Breedbandig meten aan 230V netspanning

blackdog

Honourable Member

Hi,

Dit topic is voor mij iets dat parallel loopt aan mijn breedbandige stroommeet transformator.
Dit project is dus bedoeld om binnen een bepaalde bandbreedte zeg 5KHz naar het signal van het 230V Net te kunnen kijken.
Die 5KHZ was mijn uitgangspunt, om d.m.v een goedkoop geluidskaartje de harmonische op het 230V net te kunnen bekijken.
Die 5KHZ is het niet geworden, wel wat anders, maar dat kunnen jullie hieronder lezen, maar eerst nog wat info.

Al een tijdje heb ik twee printjes liggen waarmee je de 230V netspanning kan meten, als dat printje aan b.v. een microcontroler gekoppeld zit zoals de Arduino, waar ook een library voor te downloaden is om het makelijk te maken.
Zover ik heb begrepen na een zoektocht, wordt dit printje veel gebruikt door mensen die de Netspanning en Netstroom willen monitoren zoals VA metingen enz. enz.

Mijn projectje heeft daar verder niets mee te maken, mijn projectje is voor het meten van storingenspanningen en harmonische op het 230V Net, bij de bandbreedte die ik al eerder aangaf.
Daar heb ik trouwens ook al andere trafo's voor die breedbandiger zijn, maar over die trafo's ga ik het hier verder niet over hebben.

Het leidend voorwerp in dit project is deze trafo:
https://www.bramcam.nl/NA/ZMPT101B-Netspanning-Meetsysteem/Trafo-Plaatje.png

.
Nu wat plaatjes van de printjes die ik heb gekocht waar de trafotjes opzitten waarmee ik ben gaan experimenteren.
https://www.bramcam.nl/NA/ZMPT101B-Netspanning-Meetsysteem/Arduino-230V-Shield-03.png

.
https://www.bramcam.nl/NA/ZMPT101B-Netspanning-Meetsysteem/Arduino-230V-Shield-04.png

.
Dit plaatje laten goed zien hoe de printopbouw is.
https://www.bramcam.nl/NA/ZMPT101B-Netspanning-Meetsysteem/Arduino-230V-Shield-01.png

.
Het is voor mij onbegrijpelijk waarom de trafo op het printje niet een kwart slag gedraaid is, de "technicus" weet duidelijk niet veel van veiligheid af betreffende 230V Netspanning.
Kijk ook eens naar de stroomstuurweerstand, dat is R12 op de print, daar staat een groot deel van de 230V netspanning overheen!
De waarde is 820K en de weerstand voldoet aan geen enkele norm voor deze toepassing.

De ruimte tussen de traces is minimaal 1,8mm naar de Arduino kant |:(
Mijn advies, gebruik dit printje niet op deze manier, zet het trafotje desnoods op een goede manier op een ander stukje printje.

Nog even dit wat betreft de spannings meting die gedaan wordt met dit printje, de trafo wordt aan de uitgang afgesloten met een lage waarde weerstand, de datasheet zegt tussne 50 en 200Ω op het printje is dat 100Ω
Dan volgt er een verschil versterker met losse weerstanden opgebouw met een van de opamps van de LM358 die op het printje zit.
Hierna volgtdan een potmeter waarmee je het geheel kan kalibreren en de uitgang van de potmeter gaat naar een tweede opamp die wat DC betreft in het midden van de voedingspanning staat, welkemeestal 5V is, en bij geen 230V aangesloten moetje 2,5V DC meten op de uitgang.
Dit tweede trapje versterkt voor AC max. 10x en de bandbreedte is beperkt tot ongeveer 1,5KHz.
Bij geen signaal hangt da ADC ingang van de Arduino dus op de halve waarde van het maximum dus rond de 512.
De Library verrekend dan de variatie die optreed rond de middenschaal waarde als je spanning op de 230V aansluiting zet.
Schema van het internet geplukt...
https://www.bramcam.nl/NA/ZMPT101B-Netspanning-Meetsysteem/Arduino-230V-Shield-05.png
.

Dan nu de gegevens van het trafo'tje
https://www.bramcam.nl/NA/ZMPT101B-Netspanning-Meetsysteem/ZMPT101B-Datasheet.png
.

PDF met extra info:
www.bramcam.nl/NA/ZMPT101B-Netspanning-Meetsysteem/ZMPT101B-ZemingLang…

En voor de liefhebbers hoe de spanning met en microcontroler berekend wordt.
www.bramcam.nl/NA/ZMPT101B-Netspanning-Meetsysteem/jeas_0217_5728.pdf

Nu moet ik even stoppen, maar ga vanavond verder met metingen aan het trafotje en de hele grote verschillen die optreden in de verschillende configuratie.

Toet laters,
Bram

Waarheden zijn "Illusies waarvan men vergeten is dat het illusies zijn"

IS dit nu een stroom transformator of een spanning transformator het lijkt eerder op het eerste. En waarom gebruik je geen 230V naar 2V transformator? Het gaat toch om het meten van spanningen

Ha blackdog,

Leuk printje heb je daar :D ik denk dat de uitvoering nog wel mee valt.
Maar de bandbreedte tja.... het is een 50/60 Hz trafo ik moet zeggen als je 1,5 kHz heb gemeten dat is zo slecht nog niet.
Een gewone net trafo haalt dat niet daarom heb ik een kleine ringkern gebruikt en deze gewikkeld super vervelend werk :( maar goed dan heb je wel iets meer bandbreedte ruim 2 MHz.

