Лабораторный электролизер

Добрый день. Пожалуйста помогите решить проблему, очень сильно нужно.

Имеется лабораторный электролизер, постоянный ток, в качестве источника питания используется UNIV-100A/12В (высокочастотный инверторный источник питания, выпрямитель, источник тока/напряжения):
Напряжение питающей сети: однофазное; 220В ±10%; 50Гц
Номинальный выходной ток: 100А
Номинальное выходное напряжение: 12В

Система управления установкой построена на базе ПЛК от ОВЕН, на ПК выводится SCADA, задается ток электролиза и отображается текущее напряжение (до 0,01 В, частота регистрации 0,5 Гц).
Ток задается до 35 А, напряжение чаще всего от 3 до 6 В, однако бывают редко ситуации, когда возникают скачки до 12 В (связаны скачки с поведением электродов).

Задача:
Надо провести спектральный анализ напряжения (быстрое преобразование Фурье в labview), чтобы попробовать интерпретировать процессы в электролизере, для этого использую АЦП NI 6009 в дифференциальном режиме измерения AI0 и AI4, делитель напряжения (2 резистора по 10 кОм, делят напряжение в 2 раза) и стабилитрон на 9 В и экранированный провод МГТФЭ.
Собрала схему (прикладываю), подключила измерительную цепь, сбор данных делала через SignalExpress для начала.
Но высокочастотный инверторный источник питания по всей видимости ушел в защиту и отключил напряжение на установке.
Подскажите, пожалуйста, у меня где то ошибка в схеме? Или схема правильная, но UNIV-100A/12В все равно будет уходить в защиту? Почему так происходит?


Я понимаю, что результат анализа будет искажен, т.к. используется высокочастотный инверторный источник питания, но разве нельзя использовать фильтр чтобы обрезать эти высокие частоты?

0

Сообщение от i8085 1. Какой у вас мультиметр? 2. Вы измеряете на отключённой ото всего плате, как на вашем фото, или эта плата подключена к установке?

1. самый обычный мультиметр за 700 руб с озона, DT9205А.
2. на отключенной ото всего плате, как на фото

0

Сообщение от SSSprinter DT9205А. на отключенной ото всего плате, как на фото

Тогда вариантов два. Неисправен либо ваш мультиметр, либо стабилитрон или резистор на плате. При такой проверке ничего "плавать" не должно, должны чётко стоять одни и те же показания.
Кроме того, на вашей плате установлены точные резисторы номиналом 10 кОм (маркировка 4 цифры, ряд Е96, отклонение не хуже 1%). Не может быть у этого резистора 13,3 кОм (отклонение 25% от номинала), даже если измерять вашим тестером, имеющим точность 2%.

Разве что только если вы пальцами за иголки щупов держитесь.
Попробуйте ещё раз другим тестером или найдите любой другой стабилитрон (или даже диод) и попробуйте померить его.
Если убедитесь, что тестер исправен и руками щупов не касаетесь, то неисправен резистор и/или стабилитрон. Хотя есть ещё вариант - плохая "плавающая" пайка, плохой контакт где-нибудь, например в разъёме тестера, в щупе и т.п..

1

Сообщение от i8085 Попробуйте ещё раз другим тестером или найдите любой другой стабилитрон (или даже диод) и попробуйте померить его.

попробовала другим мультиметром, ANENG SZ02:
3,270 кОм - если + мультиметра к - платы делителя
и 10,02 кОм - если + мультиметра к + платы делителя.

при измерении 1ым мультиметром, действительно, пальцами касалась щупов, вспомнила.

Стабилитрон на всякий случай заменила на плате, на идентичный.

Кстати, при подключении правильной полярности к электродам электролизера (момент 3 на графике), были искры, а перед этим, когда подключила правильно, искр не было. Это может о чем то говорить?

0

Да, ещё заметил:

Сообщение от SSSprinter при подключении + мультиметра к выходу - делителя, и - мультиметра к + делителя ...

На вашей плате нет штырька с выхода "+" (среднего).

Есть штырёк с выхода "S". Вы подключаете куда, к среднему контакту этого штыревого разъёма (обозначенного "+"), тыкая щуп прямо в площадку на плате?

