Форум: Техническая поддержка

Измеряемый сигнал имеет постоянную составляющую (которую надо измерять), на которую наложен выскокочастотный (1-100кГц) сигнал, амплитуда колебаний которого может быть сравнима постояной составляющей. Как корректно измерить постоянную составляющую такого сигнала, если выбрать большое время опроса, то будет лили карта усреднять значение, или стоит в цепь измерения внести низкочастотный фильтр?

Время опроса всех каналов допустимо порядка секунды.

Тимофей,
L-791 довольно широкополосен и верхняя граница полосы частот его пропускания простирается далеко за половину частоты дискретизации АЦП. Для Вашей задачи видятся 3 варианта:

1) Если поступать по-простому, то можно оцифровать Ваш полный сигнал (вместе с постоянной составляющей) на частоте АЦП 400 кГц и сделать программно ФНЧ. Здесь важно, чтобы мгновенные значения полного сигнала никогда не выходили за установленный поддиапазон измерения напряжения.

2) Если по-сложному, выжимая из этой системы максимальное качество усреднения, то на входе АЦП необходим аналоговый ФНЧ с частотой среза 200 кГц, не вносящий ошибку в постоянную составляющую сигнала. Частота АЦП - 400 кГц. Вторую ступень фильтрации сделать программно. 

3) Вариант с низкочастотным фильтром на входе (без необходимого программного усреднения), мне кажется, здесь не оправдан. Качество усреднения по сравнению с вариантам 1 и 2 будет ниже, а реализация - дороже. Хотя, если качеством усреднения вообще не озадачиваться, то пассивный  RC-фильтр на входе и одноканальный режим L-791 - это совсем просто.

Тимофей, продолжу эту тему: 
Если ко входу L-791 будете подключать пассивный фильтр, то это будет корректно только для 1-канального режима сбора данных.

У L-Card есть и другие АЦП с гальваноразвязкой, например, LTR-U-1 + LTR27 + H27U. Например, у H-27U на входе стоит пассивный ФНЧ с частотой среза около 100 Гц, а при частоте сбора данных, например, 5 Гц он достаточно качественно интегрирует...

Есть также ОЧЕНЬ качественное решение интегратора на основе прецизионного сигма-дельта АЦП LTR114, который можно настроить на частоту сбора данных 5 Гц. Кроме интегрирующей сущности этого АЦП, на частоте сбора данных 5 Гц у него будет задействована встроенная режекция частоты сети 50 Гц. Кроме того, это 24-битный прецизионный АЦП с большим динамическим диапазоном.

>Гарманов Александр

Одноканальный режим нам не подходит, нужны все каналы, но, правда, таких колеблющихся сигналов около 6и.

>Здесь важно, чтобы мгновенные значения полного сигнала никогда не выходили за установленный поддиапазон измерения напряжения.

В случае кратковременного превышения карта сгорит?
С этим у нас проблема.. Сбор данных будет с интенсивного газового разряда в скрещенных полях, и в случае пробоев в сигналах возникают сильные кратковременные импульсы, которые могут превышать диапазон. Может нам стоит сделать внешнюю оптронную развязку для таких сигналов?

s/пробоев в сигналах/пробоев в разряде, в сигналах

Тимофей, поскольку Ваша задача подключения L-791 к источникам сигналов, как я понял, достаточно специфична, то имеет смысл не выдергивать из неё локальные технические вопросы, а рассмотреть её целиком: полностью опишите электрические свойства источников сигналов (или дайте ссылку, где посмотреть). Интересуют количественные характеристики (рабочие, предельно возможные).  Эти источники сигналов электрически  связаны с цепью заземления (корпусом) компьютера?
А между собой связаны?
Ваши требования к точности измерения для заданного периода получения интегральных значений физической величины? Если дадите полные данные, я предложу Вам конкретное техническое решение, как подключать.