Groet,
Henk.

Everything should be as simple as possible, but not simpler.
blackdog

Honourable Member

Hi benleentje, :-)

De opset is het zelfde als een stroomtransformator, de uitgang van de trafo is "zwaar belast" bij mijn eerste testen is dat 200Ω
Het trafo'tje zelf is 1:1 en deze techniek heeft zo zijn voordelen, ja het verbruikt wat energie maar er zijn goede resultaten mogelijk.
Ik heb deze week ook nog testen gedaan met commonmode spoelen,
maar de gene die ik hier tot mijn beschikking heb zijn niet goed genoeg voor gebruik bij 50Hz.
Deze commonmode spoelen geeft te veel vervorming door een te lage inductie.

Daar ik ook vervormings metingen wil doen, zal bij de gebruikte stroom door de ZMPT101B trafo de vervorming laag genoeg moeten blijven.
Die vervormingstesten bij 230V heb ik nog niet gedaan (wel bij 26V dat is het max van mijn Analyser), wel al andere testen waar als ik zin genoeg heb vanavond een aantal van zal laten zien.

Het gebruik van andere transformatoren geven nogal vreemde frequentie sprongen boven de 50KHz, ik zij al dat ik daar niet over ga hebben. :-)
Dit topic gaat om wat mogelijk is met dit trafo'tje en dat is heel leuk nadat ik mijn "tuning" heb toegepast.

Groet,
Bram

Waarheden zijn "Illusies waarvan men vergeten is dat het illusies zijn"
blackdog

Honourable Member

Hi,

Op het ogenblik ben ik bezig metingen te doen aan de 230V meettransformator, de spannings meting dus.
Daar komt nog aardig wat bij kijken als je iets meer wilt doen dan alleen de 230V spanning wilt gaan meten, wat hier niet het primaire doel is. :)

Het is de bedoeling dat ik vervorming kan meten aan het 230V Net, hoe sterk de stoorsignalen zijn binnen een bepaald frequentie gebied.
De bedoeling is ook dat ik kan gaan meten wat netfiltering doet zeg beneden de 50KHZ.
Dat er veel meer stoorsignalen zijn boven deze frequenties hoeft mij niet te worden uitgelegd.

Dit houd ondermeer in dat ik de 50Hz goed moet kunnen onderdrukken op twee manieren, met een Notch filter met ee nQ die hoog genoeg is voor de THD meting en een High Pass filter om de 50Hz meer dan 100dB weg te filteren, kantelpunt wordt nog bepaald.

Goed, één van de functies wordt de THD meting, dat houd dan wel in dat de gebruikte meettransformator in zijn meetgebied zo vervormings arm mogelijk is.
Dan denkt Bram dat meet ik dan even, nou mooi niet...

De eerste testen die ik heb gedaan waren door gebruik te maken van mijn Audio precision meetset uitgang deze levert iets meer dan 26V! RMS bij de laagst gekozen uitgangs impedantie van 40Ω Symetrisch.
Dat was bij lange na niet voldoende om bruikbare metingen te krijgen ook als ik de meetfrequentie omlaag bracht naar zeg 20Hz.

Dus trafo achter de Generator uitgang gehangen, FAIL! ringkern transformatoren zijn alleen bruikbaar als deze met een lage impedantie worden aangestuurd.
Ik heb het dan over voedings transformatoren die ik hier heb liggen.
Ik heb trouwens ruim 10 transformatoren getest samen met drie versterkers, steeds van een groter vermogen.

De meeste voedings transformatoren zij zo gemaakt dat ze redelijk dicht tegen de kern verzadiging aan zitten, en daardoor ook een hoge vervorming hebben bij 50Hz.
Normaal is dat een voordeel, maar niet voor mijn vervormings metingen.
Om maar zo gunstiug mogelijk uit te komen schakelde ik extra wikelingen in serie met de 230V kant om maar zo ver mogelijk bij het verzadigingspunt vandaan te blijven om de vervorming aan de 230V kant zo laag mogelijk te houden.
Dat ging dus niet zo goed, ik wou dat de vervorming kleiner zou zijn dan 0,1%, net even gekeken hier op de meetbank naar de 230V, natuurlijk is die redelijk zwaar belast en de THD zat aan 3%.

De test setup zoals hieronder afgebeeld bestaat dus uit 2x een 20VA ringkern die de 230V kanten in serie heeft staan en de 9V wikkelingen staan parallel.
Waarom parallel? een trafo heeft minder vervorming als hij uit een lage impedantie wordt aangestuurd als je richting het verzadigings gebied gaat.

Een van de 4V aansluitingen van de 230V transformatoren gebruik ik om te controleren wat de vervorming is van deze transformatoren dit t.o.v de ZMPT101B transformator.
Vrijwel alle metingen die ik heb gedaan betreffen in deze opset zijn beneden de 100HZ en hebben dus betrekking op de verzadiging van de ringkernen en de ZMPT101B meet transformator.
Deze meetsetup is nog niet gebruikt voor en frequentie sweep, dat komt later.

