Por lo tanto, si simplificamos la medición y consideramos el valor promedio enderezado, los resultados serán muy diferentes de los reales.
Aquí hay un ejemplo de lo que sucede en la entrada y salida del UPS (tomado
de aquí ):
El algoritmo para calcular el voltaje efectivo en mi caso no tiene ninguna singularidad. Con una frecuencia de 1121 Hz (para digitalizar el voltaje con una frecuencia de 50 y 60 Hz), se dispara una interrupción del temporizador, se inicia el ADC y se realizan mediciones en tres canales (voltaje de entrada, voltaje de salida, corriente de salida). Después de la acumulación de 90 mediciones, se calculan y se calculan los valores reales.
La suma de los cuadrados de los valores se calcula directamente en la interrupción, y en el ciclo del programa principal, cuando se usa la aritmética de punto flotante, se calculan los valores efectivos promediados (sobre otros 20 puntos).
Todas las operaciones se realizan en un microcontrolador PIC18F26K22 de 8 bits. Alguien puede hacer inmediatamente la pregunta: ¿por qué no STM32? Dicen que es más potente, más barato, etc. Contestaré de inmediato. El controlador STM32 es bueno, pero de alguna manera no echó raíces, aunque se usó en algunos proyectos.
La mayoría de nuestras tareas no requieren grandes recursos informáticos, por lo que 8 bits es más que suficiente aquí. Además, PIC18 tiene una gran cantidad de desarrollos y su propio software de servicio, y esto es muy importante porque acelera significativamente los nuevos desarrollos, lo que le permite no distraerse con el estudio de periféricos desconocidos. Y siempre lleva más tiempo.
PIC18 también tiene muchas ventajas. Este generador calibrado incorporado, cableado externo mínimo, rango de voltaje de 2.5 a 5V, buenos periféricos incorporados, salidas potentes con corrientes de hasta 25 mA, etc. MK opera a una frecuencia de hasta 64 MHz.
Medida de corriente de salida
La corriente consumida por la carga se mide mediante un sensor integrado ACS712ELCTR-30A-T (a 30 A) de Allegro. El sensor genera una señal analógica proporcional a la corriente que fluye, teniendo en cuenta el signo. Si la corriente es positiva, la señal será más de 2 V, si es negativa, entonces menos de 2 V. La señal generada por el sensor es digitalizada por MK y utilizada para controlar la carga. Ahora el fabricante señala el sitio y en esos. documentación que estos sensores no son deseables para usar en nuevos desarrollos, y en su lugar recomienda un modelo más moderno de la serie ACS723. Pero por ahora, comprar modelos ACS712 en Rusia a proveedores es mucho más simple e incluso más barato.
El sensor es extremadamente conveniente ya que permite la conexión directa al ADC MK, mientras que solo requiere una fuente de alimentación de 5V, y también proporciona aislamiento galvánico (de hecho, el sensor es sin contacto, operando en el efecto Hall). El último punto es importante, porque La medición de corriente es altamente deseable en un conductor de fase, de modo que todo el neutro del UPS es el llamado "a través", es decir representando esencialmente un solo conductor. Este sensor se puede usar fácilmente en el espacio de cualquier conductor, lo que simplifica todo el circuito de medición.
Sin embargo, un punto interesante está asociado con este sensor. Según la documentación, puede soportar un impulso de corriente de 100 A durante una duración de 100 ms. Además, puede producirse un daño irreversible en el chip. Naturalmente, se instala un disyuntor en el UPS en el circuito de entrada. Pero su tiempo de respuesta es proporcional a la duración de este pulso. Aquí hay un ejemplo de la característica de tiempo-corriente de una máquina Tipo C:
Para tener un margen de seguridad en caso de un cortocircuito en la placa de circuito del UPS, se realizó una derivación adicional de acuerdo con las recomendaciones del propio fabricante del sensor (
enlace ).
El punto aquí es bastante simple. La resistencia de la derivación interna del ACS712 es de 1,2 mOhm. Se propone en una placa de circuito impreso en forma de un conductor de la forma deseada para hacer una segunda derivación de este tipo, lo que aumenta el límite de corriente a la mitad (hasta 200 A), lo que permitirá que el disyuntor funcione mucho más rápido.
Las dimensiones de tal derivación de corriente en una placa de circuito impreso se muestran a continuación:
Así es como se ve en vivo:
Quiero señalar que este sensor está diseñado solo para medir el consumo de corriente de la carga, a fin de evaluar la carga del UPS y apagarlo automáticamente cuando se excede el límite especificado. Por ejemplo, un UPS de 600 W puede emitir un máximo de 3A. En el caso de que la carga comience a consumir 4A o más durante algún tiempo (por ejemplo, aproximadamente 2 segundos), simplemente la desconectamos. El disyuntor protege contra cortocircuitos durante la operación desde la red. Pero en el modo de funcionamiento del inversor, la protección se organiza electrónicamente, pero utilizando otros sensores. Esto se discutirá un poco más adelante cuando se considere el funcionamiento del inversor.