Witam wszystkich, mam problem z pomiarem ADC. Wiem że nie używam tutaj procesora atmel, ale piszę tutaj bo już kiedyś uzyskałem pomoc (na codzien używam AVR), a pewnie istota problemu nie zależy od typu procesora.
Buduje urządzienie z modułem ESP8266 + STM8S003F3P6 które będzie miało za zadanie m.in. pomiar napięcia sieci 3x230V oraz przesyłanie wyników + sterowanie urządzeniami.
Generalnie udało mi się już wszystko uruchomić, ale mam problem z pomiarem napięcia sieci 230V.
Na załączonym schemacie przedstawiłem 3 układy wejściowe – na każdym z nich nie umiem poprawnie zmierzyć napięcia – podczas debugowania odczyt adc skacze cały czas od 0 do 1023 (max), i generalnie nie mogę nic sensownego uzyskać. Odczyt adc robię za pomocą skanowania wszystkich wejść, i chyba tutaj jest ok, bo sygnał z potencjometrów odczytuje idealnie.
Najlepsze efekty miałem używając układu 1 – ale stosunek napięcia we do wy nie jest liniowy – czy to może przez diodę? Może problemem jest zasilacz? Może trzebaby połączyć masę z przewodem neutralnym?

Prosiłbym o pomoc, jeśli chodzi o elektronikę jestem początkujący, a ten pomiar adc blokuje mnie.
Dodam tylko że mam tam bardzo mało miejsca + układ ma być tani – niema możliwość zastosowania wzmacniaczy operacyjnych czy transformatorów separacyjnych.
Prosiłbym o pomoc, bo już sobie nie radzę.

Na tym forum nie rozmawiamy o ESP8266

ESP nawet niema na tym schemacie, sprawa dotyczy układów wejściowych ADC.

Nie napisałeś jak i po co chcesz mierzyć to napięcie sieciowe.
To znaczy napisałeś, ale nie te istotne rzeczy

Chcesz oglądać sobie przebieg sinusoidy? Czy interesuje Cię średnie napięcie skuteczne?
Kiedy dokonujesz pomiaru (jak wykrywasz czy sinus na wejściu jest akurat w zerze, czy w maksimum wartości?

Doczytaj o wartościach skutecznych. 230V na multimetrze to właśnie wartość skuteczna. I swój dzielnik napięcia policzyłeś dla 230V, a to duży błąd. Mogłeś usmażyć wejścia procka. Dlaczego? Poczytaj dalej, napisałem w którym z kolejnych akapitów.

Nie masz możliwości pomiaru kiedy napięcie jest ujemne. Z dwóch powodów - masz prostownik jednopołówkowy, a wejście ADC kontrolera i tak nie mierzy wartości ujemnych.

Zakładam więc, że chcesz mierzyć podobnie jak chiński multimetr - średnią wartość skuteczną z, powiedzmy, 1 sekundy. Zakładając sinus na wejściu, bo o true RMS nie ma co tu marzyć.

Do ładowania kondensatora na wejściu używasz prostownika jednopołówkowego. To oznacza, że przez ćwierć okresu (kiedy napięcie wejściowe jest w dodatniej połówce i rośnie, więc pomiędzy 0 i 90 stopni sinusoidy, kondensator ten się ładuje, a prąd ładowania ograniczają rezystory w szeregu na wejściu. Przez następną ćwiartkę napięcie na kondensatorze spada mniej więcej proporcjonalnie do obniżania się napięcia na wejściu. Ale to czary mary, bo inaczej będzie w każdym z układów. Przez pozostałe 1/2 okresu kondensator rozładowuje się przez rezystor połączony z nim równolegle. A ten jest mniejszy niż rezystory które ładują kondensator. Dlatego napięcie na kondensatorze w skrajnych przypadkach może spaść do 0. Ale w układzie 2 nic, oprócz prądu wejściowego ADC, nie rozładowuje kondensatora, tam też pomiar skacze Ci pomiędzy 0 i max? Czy zawsze jest max?

