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Forum: Mikrocontroller und Digitale Elektronik 0-1000 V Spannungsmessung


Autor: Marco M. (marco1987)
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Hi Leute, ich möchte gerne 0-1000V DC messen und das mit einem 12 bit 
ADC (0-5V) messen.

Mein erster Gedanke war dies mit SPannungsteiler zu realisieren(mit 
galvanischer Trennung).
GIbt es da noch eine bessere Methode, vllt Trenntrafos oder ähnliches?

MFG

Autor: sebba (Gast)
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Erklär mir doch erstmal wie du einen Spannungsteiler mit galvanischer 
Trennung aufbaust... Das Prinzip ist mir neu (und würde mir nebenbei 
viele Probleme lösen)

Ein Trenntrafo hilft dir bei DC auch nich so wahnsinnig viel.

Im großen und ganzen lautet deine Frage wohl eher:
"Wie macht man das überhaupt?"
Und nicht
"Wie macht man das besser?"

Mein Vorschlag:
Setz den Analogteil inkl ADC ohne galvanische Trennung an dein DC Signal 
und mach die Trennung im digitalisierten Signal - Das halte ich für 
einfacher als eine galvanische Trennung im Analogsignal.
Spannungsversorgung entweder über die 0-1000V oder über nen DC-DC 
Wandler mit Trennung.

Gruß
Sven

Autor: Εrnst B✶ (ernst)
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Marco M. wrote:
> Hi Leute, ich möchte gerne 0-1000V DC messen und das mit einem 12 bit
> ADC (0-5V) messen.
>
> Mein erster Gedanke war dies mit SPannungsteiler zu realisieren(mit
> galvanischer Trennung).

Spannungsteiler ist schonmal richtig, daran denken, dass die üblichen 
Widerstände nur bis so 250V Spannungsfest sind, also mehrere in Reihe 
schalten. Nur den "Spannungsteiler mit galvanischer Trennung" musst du 
mir erklären :)

> GIbt es da noch eine bessere Methode, vllt Trenntrafos oder ähnliches?

DC/DC-Wandler mit galvanischer Trennung, auf der Messseite damit einen 
kleinen µC oder ADC betreiben, Messergebnis digitalisiert über 
Optokoppler zurück an den Rest der Schaltung.
Trenntrafo ist bei DC nicht so wirklich erfolgsversprechend.

Autor: Chris (Gast)
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Externes 16 oder 21 Bit ADC mit SPI ueber Optocoupler getrennt.

Autor: Lars (Gast)
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> Externes 16 oder 21 Bit ADC mit SPI ueber Optocoupler getrennt.

Nutzt du das Forum hier zum brainstormen?

Wieso genau 16 oder 21 Bit?
Wieso unbedingt SPI?

Und wenn hier schon jemand auf die Idee kommt ein DC Signal über nen 
Trafo zu schicken, dann kannst du eigentlich auch alles andere etwas 
genauer erklären

Autor: Andrew Taylor (marsufant)
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sebba wrote:
> Erklär mir doch erstmal wie du einen Spannungsteiler mit galvanischer
> Trennung aufbaust... Das Prinzip ist mir neu (und würde mir nebenbei
> viele Probleme lösen)

Das sit trivial. Man nimmt eine Spannungsteiler aus Widerständen. Und 
schaltet ein Trennmodul nach. Gibt's von den Firmen Weidmüller, Knick, 
etc -- sowas benötigt man in der Industrie oft.

ebay so um 10 bis 30 Euro.


>
> Ein Trenntrafo hilft dir bei DC auch nich so wahnsinnig viel.

Lustigerweise nennt Knick sein Modul: DC-Trafo   ;-))


>
> Mein Vorschlag:
> Setz den Analogteil inkl ADC ohne galvanische Trennung an dein DC Signal
> und mach die Trennung im digitalisierten Signal - Das halte ich für
> einfacher als eine galvanische Trennung im Analogsignal.
> Spannungsversorgung entweder über die 0-1000V oder über nen DC-DC
> Wandler mit Trennung.

DC-Dc Wandler mit 1000V garantierter Isolation sind auch nicht billig.


hth,
Andrew

Autor: sebba (Gast)
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ok, da denken wir grad in ganz anderen Kategorien...

> Trennmodul

Klar gibts da fertige Module - aber ich hab halt auf der 
Widerstand/Transistor-Ebene gedacht.
Da ist ja schon noch ein Haufen mehr drin als ein einfacher Trafo.