вот упрощённая схема основных сигналов, которые нужно измерять: http://www.postimage.org/image.php?v=gxcdfZS

Токи меряем шунтом http://www.platan.ru/cgi-bin/qwery.pl/i … roup=61153 (он в нём есть гальванразвязка сигнальной цепи от токовой) с точного сопротивления в 200 Ом, так что бы 1А токовой цепи соответствовал 1В на сопротивлении в сигнальной цепи, к общей земле шунты не подключены. Ток от 0, до +5А. В токовом сигнале могут быть колебания частотой в ~100Гц, ~5кГц, ~50кГц (основная частота колебаний), ~10мГц. На всех частотах, кроме основной колебания не превышают 10% от среднего значения, на основной  частоте амплитуда может быть близка к среднему значению.

Разрядное напряжение меряем обычным делителем напряжения, так, что 100В соответствует 1В сигнала, наверное, нам стоит на него сделать опторонную развязку (какой оптрон выбрать?)

Потенциал на зонде относительно земли может быть до +100В. Оптронню развязку для них, наверное, то же стоит сделать. Ток на зонд 100мА максимум, с колебаниями зондового тока -- аналогично всем остальным токам.

В плохих режимах в разряде иногда бывают пробои и искры -- тогда в сигналах возникают кратковременные импульсы, достаточные для того что бы вышибить измерительный прибор, если сигнал не развязан.

>Эти источники сигналов электрически связаны с цепью заземления (корпусом) компьютера?

Те что без развязки, связаны, сидят на земляной шине камеры, так же как и компьютер. (Может нам стоит оторвать все измерительные приборы от земли и сделать для них "сигнальную землю"? Некоторые вспомогательные приборы пришлось оторвать, так как при заземлении они начинали сильно врать)

>Ваши требования к точности измерения для заданного периода получения интегральных значений физической величины?

Одно полное измерение в секунду, можно и в 5 секунд. Ошибка измерения в 5% ещё допустима. Задействовать придётся все каналы, так как кроме этих основных сигналов там есть достаточно вспомогательных сигналов с внешних приборов, но с ними проблем нет. Хотелось бы работать в режиме 32х каналов, но, если 16и канальный режим более точен и надёжен, то мне хватит и их.

>Разрядное напряжение меряем...
Оно на схеме обозначено 1000V max?

Уточните, пожалуйста, что такое РНТ? Как связан  РНТ с точкой заземления? На выходе РНТ 3-х фазное напряжение 50 Гц? РНТ нагружен на 3-х фазный диодный мост или там тиристорная схема?

Я правильно понял, что по всем 7-ми каналам измерения Вам нужно получать интегрированные за  время 1-5 сек значения напряжения (тока)?

Какой внутренний импеданс может иметь вольтметр (справа на Вашей схеме), не менее чем...? Какой собственный входной ток допустим у этого вольтметра, не более чем...? Какой порядок измеряемой величины для тока Iz?

Оцените, какое максимальное (пиковое) значение тока Ii в принципе возможно в Вашей установке?

Из Вашей постановки задачи сейчас уже понятно следующее. Нельзя подключать цепи с разъёма L-791 напрямую к цепям Вашей установки. Требуется применение импульсных защитных схем (на основе ESD-диодов, сапрессоров и т.п.), а также синфазных фильтров, уменьшающих скорость нарастания напряжений помех относительно точки заземления приборов и компьютера. Естественно, все приборы и компьютер должны быть заземлены - это не предмет для обсуждения.

>что такое РНТ? Как связан РНТ с точкой заземления?

3х-фазный трансформатор. Вторичная обмотка с землёй не связана.

>3-х фазное напряжение 50 Гц?  РНТ нагружен на 3-х фазный диодный мост или там тиристорная схема?

да. диодная.

>Я правильно понял, что по всем 7-ми каналам измерения Вам нужно получать интегрированные за время 1-5 сек значения напряжения (тока)?

да. по остальным каналам таких колебаний быть не должно и достаточно будет провести по 2 измерения в начале и в конце кадра.

>(справа на Вашей схеме)

я ввиде приборов обозначил сигналы, которые нужно измерять.

>Какой порядок измеряемой величины для тока Iz?

максимум 100мА, а так он в 10 раз меньше будет.

>Оцените, какое максимальное (пиковое) значение тока Ii в принципе возможно в Вашей установке?

Больше 5А быть не может, да и шунт LEM больше не пропустит.

>Требуется применение импульсных защитных схем (на основе ESD-диодов, сапрессоров и т.п.)

а оптопара на сигнал не обеспечит достаточной защиты?