Уточните.
И измеренные цифры с полярностью подключения не сходятся. Если всё так, как вы пишете, то получается, что ко всему прочему ещё и стабилитрон запаян неправильно.

Возьмите бумажку, карандаш и тестер в режиме "прозвонки", внимательно посмотрите и зарисуйте, с чем на плате соединён каждый контакт штыревого разъёма и винтовой клеммы. В общем, срисуйте с платы электрическую схему, обозначив на ней позиционные обозначения элементов и названия контактов разъёмов.

1

SSSprinter, объясниться не получается. Давайте вы нарисуете схему этой платы со всеми обозначениями, сверив, как она собрана.

1

Сообщение от i8085 На вашей плате нет штырька с выхода "+" (среднего). Есть штырёк с выхода "S". Вы подключаете куда, к среднему контакту этого штыревого разъёма (обозначенного "+"), тыкая щуп прямо в площадку на плате?

среднему контакту, который на плате обозначен +, вообще не подходит дорожка, + является тот контакт, который обозначен "S".

Сообщение от i8085 SSSprinter, объясниться не получается. Давайте вы нарисуете схему этой платы со всеми обозначениями, сверив, как она собрана.

0

Сообщение от SSSprinter + является тот контакт, который обозначен "S".

В электронике не может быть ничего "приблизительно-неточного". Такое просто не будет работать, а при объяснениях приведёт к непониманию.

На схеме вы забыли обозачить R1 и R2.
Выглядит всё правильно и соответствует самой первой схеме, осталось проверить второе сопротивление, включив тестер между контактом "S" штыревого разъёма и "VCC" клеммника.

1

Сообщение от i8085 На схеме вы забыли обозачить R1 и R2. Выглядит всё правильно и соответствует самой первой схеме, осталось проверить второе сопротивление, включив тестер между контактом "S" штыревого разъёма и "VCC" клеммника.

Измерила. 10,02 кОм

0

Сообщение от SSSprinter при подключении правильной полярности к электродам электролизера (момент 3 на графике), были искры, а перед этим, когда подключила правильно, искр не было.

Перечитал несколько раз...
Два раза подключили одинаково, в правильной полярности, и первый раз искр не было, а во второй - были искры, так?
Получается что во второй раз что-то изменилось в монтаже установки. Например, пили чай, и ложечка случайно попала на какие-то клеммы.
Не заморачивайтесь пока. Вам ещё выяснять, куда там всё-таки подключена "земля" у UNIV-100A/12В, если она вообще у него есть.

Сообщение от SSSprinter Измерила.

"U=9,1В" - это вы измерили, или это просто заявленный параметр стабилитрона?
Если хотите, и у вас есть лабораторный источник питания, на котором можно выставлять напряжение от 0 до 15 или более вольт, то можете проверить и фактическое напряжение стабилизации этого стабилитрона.

1

Сообщение от i8085 при подключении правильной полярности к электродам электролизера (момент 3 на графике), были искры, а перед этим, когда подключила правильно, искр не было. Перечитал несколько раз...

да, извините:
подключала 2 раза:
момент №2 на графике: подключила неправильно полярность, т.к. на плате под клеммами дорожки меняются местами, дорожка от GND проходит в нижней части платы делителя,
дорожка от VCC проходит в верхней части платы делителя.
при подключении клещей к электродам искр не было.
Напряжение на графике с 6009 составило -600 мВ.

момент №3 на графике: подключила правильно, анод (+) электролизера к VCC, катод (-) электролизера к GND.
При подключении клещей к электродам были искры, график напряжения отобразился правильно 3,4 В после делителя, но на электролизере напряжение или ток упали в 0.

Сообщение от i8085 "U=9,1В" - это вы измерили, или это просто заявленный параметр стабилитрона?

заявленный параметр стабилизации напряжения стабилитрона.

