Muestreo de señal AC con transformador, de audio

[pulpin]

En el momento estoy en el diseño de un sistema de monitoreo de un motor monofasico y requiero realizar el monitoreo de la alimentacion de dicho motor, las opciones que he encontrado son las siguientes:

- Optoacoplador lineal: en algun lugar lei que este con el tiempo va perdiendo propiedades y puede tomar lecturas falsas. Ademas las referencias que puedo usar no se consiguen en colombia.

- Amplificador de aislamiento: Es la mejor opcion, la diferencia es que el costo del mismo para el presupuesto con el que cuento es muy alto.

- Transformador: el transformador es una buena opcion en cuanto a precio pero en tamaño y con el trafo mas pequeño se vuelve impensable.

Con relacion al transformador se me ocurrio una idea y buscando en paginas de proveedores en mi pais encontre un transformador de audio el cual por impedancia del primario y secundario puede ser una buena opcion y en cuanto a precio tambien. La ref es 42TL016. La idea con el mismo seria conectarlo directamente a la red electrica y al otro lador conectar un divisor de voltaje de bajo consumo y proceder luego al PIC. Lo unico que me preocupa es que en el datasheet mencionan el voltaje de ruptura de 100VAC. Y no se si pueda soportar la red?? o si puedo ponerlo en serie con un resistor y asi disminuir el voltaje AC de entrada.

Ahora solicito su amable concejo para definir como puedo salir de este apuro.
Que otras opciones pueden tener desde que sea un sistema aislado.

 

[Scooter]

Usa un transformador "normal" no veo por que tienes que usar uno de audio .

 

[Gudino Roberto duberlin]

Amigo, añadiendo al comentario de Scooter, si deseas chequear la corriente en dicho motor, utiliza un transformador de intensidad.

 

[Scooter]

Ciertamente es mas importante la corriente que la tensión.

 

[pulpin]

Pues el transformador normal no lo uso por el tamaño del mismo, mientras que el transfo normal mide pulgada y media x cada lado, el de audio mide media pulgada x cada lado, por esto prefiero el de audio.
La corriente ya la estoy midiendo con un sensor no invasivo...nucleo de ferrita.

 

[Scooter]

Usa uno más pequeño, todo lo pequeño que quieras ya que no vas a sacar ninguna potencia de él

 

[Daniel Lopes]

Hola a todos, !saludos cordiales!, caro pulpin entiendo que queres monitorar tensioñes y corrientes de un motor trifasico y deseas ayslamiento galvanico de la Red para conectar un PIC, bueno yo utilizaria 3 chicos transformadores con el primario conpatible con la tensiõn fase y neutro para muestra de tensiõn y secundario con salida de 5 voltios. Para amuestra de corriente use 3 transformadores uno para cada fase donde el primario es una o dos espiras de un hilo de cubre ayslado que suporte con seguridad la corriente consumida por el motor y el secundario dese transformador puede sener identico a el primario utilizado en los de amuestra de tensiõn. con el motor en regime nominal meça con auxilio de un voltimetro AC la tensiõn desenvolvida en el secundario del transformador de amuestra de corriente y desaholle un divisor resistivo para conpatibilizar ese nivel con la entrada del PIC.
!Fuerte abrazo y buena suerte !
Att.
Daniel Lopes.

 

[opamp]

pulpin , me parece que la frecuencia de red es muy baja para el trafo de audio , el trafo estará saturado si lo colocas a 100Vac ; ...tendrias que trabajarlo a un voltaje reducido, .......... como dicen los compañeros apuesto por el trafo clásico a frec de red.

 

[pulpin]

Qu otra solucion consideran puede ser apropiada para un buen muestreo de la señal de alimentacion, claro aislada....otra opcion que se me paso por la cabeza, fue utiliar un optoacoplador, y aunque no es lineal, puedo indicar voltaje de linea en u porcentaje "simbolico", algo que de una idea de cual es el estado de la alimentacion del equipo.

Adicionalmente les comento que ya solicite dos transformadores de los mecionados de audio, la idea es realizar pruebas, claro esta disminullendo la intensidad en la alimentacion con resistencias.

 

[Scooter]

Crovisa tiene desde 0,35VA en adelante.
Pequeños son.
http://www.crovisa.com/base/encap.pdf
Si te atreves puedes hacer tu unos aún mas pequeños.

 

[pulpin]

Bueno, les comento las experiencias tenidas con los sigueintes resultados:

Transformador de Audio: Realice pruebas a 240vrms y 120vrms y fue posible notar la diferencia en linealidad del mismo la cual no se mantiene, dejo las imagenes en la parte inferior, adicionalmente la forma de la onda se pierde completamente por lo que el analisis que indico sobre linealidad lo realizo sobre el pico de voltaje de la misma señal.

Optoacoplador SFH615: realice pruebas de en el mismo y el resultado me parecio adecuado para lo que estaba buscando se puede notar la permanencia en la forma de la onda, apesar de que lo estoy trabajando a media onda (Diodo rectificador), con relaciona linealidad, realizado toma de datos y graficando me parecio una buena solucion, lo que no me convence es la vida util del opto, ya que he leido que esta se ve afactada con el tiempo, lo que me preocupa pues la señal al otro lado se vera afectada y adicionalmente me preocupa que el opto se ve afectado por la temperatura exterior realice la prueba con un caution y se noto la reaccion en la señal.