> DC-Trafo
Hehe, ja, ist halt so ein Katalog-Begriff. Man nennt Flugzeuge ja auch 
nicht Flug-Sitze. Obwohl offensichtlich Sitze drinnen sind und die durch 
viel drumherum flugtauglich gemacht wurden...
Das Bauelement Trafo hilft dir bei Gleichspannung bzw. besser 
Gleichstrom nicht viel weiter

> DC-Dc Wandler mit 1000V garantierter Isolation
Das ist ja nochmal ne andere Geschichte. Nur weil das Signal 1000V haben 
kann muss ja der DC-DC-Wandler keine 1000V Isolation haben.
Da kommts ja dann eher drauf an wie hoch das Potential zwischen den 
beiden 0V Punkten sein kann.

Autor: sebba (Gast)
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So - nun diskutier ich hier über Begriffe und hab dabei das eigentliche 
Problem aus den Augen verloren.

Wo kommt das Signal denn her?
Wo soll das digitalisierte Signal hin?

Und in welchem Umfeld passiert das ganze?
Bei ner Entwicklung für größere Stückzahlen sind die Fertig-Module 
sicherlich zu teuer, bei nem einmaligen Aufbau aber sicherlich das 
einfachste

Autor: Ulrich P. (uprinz)
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Um den Fragenkatalog für die Glaskugel zu vervollständigen:
Steht eine galvanisch getrennte Hilfsspannung für die Versorgung des 
Eingangs zur Verfügung?
Kann die Messpannung belastet werden, um aus ihr die Versorgung der 
Eingangsstufe zu beziehen?

Normalerweise würde ich eine Serie von Widerständen nehmen und diese 
direkt auf einen ADC schalten. Die Widerstände würde ich so berechnen, 
dass irgendwo mitten drinn eine Spannung zur Verfügung steht, deren 
Maximalwert durch eine Transientenschutz-Diode oder schnelle Z-Diode 
begrenzt werden kann. Eine weitere TAZ würde ich dann am ADC-Eingang 
direkt vorsehen.

Wenn man bis 1000V messen möchte, sollte man die galvanische Trennung 
ein gutes Stück höher ansetzen, was aber nicht nur an die Trennbauteile 
sondern auch an das Platinen-Design ein paar Anforderungen stellt.

Gruß, Ulrich

Autor: Marco M. (marco1987)
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OK hier etwas genauere Daten:

1000 V kommen von einer Batterie. ADC ist schon vorhanden.
Ich dachte mir nachdem Spannungsteiler einen Impedanzwandler zu schalten 
und dann das ganze mit einem ADUM1200 galvanisch zu trennen.

Über Optokoppler macht es meiner Meinung nach keinen Sinn denn der kann 
ja nur 0 oder 5 V (high oder low) galvanisch trennen. ALso würde ich 
mein Messsignal verändern, oder habe ich da einen falschen ANsatz?

Umfeld: EInzelentwicklung

MFG

Autor: Chris (Gast)
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Welche Genauigkeit brauchst du ?

Autor: sebba (Gast)
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die idee mit dem Optokoppler ist, das digitale (am besten serielle) 
Signal galvanisch zu trennen.

Autor: Andrew Taylor (marsufant)
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Marco M. wrote:
> OK hier etwas genauere Daten:
>
> 1000 V kommen von einer Batterie. ADC ist schon vorhanden.
> Ich dachte mir nachdem Spannungsteiler einen Impedanzwandler zu schalten
> und dann das ganze mit einem ADUM1200 galvanisch zu trennen.

Prinzipiell gute Lösung. Du benötigst allerdings eine Versorgung für 
Deinen Impedanzwandler, diese liegt dann vor der Trennung.
Akzeptabel für Dich?

>
> Über Optokoppler macht es meiner Meinung nach keinen Sinn denn der kann
> ja nur 0 oder 5 V (high oder low) galvanisch trennen. ALso würde ich
> mein Messsignal verändern, oder habe ich da einen falschen ANsatz?

Prinzipiell richtig.

>
> Umfeld: EInzelentwicklung


Dann nimm einen fertigen Industriebaustein, der direkt an den 
Spannungsteiler angeschaltet wird (keinen Impedanzwandler benötigt) und 
der Dir die galvanische Trennung macht.

Neben Schutz gegen die hohe Spanung beseitigt das auch
Masse(Erd)schleifen-Probleme etc. Alles das was sosnt das Leben schwerer 
macht bei Messungen ,-))

hth,
Andrew

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