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Forum: Mikrocontroller und Digitale Elektronik Suche IC für Wechselspannungsmessung


Autor: R. F. (inet_surfer88)
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Hallo,

ich möchte 6 Gleichspannungen und 4 Wechselspannungen mit einem Mega64 
messen. Die Gleichspannungen (max. 30V) werd ich über Spannungsteiler 
direkt mit dem AD-Wandler messen.

Mein Problem sind die 4 Wechselspannungen aus Trafos (max. 20V / 50Hz). 
Am liebsten wäre mir ein IC das die Wechselspannung direkt messen kann 
und sie digital (z.B. I2C) an den Controller übermittelt. Kennt jemand 
so ein IC? Oder hat jemand eine andere Idee, wie ich das Problem lößen 
könnte?


Gruß inet_surfer88

Autor: Michael (Gast)
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Wechselspannungen gleichrichten, glätten und von da aus zurückrechnen 
auf die Wechselspannung ist nicht drin?

Autor: Ulrich (Gast)
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Wenn man nicht gelichzeitig messen muß, und etwas Zeit hat, kann man die 
Wechelspannung auch mit dem internen AD wandler messen und dann den RMS 
wert oder was ähnliches in Software bestimmen.
Eventuell das ganz auch auf einen 2 ten µC (für die 4 AC Kanäle) 
Auslagern wenn die Rechenzeit zu knapp wird. Die Datenübertragung ginge 
dann per I2C.

Man könnte auch 4 Präzisionsgleichrichter (oder RMS wandler, wenn man 
unbedingt will) aufbauen um die AC in eine DC Spannung umzuwandeln. Wenn 
die Spannung relativ groß ist, und die Anforderungen nicht hoch sind, 
ginge wohl auch eine passive Gleichrichterschaltung.

Autor: R. F. (inet_surfer88)
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Michael schrieb:
> Wechselspannungen gleichrichten, glätten und von da aus zurückrechnen
> auf die Wechselspannung ist nicht drin?


Ginge schon. Aber wenn´s da ein fertiges IC gäbe, wäre das natürlich 
schöner - und vor allem genauer. Aber wenn ich nichts passendes finde, 
werde ich das auf jeden Fall in Erwägung ziehen.

Autor: Michael (Gast)
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Oder man nimmt den Scherz mit zwei Kondensatoren und zwei Dioden wobei 
ein Kondi auf den Peak-to-Peak-Wert aufgeladen wird...zuhause hab ich 
auhc noch die Schaltung irgendwo rumfliegen. Fand das ganz kniffig.

Autor: R. F. (inet_surfer88)
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Ulrich schrieb:


> Man könnte auch 4 Präzisionsgleichrichter (oder RMS wandler, wenn man
> unbedingt will) aufbauen um die AC in eine DC Spannung umzuwandeln.

Hab gerade mal nach RMS Wandler gegoogelt und den AD737 oder AD736 
gefunden. Ist eigentlich genau das was ich suche. Bis ich den Preis 
gesehen habe. Da nehm ich lieber ein wenig Ungenauigkeit in Kauf und 
bastle selber was. Lag so bei 8€/Stück aufwärts. Und dann noch bei 
Farnell. Da kann ich als Privatmann glaub ich gar nicht bestellen. Bei 
Angelika hab ich nur so was änliches gefunden, ca. 16€/Stück. Oder hat 
jemand einen anderen Typ für weniger € im Kopf? Muss ja nicht unbedingt 
"True RMS" sein. Sind ganz normale 50Hz, reiner Sinus aus dem Trafo.

Autor: Helmut Lenzen (helmi1)
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Nimm einen AVR und gib das Wechselspannungssignal auf den ADC.
Dann quadrieren , integrieren und Wurzel daraus. Schon hast du deinen 
Effektivwert. Selbst wenn der AVR sonst nichts weiter tut ist es immer 
noch billiger als der RMS -Wandler von Analog Devices und du hast dein 
eigenes spezielles IC dafür.

Gruss Helmi

Autor: spess53 (Gast)
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Hi

Nur mal so: Deine Gleichspannungen haben eine Massebezug. OK. Aber deine 
Trafospannung nicht.

MfG Spess

Autor: MaWin (Gast)
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Was möchtest du denn an der Wechselspannung messen ?