0

Пока что имеем:
Схема платы датчика исправна. Коротить выход источника питания UNIV-100A/12В она не могла. Но у неё есть соединение клеммы "GND" с контактом разъёма "-". Может быть, что выход "CURR" блока питания UNIV-100A/12В, подключённый к клемме "GND" платы датчика, не должен соединяться с цепью, подключённой к контакту "GND" разъёма платы датчика. Тогда при подключении датчика и возникает "неправильное" соединение.
Чтобы это проверить, установить, как там должно быть, придётся как-то восстановить и нарисовать схему установки целиком.

Ну а что касаемо привязки дифференциальных входов АЦП к "земле", то раз используете эту плату, то всё-таки нужно поставить хотя бы один резистор на "землю" платы АЦП. Например, 10-50 кОм с точки "-". Второй вход будет привязан к "земле" через резисторы платы датчика.

Ну а куда подключены внезапно из ниоткуда появившиеся клещи, думаю не только один я не знаю.
Хотя весна ведь, они отовсюду уже повылезали, клещи эти...

1

Сообщение от i8085 Ну а что касаемо привязки дифференциальных входов АЦП к "земле", то раз используете эту плату, то всё-таки нужно поставить хотя бы один резистор на "землю" платы АЦП. Например, 10-50 кОм с точки "-". Второй вход будет привязан к "земле" через резисторы платы датчика.

да, при следующем эксперименте добавлю резистор на 47 кОм между контактом AI0+ и контактом GND на NI 6009
и резистор на 47 кОм между контактом AI4- и контактом GND на NI 6009

Добавлено через 2 минуты

Сообщение от i8085 Ну а куда подключены внезапно из ниоткуда появившиеся клещи, думаю не только один я не знаю. Хотя весна ведь, они отовсюду уже повылезали, клещи эти...

да, использую автомобильные клещи (для аккумулятора) для подключения делителя к токоподводам электродов.
они очень хорошо держатся, т.к. диаметр токоподводов большой.

0

Сообщение от SSSprinter добавлю резистор на 47 кОм между контактом AI0+ и контактом GND на NI 6009 и резистор на 47 кОм между контактом AI4- и контактом GND на NI 6009

Тогда сопротивление R2 будет не 10,0, а 9,04 кОм - добавленные резисторы окажутся подключёнными параллельно R2. Плата датчика будет немного врать. Коэффициент деления будет не 2,0, а 2,14.
Лучше поставить только один резистор 47-100 кОм, только с одного входа. Тогда на коэффициент деления он влиять не будет. Другой вход будет соединён с "землёй" через R1R2 и этот дополнительный резистор. Строгая симметричность входов в вашем случае не требуется и ни на что не повлияет.

Добавлено
Или ещё лучше, поставить два резистора, но второй не на AI0+, а на второй вход платы датчика, тоже прямо с клеммы. Такое подключение на коэффициент деления влиять вообще не будет, а то, что второй вход будет соединён с "землёй" ещё и через R2, - не имеет значения.

1

Сообщение от i8085 Тогда сопротивление R2 будет не 10,0, а 9,04 кОм - добавленные резисторы окажутся подключёнными параллельно R2. Плата датчика будет немного врать. Коэффициент деления будет не 2,0, а 2,14. Лучше поставить только один резистор 47-100 кОм, только с одного входа. Тогда на коэффициент деления он влиять не будет. Другой вход будет соединён с "землёй" через R1R2 и этот дополнительный резистор. Строгая симметричность входов в вашем случае не требуется и ни на что не повлияет.

Добрый день.
Собрала поэтому еще одну схему делителя с подстроечным резистором на 10кОм, чтобы можно было точно подобрать коэф.делителя. Просто замерила мультиметром напряжение на подключенной батарейке, и подкрутила винт до тех пор, пока не signalexpress (по, к которому подключила ni 6009) не покажет значение ровно в 2 раза меньше. Также подключила 2 резистора по 67 кОм на gnd, как Вы и советовали.
Спасибо Вам за рекомендации!
Прикладываю фотографии схемы и подключения.





