Измерение переменного тока с помощью трансформатора тока достаточно удобно, поскольку это обеспечивает гальваническую развязку между измерительным прибором и измерительной цепью.
К сожалению, поступающий от такого трансформатора сигнал, в общем случае непригоден для аналого-цифрового преобразователя микроконтроллера, задачей которого является сбор и обработка информации в измерительной системе. Этот проект является своего рода «мостом», соединяющим эти два устройства.
В данном проекте использован трансформатор тока ASM-010 производства TALEMA. Он выполнен под пайку на печатной плате и предназначен для измерения тока в диапазоне 1…10 А с частотой 50/60 Гц. В примечании datasheet рекомендуется нагрузить его резистором 50 Ом, в результате чего напряжение на его клеммах будет линейной функцией тока.
На выходе трансформатора тока присутствует синусоидальное переменное напряжение с амплитудой не более нескольких десятков милливольт. Роль схемы заключается в усилении и выравнивании этого сигнала.
Напряжение от трансформатора поступает на вход прецизионного выпрямителя, реализованного на операционном усилителе OP07. Потенциометр P1 используется выбора коэффициента усиления. Диапазон может находиться в районе 1…200. Выход прецизионного выпрямителя подключен к повторителю напряжения, построенному на не дорогом и популярном операционном усилителе LM358. Это необходимо для исключения влияния паразитной емкости (например, длинный экранированный кабель), которая будет нарушать работу схемы. Резистор R3 частично компенсирует влияние токов, протекающих через входы микросхемы US1.
Сигнал с выхода первого повторителя поступает на очень простой RC-интегратор, который определяет его среднее значение. Такое усредненное значение полезно в ситуации, когда нам не важна форма импульсов. Постоянная времени этой схемы регулируется потенциометром P2, в то время как резистор R4 предотвращает ситуацию подключения конденсатора C1 напрямую к выходу US2A.
В идеале напряжение на выходе «DC» должно составлять около 32% амплитуды импульса от выхода «PULSE».
Напряжение, подаваемое на модуль, стабилизируется модулем LM78L09. Отрицательное напряжение подается с преобразователя ICL7660. Благодаря двухполярному источнику питания удалось обеспечить правильную работу дифференциальной схемы.
Правильно собранный модуль готов к подключению к источнику питания в диапазоне, допустимом для стабилизатора 78L09, то есть приблизительно 11 … 35 В. Ток потребления с незагруженными выходами составляет около 10 мА.
Самый простой способ выполнить регулировку усиления — пропустить через отверстие в трансформаторе тока провод, по которому течет переменный ток известного значения. Наблюдая за амплитудой выходных импульсов (или напряжением постоянного тока на выходе «DC» при самом высоком сопротивлении потенциометра P2), отрегулируйте усиление с помощью P1 так, чтобы весь желаемый диапазон измерения находился в пределах диапазона АЦП микроконтроллера. Следует помнить, что максимальное напряжение на выходе составляет приблизительно 6 В, ограниченное падением выхода на выходе OP07 минус падение на диоде D2.
