Счетчик энергии постоянного тока

[mikaleus]

Пока получилось вот такое чудо техники. Позволил себе несколько поменять в основе схемы.
Umax=18 В (для удобства счёта)
Imax=72 А (для удобства счёта), всё равно Ваш шунт не использует полный размах входного напряжения канала V1.
Rш=0,32 мОм
Механизм 100 отсчётов на 1 младшего разряда (не плавный барабан).
Pmax=72*18=1296 Вт. Для двигателя счётного устройства будем считать 10 имп./Вт*ч, при этом 1 младшего разряда соответствует 10 Вт*ч. Максимальная частота: 1296*10/3600=3,6 Гц
Определим, какому состоянию входов S1,S0 будет удовлетворять при данном шунте и максимальной частоте (при максимальной мощности). При частоте кварца 3,579 МГц
fmax= [8,06 * 0,02304(напряжение на шунте при 72 А)*16(Кус)*0,66(максимальное напряжение на V2)*3,579*10^6(частота кварца)]/[2,48^2(ваше напряжение опоры)*2^18(минимальный коэффициент деления частоты кварца)*2^(3-s1,s0)(разница между минимальным и максимальным коэффициентом деления, определяемая S0,S1)]=4,353/[2^(3-s1,s0)] Гц. Отсюда делаем вывод, что только при S1=S0=1 частота fmax при максимальном напряжении на входе V2 будет больше, чем f=3,6 Гц, рассчитанная по значениям максимальной мощности, при 10 имп/Вт*ч. Теперь рассчитаем какой номинал резистора должен быть, чтобы при Umax=18 частота была 3,6 Гц.
V2=0,66(максимально возможное напряжение на входе V2)*3,6(необходимая частота)/4,353(частота при 0,66 В на входе V2)= 0,54583 В.
Теперь рассчитываем резистор канала напряжения R=18/0,54583=32,977 кОм.(с учётом того, что по входу стоит 1 кОм). С учётом сопротивления канала 4053 при +-5В питания, равном 500 Ом, типовом 120 Ом. Придётся сделать таким образом: например, ставим резисторы последовательно 16 кОм (две штуки, 1% с ТКС 50 ppm), 360 Ом, 360 Ом, 180 Ом, 91 Ом, 43 Ом, 22 Ом. Это позволит замыканием выбрать точную подстройку. Или вместо набора резисторов поставить подстроечный многооборотный резистор 1кОм.
SCF=1 (т.к. при данных S1=S0=1, только в этом режиме работает "отсекатель" самохода). CF имеет 160 имп./Вт*ч.
Минимальная частота 0,0014% от значения при максимальных значениях V1 и V2. Определим её 4,353(частота при 0,66 В на V2 и 0,02304 на V1)*0,03(максимальное значение напряжения V1)/0,02304(при которм определили частоту)=5,668 Гц. Минимальная частота = 0,000079 Гц. Или максимальный период 12600 сек (для двигателя) или 780 сек для светодиода. Т.е. в принципе можно работать.
Динамический диапазон по мощности 2800. Весьма не плохо. Т.е. минимальная мощность, которую фиксирует счётчик: 1296/2800=0,463 Вт.
Для Ваших реальных 60А и 12В мощность = 720 Вт. Фиксация 1/1555 части. Весьма неплохо.

Итого, что получилось: S0,S1,SCF,G1,G0=1
Отсчётный механизм: 10 Вт*ч.
Постоянная счётчика CF=160 имп/Вт*ч.
Шунт 320 мкОм.
Резистор по напряжению 2х16 кОм 1%+ 1 кОм подстроечный резистор.
Кварц 3,579 МГц (какой и стоит).

[komora2]

Пожалуйста .Вы можете прокомментировать то,что получилось у меня.

[mikaleus]

во-первых хочу исправить свою ошибку: резистор по напряжению будет не 32,977, а 32,977-1=31,977... 30кОм+1кОм+ всё что написал по отношению к резисторам выше.

[mikaleus]

Теперь по Вашим данным:
Rш=320 мкОм, Iш=60А, Кус=16
U=16 В, R1=97кОм, R2=1кОм
Fx=3,579МГц, S0=1, S1=0, SCF=1
Uref=2,48

1) V1=Iш*Rш=19,2 мВ (допуск, при Кус=16, V1=30 мВ)
2) V2=U*R2/(R2+R1)=0,163 В (допуск V2=660 мВ)
3) коэффициент деления для двигателя: 2^20
4) коэффициент CF=64*F1
fmax=8,06*0,0192*16*0,163*3,579*10^6/(2^20*2,48^2)=0,224 Гц
tmin=4,465 сек.
Pmax=16*60=960 Вт -› Nmax=3600*0,224= 806,315 - количество импульсов в час -› C=N/Pmax=0,84 imp/Wh, калибровочная постоянная СF=53,754 imp/Wh
Для того, чтобы догнать в таком включении до 1 имп/Вт*ч нужно уменьшить резистор, так, чтобы возросло V2.
V2=0,163*1/0,84=0,194 В, -› R1=(U/V2)*R2-R2 -› R1=(16/0,194)*1-1=81,44 кОм.
Тогда калибровочная постоянная CF=64 imp/Wh

[komora2]

Можем ли мы играться Uопорным=2,5v при помощи внешнего источника.

[mikaleus]

Можно, но в небольших пределах. Можно поиграться КВАРЦЕМ - например 4МГц даст +11,1%.

[mikaleus]

Обычно опора должна быть в тех же пределах, что и основной источник опорного напряжения. Диапазон разрешённый от 2,3 В до 2,7 В. При этом входное сопротивление равно 3,2 кОм. Т.е. увеличивается ток потребления.
Всё таки, попробуйте поиграться верхним резистором в канале напряжения.

[ramator]

komora2, mikaleus - спасибо за творческую дискуссию.
Интересно было бы посмотреть на итоговый результат с рекомендациями по калибровке.

[komora2]

По поводу опоры-это для полного понимания. На счет кварца уже понятно.
При изменении меняется частота F1;F4,как указано в даташите.
Табл. II. Установка частоты с помощью входов S0 и S1+ примечание. Но все
параметры AD гарантирует при использование кварца 3,579мгц.Хотя понимаю мало,что изменится.
А резистором обязательно поиграюсь.
На счет итогов в ближайшее время будут опубликованы.

[komora2]

Закончил калибровку. Окончательно R1=97,654к ,что полностью
соответствует Вашим расчетам. После проверки величины сопротивления
нижнего плеча,оказалось стоит 1,2к. Осциллограф подключенный к
каналу напряжения показывает почти правильный меандр (вершина переднего фронта немного завалена) с амплитудой
154мв при U=12,5v. Еще раз спасибо.