[faule Menschen dürfen gerne unten ab "1." lesen =)] Hallo Gemeinde! Ich lese mich jetzt seit Tagen durch euer Forum und bin mit all den Informationen etwas überfordert… Sorry im Voraus für den langen Post =) Für meine Diplomarbeit benötige ich die Antriebsleistung von verschiedenen Elektrofahrzeugen (300-400V). Für diese Aufgabe waren Module von Isabellenhütte vorgesehen, diese können jedoch frühstens in 12 Wochen geliefert werden. Daher suche ich eine „einfache“ DIY-Lösung. Als Schnittstellen stehen mir UART, SPI und I2C zur Verfügung. Mit meinem jetzigen "Wissens-"Stand würde ich… … die Spannung mit einem 1M-Ohm:10K-Ohm Spannungsteiler 100:1 teilen und an einen Impedanzwandler weitergeben (bei 500V: 5V, 0.5mA, 0.25W) … zur Strommessung ein Shunt verwenden und den Spannungsabfall mit einem INA129 auf ~4 V verstärken. … die beiden Werte an einen Dual ADC mit SPI übergeben. … die 3 SPI-Kanäle entkoppeln, über einen differentiellen Bus schicken, rekonstruieren und einlesen. … das ganze mit einer Hand voll 100nFs würzen Zu meinem Problemen/Fragen 1. Macht ein INA129 zum Verstärken einer Shuntspannung sinn? Alternativen? 2. Gibt es einen >=10bit ADC, der mir die Daten seriell streamt? Also mit dem ich im Betrieb nicht erst kommunizieren muss, damit ich meine Daten bekomme? 3. SPI über differenziellen Bus? Da die Leitungen unidirektional sind, müsst das doch „einfach“ mit Bustreibern gehen, oder? 4. Wie kann ich eine solche Schaltung am Schluss abgleichen? Vielen Dank an alle, die es bis hierhin durchgelesen haben und vorab vielen Dank für eure Ratschläge!
Gernot schrieb: > Gibt es einen >=10bit ADC, der mir die Daten seriell streamt? Also > mit dem ich im Betrieb nicht erst kommunizieren muss Einmal musst du ja doch mit ihm reden, sonst weiss er nicht was er tun soll, ausserdem ist der Umgang mit Daten die von selbst kommen nicht unbedingt einfacher. Aber die meisten können nicht nur nach Startbefehl wandeln, sondern auch durchgehend. So oder so, abholen musst du sie dann doch per SPI, also per Software vom µController. Gruss Reinhard
Gernot schrieb: > … die Spannung mit einem 1M-Ohm:10K-Ohm Spannungsteiler 100:1 teilen und > an einen Impedanzwandler weitergeben (bei 500V: 5V, 0.5mA, 0.25W) 1M-10k ergibt nicht 1:100 als Teilungsverhältnis. Du brauchst 990k und 10k. 990k bastelst du dir aus 3x330k 0,1% zusammen, dann hast du auch etwas mehr Spannungsfestigkeit. > … zur Strommessung ein Shunt verwenden Um welche Ströme geht es hier überhaupt? > und den Spannungsabfall mit einem > INA129 auf ~4 V verstärken. > > … die beiden Werte an einen Dual ADC mit SPI übergeben. > > … die 3 SPI-Kanäle entkoppeln, über einen differentiellen Bus schicken, > rekonstruieren und einlesen. SPI differentiell? Suchst du ggf. eine galvanische Trennung zum entkoppeln? Da schau mal bei Analog nach der ADUM-Serie, SI hat auch solche Teile. > … das ganze mit einer Hand voll 100nFs würzen Falls galvanisch getrennt bräuchtest du noch einen DC/DC-Wandler zur Versorgung der "heißen" Seite > Zu meinem Problemen/Fragen > 1. Macht ein INA129 zum Verstärken einer Shuntspannung sinn? > Alternativen? > > 2. Gibt es einen >=10bit ADC, der mir die Daten seriell streamt? Also > mit dem ich im Betrieb nicht erst kommunizieren muss, damit ich meine > Daten bekomme? Nimm einen SPI-ADC, den du vom µC aus steuerst. ist nicht allzu kompliziert. > 3. SPI über differenziellen Bus? Da die Leitungen unidirektional sind, > müsst das doch „einfach“ mit Bustreibern gehen, oder? Wieso differentiell? Erklär mal! > 4. Wie kann ich eine solche Schaltung am Schluss abgleichen? Wie sieht deine Eingangsspannung aus? Ist das wirklich DC? Ansonsten gleichst du das mit einem genauen Spannungsmesser ab.