Den Momentanwert,
den Scheitelwert,
den Mittelwert,
den Effektivwert ?

Möchstest du den Spannungswert mit irgendwas in Beziehung setzen,
z.B. einem Strom um eine Leistung zu berechnen ?

Das alles hat Einfluss auf deine Schaltung.

Die in Multimetern übliche Schaltung ist ein aktiver Gleichrichter
http://www.mikrocontroller.net/attachment/43223/DE...
3.16.2 3-12 3.16.3

Das andere Ende der Skala wäre dann
http://www.analog.com/en/analog-to-digital-convert...

Autor: R. F. (inet_surfer88)
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> Was möchtest du denn an der Wechselspannung messen ?

Effektivwert


> Möchstest du den Spannungswert mit irgendwas in Beziehung setzen,
> z.B. einem Strom um eine Leistung zu berechnen ?

Der Effektivwert soll auf einem LCD-Display angezeigt werden. Es findet 
keine weitere Berechnung statt.

Autor: MaWin (Gast)
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Dann tut's die Schaltung aus den Messgeräten, die bestimmen den 
Spitzenwert (oder Mittelwert) und 'rechnen' (durch geschickte 
Widerstandswahl) mit festem Skalierungskator (weil sie voraussetzen dass 
es um Sinuswechselstrom geht) um in Effektivwert.

Sind deine Wechselspannungen massebezogen zum Rest der Schaltung oder 
wie spess53 vermutet 'free floating' ?

Autor: R. F. (inet_surfer88)
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MaWin schrieb:
> Dann tut's die Schaltung aus den Messgeräten,
hab die Schaltung mal kurz "überflogen", noch nicht richtig angeschaut. 
Da brauch ich auf den ersten blick einen Trafo mit Mittelanzapfung. Die 
hab ich nicht. es handelt sich um einen 15V-Trafo mit einer Wicklung, 
dessen Spannung ich mir anzeigen lassen will


> Sind deine Wechselspannungen massebezogen zum Rest der Schaltung oder
> wie spess53 vermutet 'free floating' ?
Im Moment "free floating", sollte auch so bleiben. Nur im äußersten 
Notfall werd ich einen Massebezug herstellen. Das müsste ich dann aber 
nochmals prüfen, da ich nicht weiß ob ich das wegen der Elektronik nach 
den Trafos so einfach kann. Wenn, dann müsste ich ja alle 4 Trafos auf 
eine gemeinsame Masse ziehen.

Autor: holger (Gast)
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>Im Moment "free floating", sollte auch so bleiben.

Buhaha! Wie soll der ATMega die dann überhaupt messen?

Kauf dir ein paar Multimeter die AC messen können.

Autor: MaWin (Gast)
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> Da brauch ich auf den ersten blick einen Trafo mit Mittelanzapfung.

Nein, da hast du noch nicht richtig geschaut.

> Im Moment "free floating", sollte auch so bleiben. Nur im äußersten
Notfall werd ich einen Massebezug herstellen.

Nun, das ist gut, aber der Massebezug wird sich schnell ergeben, wenn du 
Leitungen zu dem AVR ziehst, und irgendwie müssen die Messwerte ja da 
hin kommen.

Falls es isoliert sein muss, denk über Spannungs-Frequenz-Wandlung nach, 
und nimm einen Optokoppler. Eine Stromversorgung haettest du ja auf 
Seite des Trafos.

Autor: holger (Gast)
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@Mawin

>Falls es isoliert sein muss, denk über Spannungs-Frequenz-Wandlung nach,
>und nimm einen Optokoppler. Eine Stromversorgung haettest du ja auf
>Seite des Trafos.

Ich denke das hat er sich einfacher vorgestellt ;)

Autor: Läubi .. (laeubi) Benutzerseite
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Könnte man nicht nen AVR mit differentiellem ADC nehmen und das Signal 
per Kondensator einkoppeln?
Ansosnten vieleicht nen Mini Überträger?

Autor: holger (Gast)
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>Ansosnten vieleicht nen Mini Überträger?

Gute Idee.

Autor: Tubie (Gast)
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Hallo,

Villeicht nen Tiny irgendwas, der die Spannung misst und dann per Uart 
über einen Optokoppler getrennt den direkten Spannungswert an den 
"großen" AVR überträgt. Bei geringer Übertragungsrate kann dann sogar 
der interne RC Oszillator laufen.