Wel heb ik de afgebeelde setup gebruikt om metingen te doen aan de VDR weerstand, die ter piekspannings bescherming in dit meetsysteempje komt.
Dit is dus de testsetup.
https://www.bramcam.nl/NA/ZMPT101B-Netspanning-Meetsysteem/ZMTP101B-Measuring-THD-03.png

.
Het overzicht, de grote zwarte doos is de dikke Crown versterker die de twee ringkernen aanstuurd.
https://www.bramcam.nl/NA/ZMPT101B-Netspanning-Meetsysteem/ZMTP101B-Measuring-THD-04.png

.
Dit zijn de onderdelen wat beter zichtbaar, dat kleine blauwe blokje is de meettrafo die aan de gele symetrische meetkabel zit van de Analyser.
Die gele meetkabel prik ik dus soms om naar een van de rode trafo wikkelingen die omhoog steken om te zien wat de vervorming is van de ringkerntrafo's
bij de spanning die ik op dat moment heb, tot nu toe blijft de vervorming van mijn meetrafo rond de 0,025% hangen bij 300V netspanning, hier ben ik tevereden mee.
Was de vervorming dan te hoog geweest, dan zou de stroom door de trafo lager moeten worden en dan zou de SN verhouden van het meetsysteem slechter worden.
Nu kan ik mooi blijven werken met de 100K weerstanden die ook op de foto te zien zijn.
Daar overheen staan twee ceramische condensatoren van 3KV.
De componenten keuze wat betreft de meettrafo aansturen daar ga ik het later nog over hebben, dit is nu alleen even de meetopstelling voor de THD en de te bepalen VDR spanning/type.

De twee rode klemmen die een blauwe VDR vasthouden word hier getest waar de Netspanning 1mA door de 1K door de weerstand geeft die er mee in serie staat.
https://www.bramcam.nl/NA/ZMPT101B-Netspanning-Meetsysteem/ZMTP101B-Measuring-THD-05.png

.
Tijd is nu op voor deze post, vanavond meer.

SHOOT,

Bram

Waarheden zijn "Illusies waarvan men vergeten is dat het illusies zijn"

Ha blackdog,

Mooie opstelling maar ik begrijp weer eens een keer iets niet helemaal 8)7 :+
Dat trafootje is een stroom trafo 0...2 mA net als je andere draadje alleen geen split core.
Is er een speciale reden om 230 V te maken :? het kan natuurlijk maar ik krijg altijd natte handen.

Groet,
Henk.

Everything should be as simple as possible, but not simpler.
blackdog

Honourable Member

Hi Henk, :-)

Natte handen? goed wassen is de laatste maand heel zinnig!

De rede dat ik "230V" creeer is omdat ik al aangaf, dat ik reele metingen wou doen aan THD en
dat dit afhankelijk is van ondermeer de stroom door de trafo en dus ook afhankelijk dus van de gebruikte 100K weerstanden.

Die 100K weerstanden bepalen ook de frequentie responce, dat heb ik verder hier nog niet laten zien, maar wel metingen aan heb gedaan.
Het is uiteindelijk een mix van vele variabelen en één van de twee "230V" testen was dus om te kijken hoe veel de meettrafo-THD
afhankelijk is van de aangeboden Netspanning.
Hiervoor had ik een lage vervorming setup nodig die zeker 300V RMS kan leveren met weinig vervorming.
Door deze testen weet ik nu zeker, dat het trafo'tje met de gekozen 2x 100K weerstanden heel weinig vervormd tot 300V Netspanning. (<0,03%) bij 50Hz.
Dus als ik een vervormingsmeting zou doen. dan is deze niet of heel weinig door het meettrafo'tje zelf bepaald.

Verder denk ik dat het meettrafo'tje wel gescheiden kamertjes heeft, daar de capaciteit tussen de wikkelingen zo rond de 6pF is.

Verder heb ik deze setup gebruikt om eens wat metingen te doen aan 9x een VDR, die voor spanningen rond de 230V netspanningen bedoeld zijn.
Ondermeer het niveau van de Netspanning dat 1mA door de VDR laat lopen en wat de capaciteit in pF van de geteste VDR is.

Morgen meer over de gedane metingen.

Groet,
Bram

Waarheden zijn "Illusies waarvan men vergeten is dat het illusies zijn"

Op 16 april 2020 16:29:50 schreef blackdog:

PDF met extra info:
www.bramcam.nl/NA/ZMPT101B-Netspanning-Meetsysteem/ZMPT101B-ZemingLang…

En voor de liefhebbers hoe de spanning met en microcontroler berekend wordt.
www.bramcam.nl/NA/ZMPT101B-Netspanning-Meetsysteem/jeas_0217_5728.pdf

Dat laatste artikeltje is wel grappig: het zou zo maar een goede 'paper' kunnen zijn want op de vorm en taalgebruik is niks aan te merken. Inhoudelijk is het m.i. flut. De auteurs proberen het verband tussen ADC waarden van de Arduino en de RMS waarden op de ingang van het printje aan elkaar te praten met polynomen van verschillende ordes. Waar de coefficienten in die polynomen vandaan komen is niet duidelijk (ze verwijzen naar een andere onvindbare paper).
Beter was geweest om de Arduino ADC-waarden en de bijbehorende Fluke-rms-spanningen in een Excel grafiekje te zetten en dan een regressielijntje erbij te laten bepalen. Een goede polynoombenadering is te dan snel te vinden.
Het kan immers (zoals de auteurs concluderen) toch niet zo zijn dat een 5e orde polynoom slechter resultaat geeft dan een 3de orde polynoom?
In ieder geval is dit weer een interessant projectje van Blackdog. Ik blijf het volgen!