Bueno cual consideran que es la mejor opcion, la idea no es la presicion del voltaje sino tener un aproximado del valor del mismo, teniendo encuenta que es un proyecto para posiblemente comercializar.

Con relacion a la opcion mencioada por Scooter..sobre el transformador...la falla es que en Colombia no se consigue dicha marca.

 

[Gudino Roberto duberlin]

Amigo, escoge la marca de transformador para red que mas te parezca, como bien dice Scooter, como sera implementado para trabajar sin potencia...., asi que busca el tamaño mas pequeño.

 

[Scooter]

Busca el relé de 220V más pequeño que encuentres, le quitas la bobina y sobre ella le pones un secundario de unas cuantas vueltas...ya tienes un transformador con núcleo abierto, eso si, si es trifasico haz tres y ponles una barra de hierro arriba y abajo y mal qué bien cierras los circuitos magnéticos

 

[pulpin]

Amigo Gudino Roberto duberlin pues la marca es lo de menos, la cuestion es el tamaño, voy a averiguar con empresas locales que fabrican dichos trafos que tienen en baja potencia y verificare. Auqnque en las tiendas de electronica no se ven.

Amigo @Scooter no se si realizar dicha modificacion sea muy tecnico y estetico para el diseño, considero que el trnasfo es la mejor opcion en cuanto a costo y señal entregada.

En el momento y ante la falta de tiempo para iniciar las pruebas, voy a proceder a usar el optoacoplador inicialmente y posteriormente procedere a realziar prubas con otros elementos como amplificadores de aislamiento y los tranfos mencionados de baja potencia.

Agradezco todo el apoyo prestado. Igual si tienen mas ideas son bienvenidas....

 

[Scooter]

Un optoacoplador es más o menos lineal en corriente, en tensión es una calamidad.
Para saber si hay o no tensión vale, pero para medirla dejará mucho que desear

 

[pulpin]

Amigo @Scooter realizando analisis con el optocoplador obtuve los siguientes resultados, los cuales muestran una linealidad con dos valores de resistencia en los voltajes: 240Vrms a 170Vrms y 120Vrms a 90Vrms.
Adjunto la grafica obtenida.

 

[Scooter]

Tiene sentido, en el datasheet habla de la linealidad en tensión, pero si conectamos el diodo con una resistencia muy grande en serie, en realidad tenemos una corriente prácticamente lineal a la tensión, no estamos atacando el diodo con tensión directamente:
[LATEX]I_d=\frac{V-Vd}{R}[/LATEX] como Vd es muy pequeña respecto a V se puede despreciar y queda prácticamente lineal la intensidad por el diodo[LATEX] I_d=\frac{V}{R}[/LATEX], si en el "secundario" no se satura el transistor lo mismo, medimos la tensión en la resistencia que esté en serie y saldrá bastante proporcional a la tensión del "primario" osea de la corriente por el diodo.
Además si lo haces con un microcontrolador puedes calibrar la curva que te de y linealizarla un poco por software mediante una simple tabla o interpolando un polinomio si te sale algo reconocible.
Hay optoacopladores "de alterna" con dos diodos en antiparalelo, los puedes usar para leer la tensión sin mas.

 

[pulpin]

Bueno despues de una lucha con el optoacoplador y el transformador de audio comento mis resultados:

Optoacoplador: Su linealidad es buena, su gran desventaja es que la temperatura lo afecta facilmente y produce cambioss en la corriente de salida del mismo lo que a su vez afecta el voltaje, adicionalmente realizar cambio de resistencias de tolerancia comun desestabiliza el sistema. se puede linealizar con la ecuacion de la recta.

Transformador de Audio: segun datasheet fabricado para trabajo a mas de 300Hz, lo que considero ocasiona disturcion en la forma de onda a su salida del secundario, ventajas no es afectado facilmente por cambio de resistencias del sistema, su linealizacion es un poco mas complehja porque la señal de salida se asemeja a una parabola entre 90 a 120vrms, una vez hayada la ecuacion el sistema responde muy bien, la temperatura no afecta su operacion y por medio de un potenciometro a la salida es facil controlar el cambio de un transformador de audio a otro (Hablo de cambiar fisicamente el trnasformador del ccto). Adjunto curva de transformador.

Segun resultados e optado por usar el transformador para la opcion basica del diseño, para la opcion avanzada usare un ampl de aislamiento.

Sus comentarios son bienvenidos.

 

[Scooter]

Lo que no me gusta nada es la rectificación; si estás sensando tensiones controladas depende de como lo hagas, pero una avería muy frecuente es que se rompa medio triac bien porque se abre o bien porque se corta, si solo miras medio ciclo igual miras el semiciclo bueno y no te das cuenta de que va mal.
Creo que deberías de rectificar ya en el lado del operacional, al menos sabrías que si te baja la tensión a la mitad algo está pasando.

Aparte que rectificar en el primario dará una cosa bastante rara en el secundario; una onda alterna con aspecto de semiciclos, ya que se centrará teniendo medio positivo y medio negativo mas o menos.

 

[Daniel Lopes]

Hola a todos yo personalmiente no rectificaria solo agregaria un off-set de 1/2 Vcc de alimentaciõn de un ADC y ingresaria con el AC + 1/2Vcc en ese mismo ADC, quizaz de un PIC o qual analizaria todo el ciclo de alterna.
!Fuerte abrazo!
Att.
Daniel Lopes.