Próbowałeś zwiększyć R29? Powiedzmy 10 krotnie? Zrób szybką próbę. Zmień R1 na 2,2k a R29 na 2,2M

Jakim napięciem zasilasz kontroler? 5V według schematu. I jakie jest napięcie referencyjne przetwornika? Bo napięcie sieciowe po wyprostowaniu może mieć nawet 350V. Przy tym dzielniku który masz (240k i 5,1k napięcie wejściowe na ADC może wynieść 7V - to za dużo, możesz uszkodzić procek. A na pewno nic sensownego nie zmierzysz, bo będziesz miał 1023 w odczycie. Koniecznie to popraw.

Widzę dwie drogi:
1. Dokonywać pomiarów odpowiednio szybko (powiedzmy 1000 razy na sekundę) żeby stworzyć sobie obraz przebiegu napięcia i coś z tego wywnioskować. Wtedy będziesz wiedział kiedy przebieg przechodzi przez 0 i czy kondensator nie jest za duży - bo może ładować się zbyt wolno i nie osiąga napięcia maksymalnego zanim przebieg wejściowy zacznie opadać.

2. Na wejściu z sieci dać prostownik dwupołówkowy (mostek), za nim kondensator na odpowiednie napięcie - stare zasilacze impulsowe są dobrym źródłem elektrolitów 400V. I dopiero takie wyprostowane i odfiltrowane napięcie puścić na dzielnik. A dzielnik policzyć tak, żeby Uwej nie przekraczało Uref przetwornika ADC. Zmniejsz to 5,1k jakoś o połowę.

Martwiłbym się też brakiem izolacji galwanicznej - w razie lipy dostajesz pełne napięcie sieciowe na całym układzie. To nie jest zbyt bezpieczne.

Układy są 3 - bo narysowałem wszystkie jakie testowałem.

Co do dzielnikia, musialem sie pomylić co do wartosci - przy uruchamianiu ukłądu na tyle zwększyłem rezystory żeby przy 230VAC mieć około 4VDC, pomiar zawsze skakał 0-1023.

Więc w pierwszej kolejności zmienię zasilacz na jednopołowkowy, później zmienię rezystory tak jak wspomniał @ezgman.

Czyli rozumiem że układ nr. 1 jest najbardziej poprawny do moich zastosowań - chcę "mierzyć jak chiński miernik".

Czyli reasumując:

-Układ nr 1
-Zasilacz z prostownikiem jednopołówkowym
-masa układu połączona z przewodem neutralnym

-Zmniejszenie R1 na 2,2k a R29 na 2,2M

Odważny jesteś. Ile napięcia masz na wejściu 7805?

_________________
Pomóżcie mi stanąć na nogi

W tej chwili nie sprawdzałem, ale właśnie obawiam się ze z zasilaczem z prost. jednopołówkowym będę miał za małą wydajność prądową.

EDIT, a już wiem że chodzi o brakującą zenerkę, w rzeczywistym układzie oczywiście jest, ten schemat to taki na szybko.

Zasilacz beztransformatorowy to kiepski pomysł przy pomiarach ADC. Z doświadczenia wiem, że ważna jest jakość napięcia zasilania i, szczególnie, napięcia odniesienia (w tym przypadku to jedno i to samo).
A jednopołówkowy zasilacz wprowadzi takie tętnienia, że głowa boli...
Skorzystałbym raczej z dobrze filtrowanego zasilacza impulsowego. Albo trafo, jeśli ktoś woli...

Oczywiście masa układu i N powinny być wtedy połączone, tak jak napisano.

Ale ja bym zrobił to tak:


Za zasilaczem dodatkowo stabilizator liniowy. Wiem, że są stabilizowane zasilacze 5V, ale w przypadku impulsowych często są strasznie zaśmiecone. Stabilizator liniowy zmniejszy szum.

W układzie pomiaru za dzielnikiem można dać dodatkowe filtrowanie, dławik + kondensator, ale trzeba byłoby poeksperymentować, najlepiej używając oscyloskopu

Nadal boli mnie brak separacji galwanicznej pomiędzy siecią a mikroprocesorem, ale to już decyzja autora układu