Niet alles wat op internet staat is waar... Dat geldt ook voor CO.
blackdog

Honourable Member

Hi,

Nu wil ik even wat info geven over de beveiliging aan de ingang tegen piekspanningen op het 230V Net, waar dit meetinstrumentje voor bedoeld is.

Maar eerst een deel van het schema van de meetingang.
https://www.bramcam.nl/NA/ZMPT101B-Netspanning-Meetsysteem/230V-Meetingang-01.png

Aan de ingang zit een relais die het meetsysteem aan het 230V net koppeld.
Dan krijgen we een zekering en een TVS diode die wat beveiliging geeft tegen piekspanningen.
Dan een Neon lampje (moet nog controleren of dit stoord), anders b.v. een LED in serie met het relais aan de ingang.
Dan 2x een 100K weerstand met compensatie condensator en als laatste een 9K53 weerstand over de primaire kant, ja die is echt nodig in mijn toepassing.
Deze compensatie componenten leg ik later uit, het geheel is zo symetrisch mogelijk gehouden omdat ik ook "diep" wil gaan meten ondanks de aanwezige 50Hz signalen.
Ook hier over later meer.

Dus gisteren en vandaag een lage sessie gehad betreffedne het meten aan VDR weerstanden, dit had ik nog nooit op deze manier gedaan en dat leverde weer wat extra inzicht op.
Ondermeer dat er in dit meetinstrumentje geen VDR komt maar een TVS diode daar dit voor deze toepassing mij beter uit kwam.
VDR weerstanden hebben nog een negatieve eigenschap dat hoe meer keren ze in werking zijn geweest des te hoger wordt de lekstroom die er haat lopen.
Daar dit meetinstrumentje niet continu aan de 230V hangt zal dit in mijn toepassing geen groot probleem worden.

Eerst wat info over VDR en TVS dioden, drie maal een PDF met achtergrond betreffende de verschillen tussen VDR's en TVS dioden:

www.bramcam.nl/NA/ZMPT101B-Netspanning-Meetsysteem/Selecting_the_appro…

www.bramcam.nl/NA/ZMPT101B-Netspanning-Meetsysteem/Transient-protectio…

www.bramcam.nl/NA/ZMPT101B-Netspanning-Meetsysteem/Wurth-Transient-Pro…

.
Dit is een lijstje van de metingen die ik heb gedaan aan 9x een VDR weerstand en 1x een TVS diode.
De bovenste vier zijn van verschillende fabrikanten met in de vierde kolom de spanning waarbij 1mA stroom zou gaan lopen.
De kolom daarnaast Is de Wmax als ik daar info over kon vinden, de kolom daarna geeft het opgenomen vermogen aan als dit vermeld is voor de VDR.
Dan de door mij gemeten Netspanning bij 1mA door de VDR ende kolom er naast is de VDR spanning bij 10mA door de VDR.
En de laaste kolom is de gemeten capaciteit met een RCL meter.
https://www.bramcam.nl/NA/ZMPT101B-Netspanning-Meetsysteem/VDR-Startpunt-03.png

.
Toen ik klaar was vond ik in mijn VDR bak, ook nog een aantal TVS dioden en ben die toen ook gaan testen,
deze TVS diode die hier vermeld is de 1.5K 400CA kwam als beste uit de bus voor mijn toepassing.
Beneden de drempel van 289V is er niets van te merken dat de diode over de schakeling staat.
Mijn uitgangspunt was 250V netspanning aan de ingang en dat ik dan bij vervormings metingen niets van de beveiliging kon terug zien.

De meetopstelling die ik gisteren heb getoond werd ook gebruikt voor de vervormings metingen voor de VDR en TVS dioden.
Nu denken jullie misschien, dat is toch allemaal laag Ohmig die hele meetopset met een dikke versterker en de twee ringkernen...
Vergeet dit maar, de Ri van de twee in serie geschakelde transformatoren die ik heb gebruikt is DC 256Ω
Dus als ik aan de uitgang van de meettrafo vervormings metingen doe is zeer goed te zien wanneer de VDR of de TVS diode in geleiding komt.
Hieronder een foto van de THD Analyzer van een VDR die vervorming genereerd, let weer niet op de schaal, het gaat alleen om de piekjes op het vervormings residu.
https://www.bramcam.nl/NA/ZMPT101B-Netspanning-Meetsysteem/VDR-Startpunt-01.png

De rede dat het dus een TVS diode is geworden, komt dus dat hij bij de max spanning die ik gesteld heb dat het lineair moet zijn wat 250V is de diode niet zichtbaar is in de meetresultaten.
Verder wil ik ook dat de ingang zo capaciteitsarm mogelijk is, de beste VDR heb ik groen gemarkeert in het lijstje en rood is de slechtste wat dat betreft.
Kijken jullie nu naar de onderste regel van het lijstje, dan staan daar de gegeven van de TVS diode, de diode heeft maar 82pF als capaciteitswaarde dit zonder aangelegde spanning.
Het is mogelijk dat als de spanning 230V is, de capaciteit lager is, daar heb ik niet zo snel info over kunnen vinden.