Wenn es nicht superbillig sein muss und einigermaßen Platz vorhanden ist, nimm zur Strommessung einen Kompensationswandler. Einfacher und genauer geht es kaum, Bandbreite ist wahrscheinlich auch ausreichend (einige 100 kHz). Dafür hast du gleich eine galvanische Trennung und kein Problem mit der Verlustleistung. Die Spannungsmessung mit hochohmigen Spannungsteiler und ADC auf der "Hochspannungs"-Seite ist ok, das funktioniert ganz gut. Eine sichere Auslegung der galvanischen Trennung ist aber kein Kinderspiel, da muss man schon sauber arbeiten.
Wow seid ihr fix =) Zu meinem Spannungsteiler: Ich habe vergessen, dass ich einen Spannungsteiler mit Offset brauche, da beim rekuperieren der Strom IN in de Batterie fließt. Daher ergeben sich eh etwas andere Werte für die Widerstände. Mehrere Widerstände für höhere Spannungsfestigkeit werde ich berücksichtigen! Quelle: http://www.mikrocontroller.net/articles/Spannungsteiler#Spannungsteiler_mit_Offset.2C_passiv > Um welche Ströme geht es hier überhaupt? Aktuell plane ich mit 3 Fahrzeugen: Twike: 400V & max 20A + 12V & 5A (Traktions- und Niederspannungsnetz) eBike: 24V & 20A Formula Student Electric: 340V & 250A Mein Plan war ein Modul für de Bereich 200-400V und ein zweites Modul für den Bereich 12-36V > SPI differentiell? Suchst du ggf. eine galvanische Trennung zum >entkoppeln? Da schau mal bei Analog nach der ADUM-Serie, SI hat auch >solche Teile. Ich wollte die einzelnen SPI-Kanäle mit RS-422/EIA-422-Tansceiver differentiell übertragen um die Reichweite zu erhöhrn. Wegen den starken Feldern bei den Strömen bekomme ich sicherlich keine stabile SPI-Verbindungen über größere Entfernungen zustande. >> 4. Wie kann ich eine solche Schaltung am Schluss abgleichen? >Wie sieht deine Eingangsspannung aus? Ist das wirklich DC? Ansonsten >gleichst du das mit einem genauen Spannungsmesser ab. Der genauste Spannungsmesser den ich zur Verfügung habe trägt das Label von Voltcraft =) Aber gibt sicherlich Lehrstühle mit besserer Ausrüstung, auf die ich zugreifen kann, werde ich mich mal erkundigen. >Wenn es nicht superbillig sein muss und einigermaßen Platz vorhanden >ist, nimm zur Strommessung einen Kompensationswandler Superbillig muss sowieso nicht, die Module von Isabellenhütte hätten 120€ das Stück gekostet – und das Geld steht zur Verfügung. Ich habe mich mal bei LEM umgesehen, aber die genausten zum Durchstecken sind mit +-1% typ angegeben, bei all den Störfelder in der nähe des Antriebs hatte ich wenig Hoffnung, dass da viel Genauigkeit übrigbleibt. Und wegen der Spannungsmessung muss ich ja sowieso wieder an die Spannung ran. Daher hatte die Lösung mit Shunt -der ja auch nich gerade günstig ist – bevorzugt. Im Fahrzeug werden diverse Sensoren verbaut, die Idee war, dass ich mir einiges an Kabeln sparen kann, wenn die Kommunikation nur in eine Richtung läuft.
Gernot schrieb: > Formula Student Electric: 340V & 250A Ahh, endlich mal einen an der Angel. FS ist eine der sinnlosesten Veranstaltungen die es gibt. Die Geistes- und Schaffenskraft junger Studenten im Kreis drehen lassen. Als ob unsere Welt keine anderen Probleme hätte (jaja, die Teflon Pfanne und der Frontspoiler...).
Gernot schrieb: > Ich habe > mich mal bei LEM umgesehen, aber die genausten zum Durchstecken sind mit > +-1% typ angegeben, bei all den Störfelder in der nähe des Antriebs > hatte ich wenig Hoffnung, dass da viel Genauigkeit übrigbleibt. Viel von der Ungenauigkeit kannst du durch Kalibration beseitigen. Und Kompensationswandler sind schon sehr unempfindlich. Eine High-Side-Shuntmessung ist da eher empfindlicher.
