Измерение напряжения на фоне помех

[vvd]

Разрешите поумничать:
- действующее или среднее напряжение Вам нужно измерить. Если среднее, то при наличии пульсаций (например сетевых) тока дуги Вам потребуется синхронное с периодом пульсаций усреднение. В противном случае на измеренные значения наложатся биения и фильтр Вам вряд ли поможет. Если действующее (отсчеты возводите в квадрат и накапливаете) результат может оказаться более стабильным;
- при измерениях напряжения следует учитывать перенапряжения на дуге, которые могут превышать динамический диапазон активного фильтра и искажать картину измерения. В этом случае рекомендую применить пассивный фильтр в качестве первого звена.
- поскольку дуга может гореть нестабильно, то получение разных значений отсчетов может быть естественным процессом.

[NOPROBLEM]

если не затруднит то можно подробней?

С удовольствием!
Измеренное значение сигнала размещаешь в специальный массив ограниченной (я обычно использовал 18 отсчетов) длины, на место самого старого значения. Таким образом формируется буфер "первым вошел-первым вышел"
Для фильтвации массив подвергается свертке (это сумма почленных произведений элементов двух массивов - сигнала и ядра свертки, которое и определяет фильтр) Как видишь в моем случае фильтрация - это 18 умножений и 17 сложений на один такт съема сигнала.
Ядро свертки - это массив такой же длины как и массив сигнала (точнее наоборот-ядро определяет х-ку филтра, а сигнал сохраняется в массиве такой длины, чтобы корректно выполнить фильтрацию) Значения элементов ядра теоретически получаются как преобразование Фурье от частотной х-ки фильтра. Практически это последовательность отсчетов с заданным временным шагом на импульсной х-ке фильтра. Эту импульсную Х-ку можно снять с осциллографа, подав на вход реального фильтра короткий мощный импульс, или получить в какой либо моделирующей программе.
Поскольку шаг отсчетов выбирается проектировщиком, то он находится как компромисс между вычислительными затратами и качеством фильтра. Надо помнить, что подавление помех в первом приближении пропорционально корню квадратному из количества отсчетов в фильтре. Период отсчетов можно слегка изменять с тем, чтобы нули импульсной Х-ки попали на отсчеты. Вычислений в этой точку нет, а выйгрышь в фильтрации есть. Жаль только что нулей обычно не бывает много
Отсчеты прерываются там, где амплитуда х-ки становится мала. Затем значения фильтра нормируются для получения целочисленных значений (масштаб сигнала обычно есть где учесть без дополнительных вычислительных затрат) Небольшие погрешности округления не страшны, следует только помнить, что чем глаже последовательность массива ядра, тем глаже сигнал на выходе фильтра. Впрочем, работа этого фильтра легко моделируется как в моделирующих программах, так и на любом языке высокого уровня.
В основном все. Если что не понятно - спрашивайте!

[NOPROBLEM]

Разрешите поумничать:
- действующее или среднее напряжение Вам нужно измерить.

Я тоже люблю поумничать У дуги используется ее термическое воздействие, поэтому важна ее энергия, но не как квадрат амплитуды (это только при линейных сопротивлениях) а как произведение напряжения на ранее застабилизированный (или измереный) ток.

Вам потребуется синхронное с периодом пульсаций усреднение. В противном случае на измеренные значения наложатся биения

На наличие субгармоник в фильтрации дискретный фильтр проверять обязательно! Впрочем, нет проблем сделать у него нуль на частоте сети и удвоенной частоте сети.

В этом случае рекомендую применить пассивный фильтр в качестве первого звена.

Пассивная RC цепочка с постоянной времени около периода отсчета не ухудшит сигнал, но короткие всплески, порождающие нелинейные эффекты уберет эффективно. Обычно этого бывает достаточно.

[cuatro]

Я, как много поработавший с силовой преобразовательной техникой, начал бы, прежде всего, с эффективного подавления многочисленных синфазных составляющих, рождающихся в дуговом разряде, следующими методами: использованием входного синфазного трансформатора, применением качественного входного дифференциального усилителя, со сбалансированным входным сопротивлениям по входам; применением подавляющих ОУ с ООСU и возможно их сочетанием. Поскольку дуговой разряд, по сути своей - мощнейшее генераторно-излучательное образование, то в первую очередь необходимо избавляться от синфазных помех и радиопомех, как таковых, с этой целью необходимо вышеследующее и хорошее экранирование подключаемой измерительной цепи и её входных проводников. Выборку, лучше делать вначале в УВХ с оппозитно блокируемым входом, а уж с УВХ снимать на АЦП компа. Хорошо исполненные рекомендации дают прекрасные результаты и получается чудесная информация. Если необходимо пишите на slavik1946@nm.ru.