Ik wil met deze opset ook kunnen meten aan filters voor de 230V netspanning en deze setup wordt ook voor mijn 230V isolatie transformator waar ik vorig jaar al wat van heb laten zien.
Natuurlijk kan je ook zoiets als dit gebruiken om te meten: https://www.eleshop.nl/dp10013-differential-probe-100-mhz-1300v.html

Maar ik bouw er een aantal filters bij waaronder, onderdrukking van de 50 - 150HZ van -90 a -100dB zodat is signalen om de 230V kan injecteren en dan voor en na de filtering kan meten zonder last te hebben van de 50Hz signalen.
Dit heb ik nog niet helemaal afgewerkt in mijn hoofd, eerst dit ingangsdeel hier verder afhandelen.

Nu wat gegeven bij elkaar zoeken om de frequentie compensatie uit te leggen en hiet te tonen.

Shoot!

Soldeersmurf
Ik heb totaal geen kaas gegeten van de wiskunde die gebruikt word voor het berekenen van de RMS waarde met b.v. een Arduino.
Dat soort rekenwerk heb ik nooit geleerd als autodidact. ;)
Als jij weet hoe je dat kan optimaliseren lijkt me dat leuk voor een apart topic hierover.

Bram

Waarheden zijn "Illusies waarvan men vergeten is dat het illusies zijn"

Om nu overal een differential probe in te gaan bouwen waar ik gewoon 230V wilt gaan meten lijkt me ook overdreven. Daar is deze nog steeds te duur voor ;).

Deze schakeling heeft ook niet zo heel veel piekspanning bescherming nodig daar deze al voor 300V AC is en omdat je transformator niet zo heel veel van die piekspanning zal zien.

blackdog

Honourable Member

Hi,

benleentje iedereen mag het zo mooi of simpel maken zoals je het zelf bevalt. :+

Ik heb net wat voorbereidend werk gedaan om een indruk te krijgen wat voor filters handig zijn om te meten aan de 230V netzijde.
Dus ik ben begonenn met wat "ruwe" metingen, dat is metingen via mijn scheidings trafo van mijn werkbank, de directe aansluiting en als laatste via mijn ReguVolt Line Conditioner.

De metingen ga ik ook doen door een heel goed 230V filter te bouwen, zodat zo goed mogelijk de stoorsignalen die je hieronder kan zien onderdrukt wordt.
Ik heb hiervoor al een aantal mooie filters hier beschikbaar.

Dit is weer het schema van de meetsetup, ik heb een kleine ringkern die voor de hand lag voorzien van een symetrische deler,
zodat ik een net signaal kan aanbieden aan de symetrische ingang van de geluidskaart in mijn meetcomputer.

De 230V ingang aan de linker zijde is dus via drie verschillende bronnen aangesloten geweest.
https://www.bramcam.nl/NA/ZMPT101B-Netspanning-Meetsysteem/Ruisvloer-Meetsetup-Werkbank-01.png

.
Dit is een meting via de scheidingstrafo van mijn werkbank, dit is een trafo uitgevoerd met een EI-Kern met geschijden kamers.
De blauwe horizontale lijn geeft de THD aan gemeten over 10 harmonischen.
Aan het scoop plaatje is goed te zien dat de toppen van de sinus zijn afgevlakt, dat is standaard en is ondermeer afhankelijk van het meetpunt in je meetomgeving en de Ri van het 230V net.

Ik laat ook zo nog wat breedbandiger metingen zien, maar hou er rekening mee, dat ik geen bandbreedte metingen aan de gebruikte ringkerntrafo heb gedaan.
Deze metingen zijn vooral bedoeld om een indruk te krijgen van een niet gefilterde 230V Net aansluiting.

Er is geen 2e harmonische te zien die van belang is, de eerste zichtbare hogere harmonische is de derde op 150Hz.
Door deze meting lijkt het mogelijk dat ik een passief 50Hz notchfilter kan gebruiken voor een simpele THD meting, maar dat moet ik nog verder uitzoeken.
Verder is zichtbaar dat er iets flink staat te rammelen rond de 20KHZ.
Deze plaatjes zijn klikbaar voor een betere resolutie.
https://www.bramcam.nl/NA/ZMPT101B-Netspanning-Meetsysteem/230V-Spectrum-Ringkern-14160C-Transductor-Sym-Gemeten-01-Klein.png

.
Dit is de tweede meting, nu direct op het 230V net aangesloten op mijn werkbank.
Het is duidelijk dat de scheidings transformator signalen boven de 10KHZ slechter doorlaat, kijk maar naar het stukje tussen de 10 en 20KHZ.
https://www.bramcam.nl/NA/ZMPT101B-Netspanning-Meetsysteem/230V-Spectrum-Ringkern-14160C-Transductor-Sym-Gemeten-02-Klein.png

