Hallo an alle, ich habe einen Spannungsteiler mit einem Verhältnis von 1:100 gebastelt, um eine Spannung (um die 48V, Batteriespeicher-> DC) mit einem ADC an einem RaspberryPi auszuwerten. Jetzt möchte ich den Ausgang des Spannungsteilers galvanisch vom ADC entkoppeln und dachte ich mache das über einen Optokoppler, der mit den 3,3V des RaPi Ausgangsseitig "versorgt" wird. Leider habe ich die Funktionsweise von Optokopplern nicht ganz verstanden und wundere mich ob es so Bauteile gibt, die mir die selbe Spannung die eingangsseitig anliegt, an den Ausgang geben - nur galvanisch getrennt. Hätte jemand da Empfehlungen bzgl. Bauteilen? Danke und viele Grüße Steven
Steven K. schrieb: > Jetzt möchte ich den Ausgang des Spannungsteilers galvanisch vom ADC > entkoppeln und dachte ich mache das über einen Optokoppler, > Leider habe ich die Funktionsweise von Optokopplern nicht ganz > verstanden Nun gut, normalerweise nimmt man OKs nur, um digitale Signale zu trennen. Analoge Signale kann man zwar auch trennen, man muss dann aber mit deutlich grösseren Fehlern rechnen. Deshalb ist es besser einen AD-Wandler mit einer seriellen Schnittstelle auf die Hochspannungsseite zu setzen und nur dessen digitales Ausgangssignal über den OK zu schicken.
Trennverstärker heißt hier das Zauberwort: zum Bleistift: http://www.avagotech.com/products/optocouplers/industrial-plastic/isolation-amplifiers-modulators/isolation-amplifiers/hcpl-7840 Oder eben der Externer ADC mit SPI-Bus der via Optokoppler angebunden ist. TLC549 oder MCP3001 wären so Kandidaten.
AMC1200 ist auch ein dienstbarer Geist für solche Fälle. Praktisch alle Analogtrenner brauche aber auf beiden Seiten eine Versorgungsspannung.
Steven K. schrieb: > Leider habe ich die Funktionsweise von Optokopplern nicht ganz > verstanden Das ist dann erstmal Problem Nr. 1 Steven K. schrieb: > wundere mich ob es so Bauteile gibt, die mir die selbe > Spannung die eingangsseitig anliegt, an den Ausgang geben - nur > galvanisch getrennt. dies hier ist dann Problem Nr. 2 Steven K. schrieb: > Hätte jemand da Empfehlungen bzgl. Bauteilen? Das schon, aber so einfach wie du dir das vorstellst wird es nichts... Optokoppler haben eine stark gekrümmte Kennlinie und sind für soetwas nicht gedacht. Dazu kommen noch eine Reihe weiterer Probleme. Der einfachste (und allgemein übliche) Weg wäre es die Spannung "vor Ort" zu wandeln und dann nur noch den Spannungswert - galvanisch getrennt - digital zu übertragen. Wir nehmen dafür gerne einen Cortex-M0. Der kostet um die 50ct, braucht nur ein paar mm^2 Fläche, hat einen 12-bit ADC direkt drin und gibt die Werte per UART an den Optokoppler. Wenn man flexibler sein möchte, so kann man auch einen Delta-Sigma-Modulator nehmen und der Datenstrom übertragen. Daraus kann man dann mit passenden Filtern von schnell und niedrigauflösend bis langsam und hochauflösend alles konfigurieren (verwendet man in dieser Form z.B. in Wechselrichtern). TI und AD haben dazu jede Menge Bausteine im Sortiment.
Oha, da war ich dann wohl etwas langsam... S. K. schrieb: > Praktisch alle > Analogtrenner brauche aber auf beiden Seiten eine Versorgungsspannung. Schau dir z.B. die ADUM-REihe von Analog Devices an, diese haben einen kleinen DC-DC direkt eingebaut + dazu noch einige galvanisch getrennte Kommunikationskanäle. Allse zusammen in einem IC. Beim DC-DC nicht vergessen zu filtern, das Ding gibt bei 180MHz und danach bei etlichen Harmonischen ordentlich was ab...
Steven K. schrieb: > ich habe einen Spannungsteiler mit einem Verhältnis von 1:100 gebastelt, > um eine Spannung (um die 48V, Batteriespeicher-> DC) mit einem ADC an > einem RaspberryPi auszuwerten. Schon der erste Fehler. 48V/100 = 0.48V. Das ist für die meisten ADC keine sonderlich gute Spannungslage. 48V/10 = 4.8V wäre hingegen nahezu perfekt für einen ADC mit 5V Referenzspannung. > Jetzt möchte ich den Ausgang des Spannungsteilers galvanisch vom ADC > entkoppeln Warum? Möchtest du oder mußt du? > und dachte ich mache das über einen Optokoppler, der mit den > 3,3V des RaPi Ausgangsseitig "versorgt" wird. Du "dachtest" also. Was ist eigentlich ein Euphemismus? > Leider habe ich die Funktionsweise von Optokopplern nicht ganz > verstanden und wundere mich ob es so Bauteile gibt, die mir die selbe > Spannung die eingangsseitig anliegt, an den Ausgang geben - nur > galvanisch getrennt. Nein. Sowas gibt es nicht als Bauelement. Wenn du wenigstens "Baugruppe" gesagt hättest. Und ganz sicher ist das nicht, wie ein Optokoppler funktioniert. Und da sind wir beim nächsten Fehler. Wäre es nicht wesentlich ziel- führender gewesen, wenn du dich erstmal informiert hättest, welche Möglichkeiten der galvanischen Trennung es gibt und danach angefangen hättest zu frickeln? Aber noch ist es ja nicht zu spät. Da du ja anscheinend auf der 48V Seite genug Leistung zur Verfügung hast: bau einen kleinen µC mit (integriertem) ADC da hin den du aus den 48V versorgst. Dann nimm einen Optokoppler, um ein digitales Signal - z.B. TxD vom UART - isoliert zum RasPi zu übertragen.