Gernot schrieb: > 2. Gibt es einen >=10bit ADC, der mir die Daten seriell streamt? Also > mit dem ich im Betrieb nicht erst kommunizieren muss, damit ich meine > Daten bekomme? Die übliche Vorgehensweise ist 2 Rechner zu verwenden. Einer auf der Hochspannungsseite (mit DC/DC-Wandler isoliert) der andere auf der 12V-Seite. Die Trennung (CAN-TX + RX zwischen CAN-Baustein und Treiber) ist mit ADUM. Übertragung mit CAN. Übrigens ist eine Isolationsmessung in den Normen vorgeschrieben. Gruß Anja
Beachte, dass die meisten (nichtbastel) E-Fzge. einen Isolationswächter besitzen, der kontinuierlich den Widerstand gegen das Chassis prüft (HV-DC Minus ist nämlich nicht gleich 12V Masse). Wenn deine Messschaltung nicht hochohmig gegen 12V-Masse ist, wird das System nicht starten.
Anja schrieb: > Die übliche Vorgehensweise ist 2 Rechner zu verwenden. Einer auf der > Hochspannungsseite (mit DC/DC-Wandler isoliert) der andere auf der > 12V-Seite. Die Trennung (CAN-TX + RX zwischen CAN-Baustein und Treiber) > ist mit ADUM. Übertragung mit CAN. Also das mit den zwei Rechnern habe ich nicht verstanden. Hochspannungs- und Niederspannungsnetz messe wich sowieso mit unterschiedlichen Schaltungen an unterschiedlichen Stellen, oder was wr gemeint? Ein ADUM-Isolator ist schon auf meinem Wunschzettel.
tom schrieb: > Beachte, dass die meisten (nichtbastel) E-Fzge. einen Isolationswächter > besitzen, der kontinuierlich den Widerstand gegen das Chassis prüft > (HV-DC Minus ist nämlich nicht gleich 12V Masse). Danke, wieder was gelernt, das mit dem Isolationswächter hätte ich eiskalt übersehen. Vorallem weil ich mich erstmal wohl nur mit bastel E-Fahrzeugen beschäftige, das ganze aber übertragbar auf "ordentliche" sein soll. Das die Massen der nicht die gleichen sind, ist mir bewusst. Die Stromversorgung meiner Schaltungen läuft über Batterie ist auch wieder komplett davon entkoppelt. > MUSST du den Strom genauer als 1% messen? Streng genommen interessiert mich sowieso nur die elektrische Leistung – und die hätte ich gerne so genau wie möglich. +-1% Auf Leistung sollte wäre schon gut,... wenn ich aber mit Bauteilen für 50€ genauer werden kann, würde ich das natürlich gerne nutzen.
OT: Gernot schrieb: > wenn ich aber mit Bauteilen > für 50€ genauer werden kann, würde ich das natürlich gerne nutzen. ein wunder!! endlich jemand der nicht sabbernd nach jedem cent geifert. /OT deine messschaltung beeinflusst den isolationswächter kaum, da der strom von HV+ nach HV- fliesst, der Isowächter von HV+ oder HV- zum Blech misst. warum baust du nicht einen kleinen wandler und sparst dir die batterien auf der HV seite? möchtest du ein kombimodul für strom und spannung oder je eine einheit irgendwo im fahrzeug? => bei einem kombimodul hast du die Isolationsbarriere und die spannungsversorgung nur einmal.
Honeywell stellt Stromsensoren zum Durchstecken her, die heißen CSNP XXX. Gibt es in verschiedenen Strombereichen und die sind auch flott genug für etwas dynamischere Ströme. Und sie isolieren!
Clemens S. schrieb: > warum baust du nicht einen kleinen wandler und sparst dir die batterien > auf der HV seite? Was für einen Wandler kann ich für den Spannungsbereich nehmen/bauen? > möchtest du ein kombimodul für strom und spannung oder je eine einheit > irgendwo im fahrzeug? > => bei einem kombimodul hast du die Isolationsbarriere und die > spannungsversorgung nur einmal. Genau, ich möchte ein "Kombimodul". Dann reicht auch eine Schnittstelle pro Modul um die Leistung im betrachteten Netz zu ermitteln. Das Modul soll später einfach in die bestehende Stromversorgung eingesteckt werden (Plus und Minus liegen eh beisammen). Das passt dann zumindest für die von mit betrachteten Fahrezuge.
ein viper kann bis 800V http://docs-europe.electrocomponents.com/webdocs/0dbf/0900766b80dbfd32.pdf bei dem nötigen übertrager kann dir sicher hier jemand helfen. wenn der wirkungsgrad nicht unbedingt kritisch ist, dann würde ich einen asu dem regal nehmen.
Ich denke mit Batterien wird das ganze aber deutlich einfacher, werde also wohl doch dabei bleiben. Gibt es noch Meinungen zu Shunt vs. Kompensationswandler? Cheers
wenn du einen fertigen baustein verwenden willst bietet zb travo einege dc dc wandler, die eine ausreichend hohe isolation bereitstellen.
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