.
Nu nog steeds op de zelfde manier aangeloten maar nu met een Sample frequentie van 192KHZ.
Er is dus vrij veel prut zichtbaar tussen de 20KHz en de 96KHZ.
https://www.bramcam.nl/NA/ZMPT101B-Netspanning-Meetsysteem/230V-Spectrum-Ringkern-14160C-Transductor-Sym-Gemeten-03-Klein.png

.
Hier ben ik met de zelfde meetcondities ingezoomd, zodat de energie in de hogere frequenties beter zichtbaar is.
https://www.bramcam.nl/NA/ZMPT101B-Netspanning-Meetsysteem/230V-Spectrum-Ringkern-14160C-Transductor-Sym-Gemeten-04-Klein.png

.
En dit is een meting ook gedaan bij 192KHZ sample frequentie, maar dan via een ReguVolt Line Conditioner, dit is een transformator is die d.m.v. condensatoren op 50Hz resoneerd en daardoor hogere harmonischen filterd.
Wel blijft de burst rond de 20KHz zichtbaar...
Ik denk dat dit signaal op een andere manier in het gebruikte meetsysteem binnen komt.
Het vreemde is dat als ik beide ingangen van de geluidskaart aansluit op 1-aansluiting van de trafo, dus ingang van de geluidskaart kortgesloten op 1-draad van de trafo (commonmode meting) dan is er niets waar te nemen van de stoorsignalen.
Daar is wat detective werk voor nodig om zekerheid te krijgen over waar dit signaal vandaan komt, ga ik nu echter niet uitzoeken.
https://www.bramcam.nl/NA/ZMPT101B-Netspanning-Meetsysteem/230V-Spectrum-Ringkern-14160C-Transductor-Sym-Gemeten-01-Klein.png

Mooi, dit geeft voldoende indruk van de stoorsignalen op het 230V net, de volgende metingen worden die als ik één of twee goede filters gebruik.
Die metingen zal ik julie ook laten zien.

Dit waren de metingen voor vandaag en natuurlijk SHOOT!

Groet,
Bram

Waarheden zijn "Illusies waarvan men vergeten is dat het illusies zijn"

hoi Bram,
Mooi project weer zoals altijd.

Deed me denken aan:

https://www.engineersonline.nl/download/Mains_power_synchronous_conduc…

daar kan je ook de rommel t.o.v. de PE mee meten.

@575,
U leest mijn gedachten, ik was net aan het zoeken naar deze Auteur.
Wij hebben dit gebouwd omdat het voor ons het laatste "gat" in het spectrum vult.
@Blackdog,
Als je een paar van deze Common-Mode chokes uit het artikel van @575 wilt, ik heb denk ik nog wel een paar liggen.
(Het duurt wel een weekje voor ze uit Polen aangekomen zijn.)
Toen dit werd gepresenteerd op EMC2016, demonstreerde hij ook metingen van harmonischen, ik herriner me alleen niet of het met deze LISN werd gedaan.

"Stupidity is also a gift of God, but one mustn't misuse it." - Pope John Paul II
blackdog

Honourable Member

Hi, 575

Dank voor de info ga ik straks even helemaal lezen
De Schafner mains monitor krijg ik altijd een onveilig gevoel bij...
Dat komt voornamelijk omdat de weerstanden niet gespecificeert zijn en mensen zonder kennis van zaken dit zo nabouwen met prularia weerstanden, te weinig kruipruimte enz.
Als je het goed doet natuurlijk wel mooi breedbandig!

Hieronde een plaatje van wat "transformatoren" waarmee ik begonen was met testen.
https://www.bramcam.nl/NA/ZMPT101B-Netspanning-Meetsysteem/Te-Testen-Trafos-01.png

Al deze typen, ook de twee links op de foto die ongeveeer de zelfde eigenschappen hebben als die in het artikel dat 575 liet zien doen het niet lekker op de lage frequenties.
Mijn uitgangspunt was netjes de 230V spanning te kunnen meten en ook de vervorming vrij goed te kunnen meten bij deze lage frequenties.
Het zou mooi zijn als mijn trafo ook 10MHz zou kunen doen, maar dat gaat echt niet lukken. :-)
Met de trafo's die ik hier laat zien op bovenstaande foto is zeker meerdere MHz mogelijk maar voor nu hier niet van belang.
Vanavond laat ik wat zien wat de trafo kan wat frequentie karakteristiek betreft, dat is in ieder geval beter dan zijn magere specs.

walkura
Dank voor het aanbod, maar dat is niet nodig, daar de trafo niet beter is dan de gene die ik nu gebruik voor het frequentie gebied waar dit meetapparaatje voor is.

Ik ga nu de de post voorbereiden die laat zien hoe ik het freqientie gebied van de ZMPT101B trafo recht trekt.

Groet,
Bram

Waarheden zijn "Illusies waarvan men vergeten is dat het illusies zijn"

als die in het artikel dat 676 liet zien

En zo meteen hebben we een 767. Maar denk verkeerde toets combinatie.

Leuk dat je aan die liker 2 trafo's heb gemeten ik had ook wel gedacht dat ze zouden moeten werken.

blackdog

Honourable Member

Hi benleentje,

Error is aangepast!
Die trafo's werken wel, maar niet goed vervormingsarm in de lage frequenties.

