電流センサーの取り込みについて

質問

電流センサーは千石電商さんで販売されているSCT-013-030を購入しました。
これをACラインの片側に挟み込みその出力をArduinoUnoに取り込もうとしています。
このセンサー出力は最大30Aが流れたとき1Vの出力が得られるものです。
当然クランプしたACを計測しているので出力もACで出力されているのをオシロで確認しました。
Arduinoに直結して＋出力部分を取り込むことは可能なのですが正弦波のピークを取り込むのは
容易ではありません。
そこで何かしらの回路を設けてACをDCに、出力を1VMaxを5VMaxに増幅した
電圧値を取得したいと考えています。
色々と文献をあたるとオペアンプを使用しているものを見つけたのですが
当方デジタル回路は得意とするもののアナログ回路は全くわからない状態で、とん挫しています。
優先順位としては
1．とにかく安く
2．入手しやすい汎用部品で
3．部品点数はより少なく
4．ある程度精度の出せる(厳密に測ろうと思うととことん追求されそうなので）
ような回路の参考例を教えて頂ければと思います。
当方秋葉原には通える範疇にいますのでそこで買えそうなもので構成を
考えて頂けると助かります。
宜しくお願い致します。

回答No.3

xpopo · ベストアンサー

今晩は。

＞１．R2,R3の意味
＞　　恐らく増幅率を決める数値がこの抵抗だと思っています。
＞　　実は手持ちの抵抗が数点しかないのでこれに近い数値(5Vを超えない範囲で)を
＞　　R1と見比べながら可変しても問題ないのでしょうか？
＞　　（手前でもLTspiceで検証してみます）

回答＞　それで問題ありません。提示の回路では入力のピークが１Ｖの時に出力ＯＵＴ電圧がちょうど５Ｖになる条件で設定しただけですからＯＫです。

＞２．同じくR5の意味
＞　　U2の発振防止という意味ですがこの数値もある程度（程度がわからないのですが）
＞　　変更しても構わないのでしょうか。

回答＞　提示した回路定数ではちょっとオーバーシュートが出てますので見直しました。C2を2.2nFに、R5を1kΩにしたほうが良さそうです。この場合、抵抗の値は倍から半分の範囲で選べば問題ありません。コンデンサC2も同様です。

＞３．C1の部品について
＞　　これは電界コンデンサでも問題ないのでしょうか。
＞　　いまだに電界コンデンサと積層コンデンサなどの違いが判らないのですが
＞　　（更に言うとなぜ電界コンデンサに極性があるのか疑問です）
＞　　4.7uというとかなり大きいですよね？

回答＞　C1は電解コンデンサでも可です。値は1uFあたりが下限だと思います。

＞４．リセット回路について
＞　　ピーク検出回路につきものですがどこかでリセットを行わないと
＞　　ホールドされてしまいその時点の値が測れないと思います。
＞　　C2で保持していると思われるのですがどこで逃がすのがベストなのでしょうか
＞　　R5とC1の接点から新規に部品追加で2SC1815のコレクタへ。エミッタ接地でベースを
＞　　マイコンでコントロール。と予想しているのですがあっているでしょうか。

回答＞リセット回路は追加したほうが良さそうですね。リセットのタイミングは任意でパルス幅を1msec程度としてピーク値のサンプリングはリセット終了後20msec以上経過後に行えば確実かと思います。

　リセット回路を追加した場合の回路と動作をLTSpiceで作ってみましたので下記に添付します。

　　こちら　→　http://yahoo.jp/box/3662Ps

図の回路で抵抗R6はリセット時OPアンプの出力をQ1でショートされますのでOPアンプの保護用に追加します。

回答No.2

xpopo

今晩は。

＞ありがとうございます。
＞ただ部品点数がかなり多い感じが致します。
＞単電源12Vは用意できるのですがこれだけの部品点数をArduinoシールド
＞（およそ45mm×55mm）に乗せるとなると相当細かくなるか入りきらない可能性があります。
＞もう少し簡略化することは可能でしょうか。
＞それと入力は0Vから1VppMaxの50HzSin波です。

