Uno strano oscillogramma

[ginfizz]

Salve,
vorrei realizzare un circuito che accenda una serie di 10 led in proporzione alla corrente che transita sulla linea principale a 230 V dell'alimentazione di casa.
Per prima cosa ho affrontato il problema del sensore di corrente, e ispirandomi ad un circuito
visto su http://digilander.libero.it/i2viu/varisch4.html#tempo , progetto "SENTE LA CORRENTE DI LINEA" ho utilizzato il nucleo in ferrite (presumo, perche' quello a mia disposizione e' incapsulato nella plastica) di un differenzale fuori uso.
Come primario ho lasciato le tre spire originali da 1,5 mm , e come secondario cinque spire di filo sottile isolato.
Ho fatto passare 3,5 ampere alternati attraverso le spire del primario alimentando una stufa elettrica, e collegato l'oscilloscopio al secondario.
Con mia sorpresa l'oscillogramma risultante e' il seguente:


Come si vede le semionde sono state sostituite da sottili picchi positivi e negativi.
Nella foto manca un picco positivo due divisioni a sinistra del bordo destro dell'oscilloscopio, perche' evidentemente al momento dello scatto il pennello stava ritracciando.
La base tempi era 5 mS per divisione e la sensibilita', se ben ricordo, 0,5 V per divisione.
Inoltre il dispositivo non si e' dimostrato lineare, perche' facendo transitare 9 ampere l'ampiezza dei picchi e' arrivata a 5,5 divisioni invece delle 9 previste.

Perche' appaiono dei picchi cosi' sottili ?
Approfitto dell'occasione per dare gli auguri di Buon Anno a tutti.

[ginfizz]

Ho provato stasera a modificare il primario mettendo una mezza spira soltanto (cioe' in pratica un filo che attraversa il nucleo) ma la forma dei picchi non si e' modificata, e' solo diminuita la loro ampiezza. E purtroppo la linearita' non e' migliorata.
Ho l'impressione che dovro' utilizzare un altro sistema di rilevazione della corrente.

[BrunoValente]

Ciao e auguri a tutti.
Il trasformatore di corrente che hai usato non può trasformare la sinusoide in picchi, forse la tua stufa ha un circuito elettronico a triac che serve a regolare la temperatura e i picchi che vedi sono dovuti alle commutazioni del triac. Molto probabilmente la sinusoide è presente nel tuo oscillogramma ma ha un'ampiezza molto bassa e non la vedi con la sensibilità verticale impostata a 1/2 volt per divisione.

[ginfizz]

Ciao Bruno,
grazie per il tuo intervento.
Ho provato con la lampadina da 100 W, e connettendola alle tre spire del primario ottengo sempre dei picchi da 0,6 volt. Con una lampadina da 40 W ottengo 0,4 V quindi anche cosi' non c'e' linearita'.
Ho comniciato a pensare a cose strane ed ho scollegato il trasformatore, ho quindi usato una resistenza di basso valore in serie alla lamapadina e connesso l'oscilloscopio ai capi della resistenza, ottenendo finalmente le mie brave perfette sinusoidi.
Quindi la responsabilita' dovrebbe essere tutta nel nucleo usato.
Per completezza aggiungo che il differenziale era un C16 della BTicino per uso domestico e che nel nucleo ho lasciato le altre tre spire dell'altra meta' dell'avvolgimento non connesse a nìulla: ma escludereri spire in corto perche' il filo smaltato e' in ottime condizioni. Ho anche provato a connettere il carico all'altro semi avvolgimento ottenendo risultati uguali.

A questo punto come sensore di corrente cosa suggeriresti ? Un nucleo di un piccolo trasformatore con poche spire ?

[Domenico]

Quello che hai costruito dovrebbe essere un TA.
Lo hai caricato al secondario con una resistenza?
Nel link che hai indicato si vede una 4K7 che è l'ingresso dell'operazionale.
Prova a rifare i rilievi con l'oscilloscopio mettendo in parallelo al secondario una resistenza, dovrebbe funzionare.
Domenico.