Groet,
Bram

Waarheden zijn "Illusies waarvan men vergeten is dat het illusies zijn"
blackdog

Honourable Member

Hi,

Nu wat plaatjes die betrekking hebben op de trafo en deze zo recht mogelijk te maken wat frequentie karakteristiek betreft zonder abberaties.
Dat houd ondermeer in dat ik ook nu weer heb gekozen voor mooie blokweergave t.o.v wat overshoot.
Dit is makeklijk aan te passen voro wie een andere keuze wil maken.

Dit is het schema waar al stukjes van te zien geweest is.
Ik heb er voor gekozen de trafo aan de uitgang met 2x 100Ω af te sluiten en het middenpunt aan massa te leggen van de meetversterker.
De versterkertrap heb ik gekozen voor zijn goede commonmode onderdrukking en zijn breedbandigheid en omdat ik twee stuk van die IC's op voorraad heb.
De waarde van de trimpot en R7 is een schatting, de bedoeling is dat als er 230V aan de ingang staat op de uitgang van het IC 2,3V RMS staat bij 50Hz.
Aan de uitgang komt de RMS omzetter en wat filters, verder natuurlijk ook de scoop uitgang.
Er zijn wat kleine condensatoren aangebracht samen met twee ferriet kralen om HF uit de AD8421 te houden.
Deze opset heb ik dus gekozen om een zo hoog mogelijke onderdrukking van stoorsignalen te krijgen.
De 2x 100Ω naar massa aan de uitgang helpt al heel goed voor de paracitaire capaciteiten van de trafo.
https://www.bramcam.nl/NA/ZMPT101B-Netspanning-Meetsysteem/ZMTP101B-PreAmp-01.png

Hoe ziet het een en ander er nu uit als je nog van niets weet van deze trafo zoals ik en je doet een frequentie zweep.

Dit is de trafo aangestuurd door de Audio precision meetset die op 40Ω symetrisch uitgangs impedantie staat ingesteld,
aangesloten op de analyzer ingang via een 1M lange symetrische kabel(ongeveer 100K + 150pF).
Dus gewoon de kale trafo zonder compensatie onderdelen tussen uit en ingang van de analyser, piek van ruim 15dB bij 45KHz.
https://www.bramcam.nl/NA/ZMPT101B-Netspanning-Meetsysteem/ZMTP101B-Measuring-FreqSw-AP-No-Load-01.png

.
Dit is de trafo aangesloten zoals in de datasheet staat aangegeven voor 230V gebruik, 200K totaal weerstand (R1+R2)aan de 230V kant en ik heb gekozen voor 200Ω afsluitweerstand(R4+R5).
Nu is er sterke opslingering rond de 87KHz en door de afsluitweerstand van 200Ω doet de meetkabel capaciteit en de ingangs eigenschappen van de Analyser niet meer mee.
https://www.bramcam.nl/NA/ZMPT101B-Netspanning-Meetsysteem/ZMTP101B-Measuring-FreqSw-AP-200K-200Ohm-Load-01.png

.
Dit plaatje laat zien dat aan de 230V kant van de trafo nu een 10K weerstand(R3) is geplaatst, dat geeft een heel andere karateristiek, er is totaal geen opslingering meer, maar een rustige afval vanaf 15Khz.
https://www.bramcam.nl/NA/ZMPT101B-Netspanning-Meetsysteem/ZMTP101B-Measuring-FreqSw-AP-200K+10K-200Ohm-Load-01.png

.
En dit is de frequentie karakteristiek als de twee 27pF condensatoren(C1+C2) over de twee 100K weerstanden geplaatst zijn.
En dit geeft de indruk van de frequentie karakteristiek als het geheel is afgeregeld op een blok zonder abberaties.
-1dB = 76Khz, -2dB = 120KHz en -3dB = 150Khz
https://www.bramcam.nl/NA/ZMPT101B-Netspanning-Meetsysteem/ZMTP101B-Measuring-FreqSw-AP-200K+10K+27pF-200Ohm-Load-01.png

.
Zo ziet de blokweergave van 10KHz er dan uit, als de trafo is afgeregeld op minimale abberaties.
https://www.bramcam.nl/NA/ZMPT101B-Netspanning-Meetsysteem/Tuning-Trafo-2x30pf+trimpot-Vlak-Freq-02.png

.
Dit zijn de componenten die ik had aangschaft om te gebruiken aan de 230V kant.
De onderdelen zijn bedoeld om te werken onder hoge spanningen zodat ik een veilige marge heb.