на самом деле, когда начаются искры и пробои -- это называется плохим режимом и мы сразу из него стараемся уйти, корректность измерений при такой нережимной работе не требуется, главное -- измерительную аппаратуру не спалить.

Когда говорят об электрических разрядах, то это физический процесс, у которого гигантская (не нормированная) скорость нарастания напряжения (десятки кВ/мкс). Во первых, оптопара имеет проходную ёмкость, которая для таких скоростей будет являться проводником сквозного импульсного тока, который может вызвать сбой аппаратуры и даже выход из строя. Во вторых, классическая оптопара является нелинейным элементом, если Вы хотите использовать её для передачи аналогового сигнала. Есть схемы линеаризации оптопары на основе двойного оптрона, один канал которого используется для обратной связи, но даже с этой техникой точность 5% - это предел. 

Тимофей, я могу Вам разрисовать схему-эскиз с  идеей подключения L-791 к Вашей установке, но эта схема будет иметь значительное количество защитных элементов, R-L-C цепей, и буферных активных повторителей. Т.е это можно рассматривать как некое согласующее устройство, которое Вы должны окончательно спроектировать, разработать конструкцию и изготовить. Я не уверен, что Вы в принципе согласны на такой вариант... Простого решения на основе полностью покупных изделий я пока не вижу.

На датчик тока LEM дайте ссылку на документацию.

Защитные (ограничивающие) элементы здесь точно понадобятся и не только для защиты аппаратуры от разрядов, а ещё для того, чтобы точность интегрирования из-за разрядов не страдала. Вам, ведь, сами разряды интегрировать не надо? На сколько я понял, разряды - это для Вас помеха, а не полезный сигнал...

>На датчик тока LEM дайте ссылку на документацию.

http://www.fek.by/doc/components/L_O/Lem/la25-np-
sp25.pdf, у нас они в режиме 5-и витков подключены.

>будет являться проводником сквозного импульсного тока, который может вызвать сбой аппаратуры и даже выход из строя

хмм. выбить тогда должно саму оптопару, или прямо через её оптическую часть прошить может?

>разрисовать схему-эскиз с идеей подключения L-791 к Вашей установке

Это было бы кстати.

>Вам, ведь, сами разряды интегрировать не надо?

Когда начались разряды уже нет смысла производить измерения. Это не рабочий режим работы, извиняюсь за тавтологию. Т.е. нам нужна только защита.

>>хмм. выбить тогда должно саму оптопару, или прямо через её оптическую часть прошить может?

А давайте посчитаем:
Ток через ёмкость 1 пФ на скорости нарастания 10 кВ/мкс:
i=C(du/dt) = 1e-12*(10*10e3/10e-6) = 10 мА
Теперь представим себе, что, кроме собственно проходной ёмкости оптопары есть ещё ёмкость конструкции между гальваноразвязанными частями (гораздо больше чем 1 пФ и скорость нарастания может быть больше чем 10 кВ/мкс). Если уж оптопара выдержит, то уж точно даст затяжной режим насыщения фотоприёмника (сильный сбой), кроме того, сам по себе высокочастотный ток может спалить электронику, стоящую за этой оптопарой. 

Вывод: даже при наличии гальваноразвязки при неопределенно большой скорости нарастания синфазной помехи (близко источник искрения), никак не обойтись без синфазных фильтров, см. принцип в  http://www.lcard.ru/download/ltr-cmf_hw.zip , только для Вашей задачи, я полагаю, фильтр должен быть лучше этого.

В понедельник схему-эскиз выложу.

Исправляю опечатку:
1e-12*(10e3/1e-6) = 10 мА

Выслал по E-mail.

Выкладываю эскиз подключения здесь, поскольку случай показательный:
http://www.lcard.ru/download/image/l-791_conn.png

Применение безиндуктивных резистивных шунтов (порядка 0,01 Ом) здесь принципиально, иначе при наличии индуктивности (даже доли микрогенри в первичной цепи датчиков LEM) мы получим источник радиоизлучения и ВЧ-помех, с которым нужно будет бороться...

Замечу, что в случае применения LTR27 c cубмодулями H-27T и H-27U схема подключения упрощается (активные предусилители там будут не нужны).

thx, будем разбираться.