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Steven K. schrieb: > um eine Spannung (um die 48V, Batteriespeicher-> DC) mit einem ADC an > einem RaspberryPi auszuwerten. Auf welchem Potential ist der RPi? Hängt der eh' an der selben Masse wie die Batterie? Falls ja: eine Potentialtrennung ist unnötig. Falls nein: kannst du die beiden Massen gefahrlos verbinden? Falls ja: Glück gehabt, eine Potentialtrenung ist unnötig. Falls nein: jetzt wird es aufwändig... :-( Oder andersrum: eine galvanische Trennung macht man nur, wenn es nötig ist. Denn der Aufwand ist recht groß. Man kann die analoge Spannung trennen, das ist aber recht aufwändig und teuer. Meist ist es einfacher, den ADC auf die Analogseite zu setzen und die Digitale Schnittstelle galvanisch zu entkoppeln. Eine isolierte versorgung braucht man in beiden Fällen.
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Danke schonmal für die vielen Tips!! Lothar M. schrieb: > Steven K. schrieb: >> um eine Spannung (um die 48V, Batteriespeicher-> DC) mit einem ADC an >> einem RaspberryPi auszuwerten. > Auf welchem Potential ist der RPi? > Hängt der eh' an der selben Masse wie die Batterie? > Falls ja: eine Potentialtrennung ist unnötig. > Falls nein: kannst du die beiden Massen gefahrlos verbinden? > Falls ja: Glück gehabt, eine Potentialtrenung ist unnötig. > Falls nein: jetzt wird es aufwändig... :-( > > Oder andersrum: eine galvanische Trennung macht man nur, wenn es nötig > ist. Denn der Aufwand ist recht groß. Man kann die analoge Spannung > trennen, das ist aber recht aufwändig und teuer. Meist ist es einfacher, > den ADC auf die Analogseite zu setzen und die Digitale Schnittstelle > galvanisch zu entkoppeln. Eine isolierte versorgung braucht man in > beiden Fällen. Hi Lothar ja das ist auch das Problem an dem ich gerade Sitze: das RaPi, oder genauer die GPIO-Pins haben eine andere Masse als die Batterie, deshalb frage ich mich gerade wie ich das Analogsignal des Spannungsteilers in den ADC reingekloppt bekomme, da der Analog-GND vom ADC ja dem des Spannungsteilers entsprechen muss...Oder würde der ADC auch mit der Masse des Speichersystems laufen: A_GND -> Batt_GND? Ich hab es mal aufgezeichnet wie ich es meine. Viele Grüße Steven
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Hallo, > Steven K. schrieb: > ich habe einen Spannungsteiler mit einem Verhältnis von 1:100 gebastelt, > um eine Spannung (um die 48V, Batteriespeicher-> DC) mit einem ADC an > einem RaspberryPi auszuwerten. Warum 100:1 Spannungsteiler? Da kommen nur noch 0,48V rein, bei einem ADC mit 3,3V Eingangsbetreich, oder? Ein Teiler mit z.B. 20:1 oder 30:1 wäre doch geeigenter, oder? > Jetzt möchte ich den Ausgang des Spannungsteilers galvanisch vom ADC > entkoppeln und dachte ich mache das über einen Optokoppler, der mit den > 3,3V des RaPi Ausgangsseitig "versorgt" wird. Wie schon geschrieben, ist galvanische Trennung ein sehr probates Mittel, wenn man mit großen Potentialunterschieden zu tun hat oder mit mit starken Störeinflüssen wie Blitzschlag usw. Ist aber nicht immer nötig. Bei unterschiedlichen Potentialen kann man auch einen Instrument-Verstärker einsetzen wie z.B. INA114 oder AD620 http://www.ti.com/lit/ds/symlink/ina114.pdf http://www.analog.com/media/en/technical-documentation/data-sheets/AD620.pdf Für größere Potentialdifferenzen gibt es auch noch andere instrumentverst. wie INA148 http://www.ti.com/lit/ds/sbos123/sbos123.pdf > Leider habe ich die Funktionsweise von Optokopplern nicht ganz > verstanden und wundere mich ob es so Bauteile gibt, die mir die selbe > Spannung die eingangsseitig anliegt, an den Ausgang geben - nur > galvanisch getrennt. Ja , gibt es auch. z.B. IL300 http://www.vishay.com/docs/83622/il300.pdf Die sind aber nicht so sehr genau und langzeitstabil. Das man heutzutage so was anders umsetzt, wurde schon oben mehrfach geschrieben. Alternativ kann man auch einen fertigen Trennverstärker-Baustein nutzen. wie ISO122 http://www.ti.com/lit/ds/symlink/iso122.pdf >Hätte jemand da Empfehlungen bzgl. Bauteilen? Schreibe beser erst mal genauer, wie deine Randbedingungen sind. http://uwiatwerweisswas.schmusekaters.net/Uwi/Wie%20man%20Fragen%20richtig%20stellt.pdf Gruß Öletronika
Steven K. schrieb: > Ich hab es mal aufgezeichnet wie ich es meine. Der Optokoppler ist völlig sinnlos, wenn du den RPi an der Eingangs- und Ausgangsseite verbunden wird. Für eine galvanische Trennung darf es keine Verbindung zwischen den beiden Seiten des Optokopplers geben.
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