Übertragungsrate irgendwo bei 1200 Baud dann klappts auch mit der 
SW-Uart und mit 4 Spannungen beim Empfang. Oder Hardwaremäßig einen 4 zu 
1 Schalter verbauen, der auf den HW-RX Pin vom Master geht, einen 
Eingang wählen lassen und dessen ausgabe abwarten und dann zum nächsten 
schalten.

Gruß,
Tubie

Autor: David (Gast)
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Hallo inet_surfer88,

bei einem meiner Geräte messe ich die (Netzwechsel-) Eingangsspannung, 
die Ausgangsspannung und den Ausgangsstrom mit einem uC (Microchip dsPic 
30F2020) und bereite die Spannungen mit einem OPV (Analog Devices 
AD8608) auf.
Die Ausgangsspannungen der OPV´s sind durch die Referenzspannung von 
Vdd/2 immer positiv und lassen sich so durch den uC messen. Die 
Referenzspannung messe ich bei jedem Sample mit und bilde dann die 
Differenz zwischen gemessener Größe und Uref. Dadurch habe ich auch 
gleich eine Nulldurchgangserkennung. Je nach Anzahl der Samples pro 
Periode kann das TrueRMS-Ergebnis (Software) erstaunlich genau werden.

David

Autor: R. F. (inet_surfer88)
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So langsam freunde ich mich mit dem Gedanken an, einfach einen 
Kondensator über eine Diode auf den Spitzenwert aufzuladen und ne kleine 
Tabelle im µC zu hinterlegen. Ist halt etwas ungenauer als so ein 
"fetig-IC", aber dafür billiger und für meinen Zweck eigentlich 
ausreichend. Dann wäre nur noch das Problem mit der galvanischen 
Trennung. Das hatte ich anfangs nicht bedacht. Da werd ich wohl einen 
kleinen Tiny pro Wechselspannung nehmen und den Wert dann digital über 
einen Optokoppler an den Mega16 übertragen. Die 6 Gleichspannungen kann 
ich mit den AD-Wandlern vom Mega16 direkt messen. Die haben alle eine 
gemeinsame Masse.

Werde nächste Woche mal die Schaltung mit einer Diode oder 
Brückengleichrichter und einem Kondensator aufbauen und messen, wie 
genau das Ding wird.



Michael schrieb:
> Oder man nimmt den Scherz mit zwei Kondensatoren und zwei Dioden wobei
> ein Kondi auf den Peak-to-Peak-Wert aufgeladen wird...zuhause hab ich
> auhc noch die Schaltung irgendwo rumfliegen. Fand das ganz kniffig.
Mit einer Diode und einem Kondensator auf Peak ist mir klar, aber wie 
sieht die Schaltung mit 2 Dioden und 2 Kondensatoren auf Peak-Peak aus?

Autor: Falk Brunner (falk)
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@  R. F. (inet_surfer88)

>So langsam freunde ich mich mit dem Gedanken an, einfach einen
>Kondensator über eine Diode auf den Spitzenwert aufzuladen und ne kleine
>Tabelle im µC zu hinterlegen.

Ziemlicher Unsinn. Ein Präzisionsgleichricher aus zwei OPVs + zweifacher 
RC-Filter und fertig.

http://www.dharmanitech.com/2008/08/opamp-precisio...

>ausreichend. Dann wäre nur noch das Problem mit der galvanischen
>Trennung.

Mini-Trafo.

MfG
Falk

Autor: geb (Gast)
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Durch gleichrichten kommt man nie und nimmer zu einem vernünftigen RMS 
Wert. Die Netzspannung hat Harmonische(Sinusabplattung) im Ausmaß von 
1,5...4% je nachdem wieviel Leute gerade vor der Glotze sitzen. So groß 
ist in etwa dann auch der Fehler. Für vernünftigen RMS entweder die RMS 
IC's von AD oder den Sinus mit gut 1kHz sampeln, quadrieren, 
aufsummieren, Wurzel berechnen.

Grüße Gebhard

Autor: Gast4 (Gast)
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Grundfrage:
Wozu will jemand die Spannung von Netztrafos messen?
Ob die da ist oder nicht, OK - aber die genaue Hoehe ist doch in aller 
Regel nicht interessant.

Gast4

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