[NOPROBLEM]

Я, как много поработавший с силовой преобразовательной техникой, начал бы, прежде всего, с эффективного подавления многочисленных синфазных составляющих, рождающихся в дуговом разряде, следующими методами: использованием входного синфазного трансформатора, применением качественного входного дифференциального усилителя, со сбалансированным входным сопротивлениям по входам; применением подавляющих ОУ с ООСU и возможно их сочетанием.

Очень действенные и грамотные предложения! Но в этой технике обычно обходятся малой кровью. Толи сигналы велики (около 10В), толи спектры разнесены значительно, но RC цепочки по входу обычно бывает достаточно. Даже фильтры второго порядка мне не встречались.

Выборку, лучше делать вначале в УВХ с оппозитно блокируемым входом, а уж с УВХ снимать на АЦП компа.

УВХ в таких схемах применяют для "вырезания" переходных процессов в момент зажигания дуги. А вот АЦП лучше использовать интегрирующее. Я долгое время в микропроцессорных схемах успешно применял AD654 (преобразователь в частоту) с подсчетом импульсов на таймере микропроцессора за время полпериода сетевой частоты.

[cuatro]

Хотел бы серьёзно предупредить, что хоть и велики сигналы, но помехи столь велики и специфичны, что никакие интегрирующие АЦП, ФНЧ и режекторные не помогут. Эти помехи столь велики, что несчастный осциллограф показывает всякий хлам, закорачивай или размыкай его щупы - бесполезно! Здесь сразу необходим системный подход, а именно: избавление от синфазных составляющих - всеми доступными способами, ограничение спектра - если допустимо, оппозитное считывание данных АЦП и ряд др. мер. Опыт спешки и дешевизны показывает, что тратится больше времени чем нужно и дороже обходится, и не причём здесь законы подлости, а виноват принцип - прыгать, а не думать!
cuatro

[NOPROBLEM]

Опыт спешки и дешевизны показывает, что тратится больше времени чем нужно и дороже обходится, и не причём здесь законы подлости, а виноват принцип - прыгать, а не думать!

Полностью согласен с принципом, но имею некоторый опыт (успешный) в проектировании, настройке и ремонте вполне приличной аппаратуры управления дуговыми видами электросварки. Основное несоответствие с предложенными методами борьбы с помехами заключается в том, что дуговой разряд питается двумя (земляной и электродный) силовыми кабелями, каждый из которых идет из источника питания к дуге своим собственным путем. Напряжение дуги измеряется в источнике питания около выходных клемм.

помехи столь велики и специфичны, что никакие интегрирующие АЦП, ФНЧ и режекторные не помогут.

Единственной причиной превышения уровня помех над напряжением дуги являются коммутационные броски на выходной индуктивности источника. Однако эти броски не столь существенны, как может показаться по следующим причинам:
1. Мощная дуга (сотни ампер) в силу своей физической природы не содержит быстрых изменений тока.
2. Выходная индуктивность обладает распределенной емкостью, которая ограничивает ее полосу максимум единицами килогерц
В силу этих причин влияние на результаты измерения напряжения дуги ее флуктуации оказываются меньше, чем наводки от импульсных процессов в инверторе источника питания.

[sanitar249]

Единственной причиной превышения уровня помех над напряжением дуги являются коммутационные броски на выходной индуктивности источника. Однако эти броски не столь существенны, как может показаться по следующим причинам:
1. Мощная дуга (сотни ампер) в силу своей физической природы не содержит быстрых изменений тока.
2. Выходная индуктивность обладает распределенной емкостью, которая ограничивает ее полосу максимум единицами килогерц
В силу этих причин влияние на результаты измерения напряжения дуги ее флуктуации оказываются меньше, чем наводки от импульсных процессов в инверторе источника питания.

Осциллограмму напряжения на дуге( у кого есть возможность снять, это будет интересно многим...) в студию, для устранения пустой "болтовни"

[SergeBS]

NOPROBLEM

1. Мощная дуга (сотни ампер) в силу своей физической природы не содержит быстрых изменений тока.

При всем почтении... Физическая природа что дуги, что плазмы - покамест весьма темна. И дуга имеет ну совершенно жуткий по ширине спектр излучения. И соответственно СОДЕРЖИТ быстрые изменения тока. По факту излучения.

[NOPROBLEM]

И соответственно СОДЕРЖИТ быстрые изменения тока.

А вот об этом поподробнее, если можно! Только конкретно, из практики, а не теории с ошибками.