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Forum: Mikrocontroller und Digitale Elektronik Spannungsmessung


Autor: Hagebaumarkt (Gast)
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Ich habe ein PC-Datenerfassungsteil, zwar noch ein älteres mit serieller 
Schnittstelle, es gibt dieses gleiche auch moderner mit USB-Anschluss, 
kennen ja wahrscheinlich viele.

In der Anleitung steht, dass ich keine Messungen damit an Schaltungen 
durchführen kann, die galvanisch mit 230 Volt verbunden sind und so.

Wenn ich jetzt aber gerne dort Strom- und Spannungen messen möchte - 
einmal den Spannungsabfall über einen Shunt und dann die Spannung über 
einen Spannungsteiler, so dass ich im Messbereich des Gerätes liege - 
wie kann man dass denn dann sonst machen?

Autor: Joachim K. (minifloat)
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Hagebaumarkt schrieb:
> und so.

Bist du dir da auch ganz sicher?
Dann geht das hier vielleicht:
AC1--*--Verbraucher--*--Shunt--*--AC2
     |               |         |
     o               o         o
  Eingang1        "Masse"   Eingang2

Oder das hier, falls Probleme mit dem Messbereich:
AC1--*--Verbraucher--*--Shunt--*--AC2
     |  ___     ___  |         |
     +-|___|-*-|___|-*         |
        R1   |   R2  |         |
             |       o         o
             |    "Masse"   Eingang2
             o
          Eingang1
(Mit entsprechend dem Messbereich angepassten Spannungsteiler R1, R2)

Die Spannung am Eingang1(Spannungssignal) ist "von Natur aus" 180° 
Phasenverschoben gegenüber dem Eingang2(Stromsignal). Das kann man 
korrigieren, falls nötig.
*WICHTIG: Die Masse muss Potentialfrei sein!*

Ein RS232-Gerät kann man oft mit einem USB-Serial-Adapter an 
Legacy-Free-PCs anpassen. Oder alte Handydatenkabel schlachten.
mfg mf

Autor: Hagebaumarkt (Gast)
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Also, in der Bedienungsanleitung steht:

"Es dürfen keine Messungen an Messpunkten durchgeführt werden, die 
galvanisch mit dem 230V-Netz verbunden sind."

Dass heisst doch jetzt, dass ich eine Spannung an einem Shunt bzw. 
Spannungsteiler dann im 230V-Netz nicht messen darf -oder was ist damit 
gemeint?

Autor: Hagebaumarkt (Gast)
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Genauso hatte ich mir das nämlich vorgestellt, so wie Du es mir oben 
nochmal aufgezeichnet hast

AC1--*--Verbraucher--*--Shunt--*--AC2
     |  __     __  |         |
     +-|___|-*-|___|-*         |
        R1   |   R2  |         |
             |       o         o
             |    "Masse"   Eingang2
             o
          Eingang1

Autor: MaWin (Gast)
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> "Es dürfen keine Messungen an Messpunkten durchgeführt werden,
> die galvanisch mit dem 230V-Netz verbunden sind."

Logisch.

Erstens Gefahr, zweitens liegt die Strommmessung meist bei Phase, also 
weit weit weg, zweitens funkt's falls der PC geerdet ist, drittens 
handelt man sich Störungen durch Brummschleifen ein.

Also wirst du galvanisch trennen. Dazu gibt es Trafos.

Du kannst mit einem Trao die Spannung nicht nur trennen, sondern auch 
gleich runtertransformieren und hochfrequente Störungen wegfiltern. Da 
die quasi nicht vorhandenen Belastung bekannt ist, gibt es keine 
relevanten Fehler.
Ebenso kannst du den Strom durch einen Stromwandeltrafo nicht nur 
galvanisch getrennt erfassen, sondern gleich in eine Spannung passend 
für deine Masskarte umwandeln.

http://darisusgmbh.de/shop/index.php?cat=c2511_Strom.html

Autor: Michael U. (amiga)
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Hallo,

da die PC-Masse normalerweise auf Schutzleiterpotenzial liegt und damit 
auch Dein Erfassungsteil über die serielle Schnittstelle, gibt es 
entweder einen Kurzschluß oder Dein PC-GND führt Netzspqannung...

Also: geht so nicht!!!

Gruß aus Berlin
Michael

Autor: Hagebaumarkt (Gast)
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Was macht denn ein Multimeter? Oder braucht man sich beim Multimeter 
wegen der galvanischen Trennung keine Gedanken machen, weil das Gerät eh 
in nem Plastikkasten ist und darum dass keine Rolle spielt? Oder haben 
Multimeter auch kleine Trafos drinnen?

Autor: Hagebaumarkt (Gast)
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MaWin schrieb:
> http://darisusgmbh.de/shop/index.php?cat=c2511_Strom.html

Vielen Dank für den Link - dass ist nun ein Stromwandler, den ich 
anstelle von einem Shunt benutzen kann.