＞皆さんに習いLTspiceでxpopoさんの絶対値回路の半分（？）まで書いてみました。
＞http://yahoo.jp/box/sBt1ff
＞単電源、5Vまでは分かったのですが平滑回路の部分がわかりません。
＞C1を大きくすれば振れは少なくなるのですが応答速度が良くありません。
＞やはり次段を考えるべきでしょうか？はたまたこの回路を工夫して平滑化する事は
＞可能なのでしょうか。ご検討宜しくお願い致します。

回答＞　部品点数が多すぎるということで、回路を簡略化してみました。
　　こちら　→　http://yahoo.jp/box/MFYDS5

　最初に提示した回路は入力信号のプラス側とマイナス側の両方のピークを検出するように構成してましたが、部品点数を減らすためにマイナス側のピークだけを検出するように変更しました。
　オペアンプU2の回路はピークを保持する回路です。この回路で抵抗R5とコンデンサC2はオペアンプの発振防止用に必要ですので必ず必要です。それからこのピーク保持回路の後ろにあったボルテージバッファは部品点数削減のために削除しましたのでOUTはとてもインピーダンスが高くなってますのでマイコンのADポートへ直接つなげるようにしてください。
　それから電源のマイナス１２Vは削除しました。電源は＋１２Vだけで動きます。また、電圧は７V以上あればOKですので７V～１５Vの範囲の電源ならOKです。
　これで何とか基板に載るといいですね。

お礼

なるほど。こういう回路も考えられるのはすごいの一言です。
ベストアンサーにしてしまうと質問ができそうにないので
4つ質問してよろしいでしょうか。

１．R2,R3の意味
　　恐らく増幅率を決める数値がこの抵抗だと思っています。
　　実は手持ちの抵抗が数点しかないのでこれに近い数値(5Vを超えない範囲で)を
　　R1と見比べながら可変しても問題ないのでしょうか？
　　（手前でもLTspiceで検証してみます）
２．同じくR5の意味
　　U2の発振防止という意味ですがこの数値もある程度（程度がわからないのですが）
　　変更しても構わないのでしょうか。
３．C1の部品について
　　これは電界コンデンサでも問題ないのでしょうか。
　　いまだに電界コンデンサと積層コンデンサなどの違いが判らないのですが
　　（更に言うとなぜ電界コンデンサに極性があるのか疑問です）
　　4.7uというとかなり大きいですよね？
４．リセット回路について
　　ピーク検出回路につきものですがどこかでリセットを行わないと
　　ホールドされてしまいその時点の値が測れないと思います。
　　C2で保持していると思われるのですがどこで逃がすのがベストなのでしょうか
　　R5とC1の接点から新規に部品追加で2SC1815のコレクタへ。エミッタ接地でベースを
　　マイコンでコントロール。と予想しているのですがあっているでしょうか。
宜しくお願い致します。

回答No.1

xpopo

今晩は。

添付の回路で実現できます。　こちら　→　http://yahoo.jp/box/BBkl2e

　電源は＋12Vと－12Vが必要となります。
　回路のVR１で全体のゲインを調整します。
　回路のVR２は交流の折返しの電圧のアンバランスを調整します。

お礼

ありがとうございます。
ただ部品点数がかなり多い感じが致します。
単電源12Vは用意できるのですがこれだけの部品点数をArduinoシールド
（およそ45mm×55mm）に乗せるとなると相当細かくなるか入りきらない可能性があります。
もう少し簡略化することは可能でしょうか。
それと入力は0Vから1VppMaxの50HzSin波です。
宜しくお願い致します。

補足

wizardtです。
皆さんに習いLTspiceでxpopoさんの絶対値回路の半分（？）まで書いてみました。
http://yahoo.jp/box/sBt1ff
単電源、5Vまでは分かったのですが平滑回路の部分がわかりません。
C1を大きくすれば振れは少なくなるのですが応答速度が良くありません。
やはり次段を考えるべきでしょうか？はたまたこの回路を工夫して平滑化する事は
可能なのでしょうか。ご検討宜しくお願い致します。