Слева полученный сигнал напряжения, справа частотный анализ быстрое преобразование Фурье, в программе signal express от Labview.
Я понимаю, что график напряжения выглядит таким образом, т.к. в качестве источника питания используется UNIV-100A/12В - высокочастотный инверторный источник питания.
Скажите, пожалуйста, можно ли при помощи фильтра низкий частот (RC) избавиться от этих колебаний? И как подключить RC фильтр, если я подключаю АЦП NI 6009 в дифференциальном режиме?
как правильно рассчитать RC фильтр?
Дело в том, что мне нужно анализировать шумы напряжения электролизера, связывать это с физическими процессами внутри него, а получается так, что наблюдаю очень сильные высокочастотные шумы

0

Сообщение от SSSprinter мне нужно анализировать шумы напряжения электролизера, связывать это с физическими процессами внутри него, а получается так, что наблюдаю очень сильные высокочастотные шумы

Если частотные спектры шумов накладываются, то никаким фильтром на входе, когда шумы уже суммированы, вы их не разделите.
Задача решается только в комплексе. Надо исключить попадание мешающего шума в измерительный тракт.
Если шум вызывает источник питания, фильтровать надо на его выходе и питать всю схему, включая мощную часть, "чистым" напряжением. Возможно и экранирование придётся применить.

1

SSSprinter, если у вас мощная токовая нагрузка, то нужен не RC, а LC фильтр.
Грубо говоря, нужен дроссель или, по-другому, реактор. Вы снимаете только напряжение с электролизера? По-моему, ток более информативен. См. полярографию.

1

Сообщение от i8085 Если частотные спектры шумов накладываются, то никаким фильтром на входе, когда шумы уже суммированы, вы их не разделите. Задача решается только в комплексе. Надо исключить попадание мешающего шума в измерительный тракт. Если шум вызывает источник питания, фильтровать надо на его выходе и питать всю схему, включая мощную часть, "чистым" напряжением. Возможно и экранирование придётся применить.

Добрый день.
Все-таки мне не дает это покоя.
Скажите, пожалуйста, почему нельзя избавиться от высокочастотного шума (у блока питания UNIV-100A/12В импульсная составляющая постоянного выпрямленного напряжения на выходе имеет частоту 35 kHz) фильтром низких частот?
Тем же RC фильтром? Ведь есть же такие работы, когда высокочастотную составляющую убирают фильтром низких частот, и анализируют уже отфильтрованные значения.

И еще, подскажите, пожалуйста: в программе, в которой я анализирую результаты (DIAdem от National Instruments), имеется цифровой фильтр LowPass, тип фильтра - FIR или IIR (я выбирала FIR).
Вообще использование такого цифрового фильтра равносильно применению RC фильтра низких частот?

Из сети справка:
FIR Finite Impulse Response Без фазовых искажений, точнее, но тяжёлый
IIR Infinite Impulse Response Быстрый, компактный, но даёт фазовые искажения

Результаты я получила, но вопрос в том, насколько они правильные, учитывая Ваше мнение.

Сообщение от u235 SSSprinter, если у вас мощная токовая нагрузка, то нужен не RC, а LC фильтр. Грубо говоря, нужен дроссель или, по-другому, реактор. Вы снимаете только напряжение с электролизера? По-моему, ток более информативен. См. полярографию.

Мне нужно именно напряжение анализировать.
А как понять, в каких случаях будет эффективен LC фильтр, а не RC?
блок питания имеет импульсную составляющую постоянного выпрямленного напряжения частоту 35 kHz.

Мне нужно анализировать частоты до 1-2 Гц.

0

Сообщение от SSSprinter как понять

считаете свой RC-фильтр, а потом просто умножаете ток, потребляемый нагрузкой, на сопротивление вашего резистора фильтра. получаете число - насколько напряжение на выходе фильтра будет ниже выходного напряжения БП. на основании этого и решаете - подходит вам такой вариант или нет

1

Сообщение от u235 SSSprinter, если у вас мощная токовая нагрузка, то нужен не RC, а LC фильтр. Грубо говоря, нужен дроссель или, по-другому, реактор. Вы снимаете только напряжение с электролизера? По-моему, ток более информативен. См. полярографию.

Спасибо! А использование цифрового фильтра в программе равносильно физическому фильтру?

0

SSSprinter, нет, конечно. Физический фильтр удалит ВЧ помехи физически. А цифровой отфтльтрует только сигнал с датчика, в силовой цепи помехи от этого не исчезнут.

1