De nu gebruikte weerstanden zijn 100K en zijn van Vishay PR03, ze zijn 3-Watt, 250PPM, en mogen gebruikt worden tot 750V.
De condensatoren van 27pF en max 3KV werkspanning, zijn ook van Vishay en zijn uit de 564R series.
https://www.bramcam.nl/NA/ZMPT101B-Netspanning-Meetsysteem/230V-Componenten.png

De frequentie karakteristiek is aan te passen door R3 in het schema b.v. 8K2 en een 5K trimpot te nemen, en dan met een blokgolf van zeg 10K uit je generator
de uitgang te trimmen op een vlakke responce of op een blokweergave zonder overshoot.
Als je naar de waarden kijkt aan de ingang van de trafo, dus de 2x 100K en de 27pF condensatoren, dat weet je ook dat je zorgvuldig je opbouw moet kiezen,
natuurlijk wat betreft de veiligheid maar ook naar de capaciteiten van de manier hoe je het opbouwd.
Ik heb getest met compensatie condensatoren tussen de 22 en 33pF en dit dus samen met ongeveer 10K voor R3 ((9K53 optimaal bij mijn ~27pF condensatoren)

Door mijn ervaring met meetsystemen waar veel commonmode onderdrukking noodzakelijk is, heb ik hier gekozen voor deze opstelling om de commonmode zo hoog mogelijk te maken.
De bedoeling is een universeel meetsetje voor direct aan het 230V net te meten, of via een 230V schone generator (Versterker + trafo) zodat ik meet wat ik wil en niet dat mijn meting om zeep wordt geholpen door commonmode problemen als er veel signaal uit b.v. SMPS voedingen aanwezig zijn.

Binnekort zal ik een blokschema maken van de filtering die ik wil gaan toepassen in dit meetsysteempje.
Nog veel om over na te denken en te beslissen...

Shoot,

Groet,
Bram

Waarheden zijn "Illusies waarvan men vergeten is dat het illusies zijn"

-3dB = 150Khz

Niet slecht dat is meer dan ik had verwacht.

Interessant onderwerp met veel info, de details laat ik even voor bij gaan, maar dit viel me op :

Op 16 april 2020 16:29:50 schreef blackdog:
.
Het is voor mij onbegrijpelijk waarom de trafo op het printje niet een kwart slag gedraaid is

Zou dat met het magnetische strooiveld te maken kunnen hebben ?

blackdog

Honourable Member

Hi Kees frees,

Uhm, een kwart slag draaien van het trafotje zou het printje iets langer maken, maar dat is maar 2,5mm.
Ik kan mij niet goed voorstellen dat die iets langere maat een kosten probleem zou zijn.

Veiligheid gaat bij mij altijd voor, maar de ontwikkelaar denkt daar blijkbaar anders over.

Groet,
Bram

Waarheden zijn "Illusies waarvan men vergeten is dat het illusies zijn"

In de trafo zitten de 2 spanningen nog veel dichter bij elkaar, maar dan met isolatie, als dat het punt is dan zou het te doen zijn om de print plaatselijk in te smeren met "iets".

blackdog

Honourable Member

Hi Kees frees,

Zover ik weet, gebruiken ze wel eens Ooievaarskuitenvet hiervoor 8)7

Groet,
Bram

Waarheden zijn "Illusies waarvan men vergeten is dat het illusies zijn"

Er straat toch ook maar iets van 11V over de transformator? Uitgaande van jouw schema. De enkele weerstand i.p.v. 2 en dan 1 links en rechts vind ik veel erger.

Een twee kamer transformator is m.b.t. veiligheid beter maar heeft waarschijnlijk een lagere bandbreedte.

blackdog

Honourable Member

Morge...

benleentje
,
Over de trafo staat bij 230V netspanning rond de 230mV, net zo als de spanning aan de uitgang van de trafo.
Dit is niet helmaal precies zo i.v.m. het trimmen van de frequentie responce en de verliezen in de trafo.
Daarom is er een gain trimpotmeter op genomen in het versterker trapje om voor de netspannings meter op 2,3V uit te komen.
De 2,3V is ook gunstig voor de filters die er nog bij komen betreffende de S/N verhouding.
Ik heb met dit signaal niveau meer keuzes wat betreft de waarden van de filter componenten.
Dan kan ik in het filter programma kiezen voor de "midden" stand wat meestal beter uitkomt wat de componenten waarde betreft.
Bij de breedband stroomtrafo het zuster projectje heb ik gekozen voor "lage ruis" dat levert dan lage waarden van de weerstanden op en soms wat grote condensatoren.
Ik denk dat het jullie wel duidelijk is dat er zeer veel afwegingen nodig zijn als je een meetapparaatje ontwikkeld. ;)

rbeckers
Ha die Rene!
Klopt, aparte kamers geeft meer spreidings zelfinductie maar ook minder capaciteiten tussen de wikkelingen en dus ook meer veiligheid.
Het is iedere keer weer waar je de balans legt als trafo wikkelaar.
En dan heb je altijd van mensen die je product ver voorbij het normale frequentie bereik trekken zoals ondergetekende. :+

Ik heb ginteren nog twee van de commonmode spoeltjes getest met 2x 47K aan de 230V kant met ongeveer de zelfde compensatie techniek.
Dat was niet echt een succes, eerst het artikel van 575 nog een keer goed lezen en dan kijken of ik met zijn spoel het hoge bereik mooi kan krijgen.

Natuurlijk werkte het wel, maar ik hou niet van "ringing" abberaties dus, de grootste trafo was 22mH.
Ik haalde met wat tuning iets meer dan 7MHz bij -3dB met de "575" methode.
Alleen heb ik mijn bedenkingen boven de zeg 5MHz betreffende de opbouw in het doosje wat ze laten zien in het artikel zoals alles tegen elkaar geplakt zit.

Groet,
Bram

Waarheden zijn "Illusies waarvan men vergeten is dat het illusies zijn"