MaWin schrieb:
> Du kannst mit einem Trao die Spannung nicht nur trennen, sondern auch
> gleich runtertransformieren und hochfrequente Störungen wegfiltern. Da
> die quasi nicht vorhandenen Belastung bekannt ist, gibt es keine
> relevanten Fehler.

ist es dann egal, was für einen Trafo ich dann zur Spannungsmessung 
nehme? Also wenn ich z.B. nen Trafo hab, der bei 220-230 Volt 5 Volt 
ausliefert und ich dann messe, wo nur 110 Volt sind, dann müsste der 
Trafo mir dann einfach 2,5 Volt liefern und die kann ich unkompliziert 
messen?

Autor: Falk Brunner (falk)
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@  Hagebaumarkt (Gast)

>Was macht denn ein Multimeter? Oder braucht man sich beim Multimeter
>wegen der galvanischen Trennung keine Gedanken machen, weil das Gerät eh
>in nem Plastikkasten ist

Ja.

>Oder haben Multimeter auch kleine Trafos drinnen?

Nein.

Autor: Hagebaumarkt (Gast)
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Der Trafo hier

http://www.reichelt.de/?;ACTION=3;LA=444;GROUP=C52...

da steht bei den Daten:

Allgemeines
Typ  Printtrafo
Technologie  Zweikammerwicklung

Elektrische Werte
Leistung  10 VA
Betriebsspannung  230 V
Output  9 VAC
Strom  1111 mA
Leerlaufspannung  12,0 V
Temperaturklasse  ta 40°C/B

Hab ich das so richtig verstanden - ich schließe einfach den Trafo 
parallel zu meinem Verbraucher. Der Trafo liefert mir am Ausgang 9 Volt 
AC. Ich kann aber maximal 4 Volt messen, also mache ich dann einfach 
nach dem Trafo noch einen Spannungsteiler mit zwei Widerständen z.B. im 
Verhältnis 2:1, dann hab ich bei Widerstand 2 einen Messbereich von 0-3 
Volt, den ich dann linear zu 0-230 Volt setzen kann?

Autor: Hagebaumarkt (Gast)
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Das Datenerfassungsmodul (keine Karte im PC, sondern extern), wird mit 5 
Volt von der RS232Schnittstelle betrieben. Was ist, wenn ich die 
Spannung anders liefere und dann zwischen die einzelnen Adern einfach 
Optokoppler setze, hätte ich dann das System auch galvanisch entkoppelt 
(theoretisch, geht aber glaube ich nicht, weil manche der Leitungen ja 
beidseitig zur Kommunikation genutzt werden - oder ich müsste dann zwei 
Optokoppler dazwischenschalten einen in jede Richtung.

Autor: MaWin (Gast)
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> ist es dann egal, was für einen Trafo ich dann zur Spannungsmessung
nehme?

Da der Trafo nur dann die Nennspannung produziert, wenn eine Nennlast 
dranhängt, wäre ein 1000VA Trafo ungünstig.

Ein ganz kleiner Trafo hat viel Draht und wird warm (schon weil primär 
der Strom fliesst) was den Kupferwiderstand ändert und damit den 
Innenwiderstand und damit die Ausgangsspannung unter Last. Also auch 
schlecht, man sollte kleine Trafos nur wenig belasten, dann haben sie 
aber nicht mehr ihre Nennspannung.

Aber wenn du mal kontrollierst, was aus deinem Trafo z.B. bei exakten 
230V primär unter der von dir gewählten, konstanten Belastung (z.B. ein 
1k Widerstand) rauskommen (vielleicht 11% mehr), dann kannst du das so 
korrekturrechnen.

Denk dran, daß Trafos hochfrequente Störungen leider gut in die 
Schaltung einkoppeln, die innere Wicklung sollte also an Masse der 
Schaltung liegen, eine Schirmwicklung ist klug.

Falls du nicht nur die 50Hz, sondern z.B. auch 1kHz Oberwellen messen 
können willst, brauchst du natürlich einen Ferrittrafo.

Autor: Hagebaumarkt (Gast)
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Ich bin immer noch am Überlegen, wie ich eine galvanisch getrennte 
Spannungsmessung machen kann, leider habe ich immer noch keine 
befriedigende Antwort gefunden. Das mit den Trafos gefällt mir irgendwie 
nicht und da es nicht so einfache fertige Spannungswandler zur 
Spannungsmessung gibt wie die Stromwandler, die mir eine fertige 
Spannung passend zum Strom liefern - wie ist denn folgender Ansatz -

Ein ADC wird mit einem kleinen Trafo und einem SpannungsIC (z.B. 
7805...), betrieben. An die Ausgänge des ADC´s werden einfach 
Optokoppler geschaltet, eben 8 Stück für mein 8bit-ADC, und am anderen 
Ende kann ich mit einem uC dann galvanisch getrennt den ADC auslesen.

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