Misura dei parametri elettrici della rete mediante STM32

[Mirco_Chevy]

Buonasera,
Sono un nuovo iscritto del forum e colgo l'occasione per fare dei complimenti a tutti coloro che vi contribuiscono. Più volte leggendo tra le discussioni ho trovato degli spunti preziosi che hanno stimolato ricerche ed esperimenti personali. Professionalmente mi trovo nell'ambito elettrotecnico, dunque non opero con microcontrollori o schede di sviluppo ma con componentistica da quadri elettrici industriali. Ad ogni modo la curiosità mi spinge ad esplorare anche il mondo (oramai miniaturizzato!) dell'elettronica e della programmazione.
Vengo subito al dunque, dopo questa breve digressione, e illustro le mie perplessità sul progetto corrente cui sto lavorando.
Essenzialmente, l'idea consiste nel realizzare un dispositivo in grado di misurare tensione, corrente e l'angolo di sfasamento tra esse. Tale dispositivo va collegato tra la rete ed il carico, in modo da poter misurare i valori in relazione a quest'ultimo. Una specie di analizzatore di rete, ma con un solo utilizzatore. Ho realizzato un circuito che riduce la 230V RMS in un segnale idoneo ad essere letto da un ADC, pertanto un'onda sinusoidale sempre positiva con ampiezza massima di 3.3V (vi è un margine di sicurezza per cui 3.3V corrispondono a 240V RMS in ingresso). La corrente è invece misurata con un sensore LTSR 15-NP prodotto dalla LEM.
La scheda che ho voluto impiegare è una STM32F446RE, programmata con il noto CubeMX ed Atollic True Studio. Le versioni di questi software, che indico per completezza, sono rispettivamente la 5.3.0 e la 9.3.0 . Naturalmente, mi trovo in maggiori difficoltà con una tastiera piuttosto che con il saldatore. Non ho una precisa idea su come poter implementare a livello di codice il sampling dei segnali di tensione e corrente. Servirebbe un rilevamento del passaggio per lo zero "virtuale", ossia 1.65V, che possa avviare il campionamento fino alla conclusione di n periodi. I valori di ogni campione potrebbero essere salvati mediante DMA e la procedura di calcolo eseguita nel loop (sempre che la CPU non resti "bloccata" a causa degli interrupt dell'ADC). Tengo a precisare che quanto scritto è solo una supposizione di come potrebbe funzionare, poiché per ora mi sfuggono molti concetti che a coloro i quali si dilettano in questo ambito risultano ben più chiari.
Con la speranza di aver attirato l'interesse sull'argomento, ringrazio anticipatamente.
Cordiali saluti

Mirco

[Pier Aisa]

Ciao Mirco e benvenuto,
grazie per l'interessante spunto di riflessione. In passato ho realizzato una applicazione tramite la STM32F4 nella versione discovery. Questa scheda monta un Cortex M4 e la mia applicazione prendeva 3 segnali in tensione da dei sensori X,Y, Z e li plottava su un tablet eseguendo la rappresnetazione nel tempo ed in frequenza tramite la FFT. Ho usato il DMA per trasferire i dati e calcolare i valori RMS integrati. Nessun problema con ADC, una volta settato correttamente va come un orologio. Devi solo stare attento a non farlo saturare, fai i conti anche tenendo presente picchi sovrapposti alla 230V che possano arrivare anche a 500V, non sarebbe inusuale, soprattutto se le masse non sono pulite. Siccome lavori a 50Hz, puoi fare andare piano la tua applicazione. Credo che 20Ks/s siano più che sufficienti.
Ciao
Pier