[ginfizz]

Quello che hai costruito dovrebbe essere un TA.
Lo hai caricato al secondario con una resistenza?
Nel link che hai indicato si vede una 4K7 che è l'ingresso dell'operazionale.
Prova a rifare i rilievi con l'oscilloscopio mettendo in parallelo al secondario una resistenza, dovrebbe funzionare.
Domenico.

Grazie per il contributo. Ho provato con diverse resistenze di carico, fino ad arrivare a 82 ohm, ma niente da fare: la forma d'onda non e' cambiata. Ma la cosa curiosa e' che l'ampiezza dei picchi e' rimasta invariata anch'essa: sempre 0,4 V con il carico da 40 W, sia a vuoto (con il solo oscilloscopio collegato) sia caricando il secondario con 82 ohm.
PS: con 10 ohm 0,3 V

[ginfizz]

Bravo Domenico: caricando con 1 ohm il secondario si ottiene una perfetta sinusoide con basse correnti sul primario (con le lampadine) mentre con alte correnti appaiono di nuovo i picchi.
Pero' passando da 0,43 A a 3,3 A l'assorbimento aumenta di 7 volte, mentre l'ampiezza dei picchi aumenta di solo 3 volte. Quindi persiste la mancanza di linearita'.
Ho provato a questo punto ad avvolgere 20 spire sul secondario, e cosi' facendo si ottiene una parvenza di sinusoide anche ad alte correnti, ma e' continuata la mancanza di linearita'.
Ad ogni modo per la mancanza di linearita' penso che questo tipo di nucleo non sia adatto per la mia applicazione, a meno che qualcuno non abbia un'idea.

[Domenico]

Sto facendo anch'io delle prove, il problema mi ha incuriosito non poco.
Non vorrei che ci frega la corrente magnetizzante del nucleo che va a falsare la misura.
Probabilmente la strada da percorrere, con correnti da misurare così basse, è quella di aumentare le spire al primario e di conseguenza anche quelle al secondario per mantenere lo stesso rapporto di trasformazione.
I TA usati in campo industriale funzionano con una spira sola che normalmente è costituita da un sbarra di rame ma le correnti in gioco sono di centinaia di A.
Poi non vorrei che usassero materiali magnetici di tipo speciale...
Comunque non appena ho qualche risultato interessante dalle mie prove ti faccio sapere.
Domenico.

[BrunoValente]

Sto pensando che il TA di un interruttore differenziale è fatto per lavorare con correnti di qualche decina di mA al primario, quindi molto più basse di quelle in questione.
E' vero che nel primario scorre la corrente del carico che in un interruttre differenziale domestico può arrivare ad una ventina di amper ma il primario è costituito da due avvolgimenti identici in controfase e quindi gli effetti magnetici dovuti alla corrente di carico si annullano completamente tranne quando c'è una perdita verso terra. In definitiva il campo magnetico per cui è dimensionato il nucleo è quello prodotto dalla sola corrente di perdita che è di qualche decina di mA.
Può darsi che il nucleo saturi appena il valore della corrente supera qualche decina di mA e quindi può darsi che, quando lo si fa lavorare con una corrente molto più alta di questi valori, per quasi tutto il periodo il nucleo sia saturo tranne che per un piccolo intorno ai passaggi per lo zero e quindi solo ai passaggi per lo zero si induce tensione al secondario producendo i picchi.
Penso che sia inutile cercare di sfruttare i picchi che, se il nucleo è saturo, ovviamente non sono correlati linearmente all'intensità della corrente che circola nel primario.
Forse è il caso di fare delle prove con correnti di pochi mA.

[ginfizz]

Eh, Bruno, penso che ci hai azzeccato .
Domani, lavoro permettendo, provo a fare le misurazioni utilizzando i due canali dell'oscilloscopio: il primo collegato come ho gia' fatto, il secondo ai capi di una resistenza di piccolo valore messa in serie al carico.
Ci si risente domani notte

Per Domenico: come gia' detto il differenziale e' per uso domestico, quindi adatto per quelle correnti che ho usato. Ma probabilmente quel nucleo e' adatto per basse correnti, dove effettivamente ho notato, con l'ultima prova con la resistenza da 1 ohm, una parvenza di linearita', forse perche' il nucleo non era ancora saturo.