Hi,
möchte mit einem AD-Wandler +-400V wandeln können. Hab mir dazu folgende
Eingangsbeschaltung überlegt.
5V
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| |
| |1kOhm
| |
|
___ |
Signal-|_____|--+--- Analogeingang
79,5kOhm |
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| |1kOhm
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Gnd
Nach meiner Rechnung müsste die Eingangsspannung = Signal * 6,25*10^-3 +
2,484375V sein.
Wenn das so stimmt ist das doch optimal, die +-400V bilden sich fast
perfekt auf die 0V-5V ab. mit nur einem minimalen Offsetfehler von
0,015... Volt. Was haltet ihr davon, macht das Sinn, oder geht es
vielleicht noch viel einfacher?
(Hoffe es wird alles so dargestellt, wie ich mir das überlegt habe:-))
Noch einfacher als 3 Widerstände ? Ich würde die Widerstände etwas hochohmiger macher. Im moment verheizt du ewta 2W im 79,5k Widerstand. Ansonsten würde ich das ganze genauso machen.
Für was Schutzdioden ? Die hat der AVR integriert ! Ich messe +/-20kV mit einem AVR ohne Schutzdioden und das läuft jetzt schon seit Jahren.
...kein weiterer Kommentar... kopfschüttel
Hallo, wenn kein spezieller hochspannungsfester Widerstand benutzt wird, müssen mehrere in Reihe geschaltet werden. Bedrahtete haben je nach Hersteller meist 250V, SMD wesentlich weniger. Arno
mach das mit einem Optokoppler !!!!! statt an den uC gehst du an den Optoeingang (natürlich mit entsprechnder Beschaltung)
mit 20 KV ist glaube das Gehäuse gemeint
Mein Gott, Leute, Ihr denkt wohl alle noch TTL ;-) Selbstverständlich kann man die eh vorhandenen Eingangsschutzdioden des Controllers benutzen, dazu gibt es sogar einschlägige AppNotes. Ich würde allerdings, wie Benedikt schon vorgeschlagen hat, etwas hochohmiger dimensionieren, um die Ströme so zwischen 0,1 und 0,5mA zu halten. Dann fallen deutlich weniger Watts am großen Vorwiderstand ab, und wenn's mal über die 400V hinausgeht, werden die Eingangsschutzdioden des µC nicht gleich zu heftig gefordert. Die Max-Spannung über den Widerständen bleibt davon unbenommen kritisch. Mit bedrahteten Teilen sollten es also für 400V mindestens zwei Widerstände sein, und mit SMD-Teilen mindestens vier. Der Vorschlag mit dem Optokoppler entspringt in diesem Zusammenhang offenbar einem Dummhirn. Ist allerdings zu berücksichtigen, wenn eine galvanische Trennung von Mess- und Auswertungsstromkreis gefordert ist. Gruß Johannes
Es ist echt erschreckend das einige Leute Tips geben wollen ohne selbst die geringste Ahnung zu haben ! Jedes CMOS IC hat Schutzdioden an den Eingängen (abgesehen von einigen Sonderfunktionen wie dem Reset Pin bei wenn dieser 12V Programmierspannung bekommen soll oder ähnliches.) Diese Schutzdioden können eigentlich immer einige mA vertragen, meist so im Bereich bis 10mA. In vielen Datenblättern ist das auch direkt angegeben, beim AVR nur indirekt. Oft sind die Eingangschutzdioden sogar 2 stufig ausgeführt: Also Schutzdioden gegen GND/Vcc, dann ein Widerstand und nochmal Schutzdioden gegen Vcc/GND. Wer mir das nicht glaubt, der sollte sich mal die Application Notes von Atmel anschauen, da gibt es Schaltungen bei denen 230V über einen Widerstand direkt an die Pins gelegt werden. Jetzt zurück zur Schaltung: Wie einige schon sagten: ein normaler 1/2W Widerstand hält meistens nur 250V aus, daher sollte man mindestens 2 Widerstände in Reihe schalten. Bei SMD mindestens 3 oder 4 Stück im 1206 Gehäuse. Um die 20kV zu messen, verwende ich spezielle Hochspannungswiderstände die 10kV aushalten und Widerstandswerte von mehreren 10MOhm haben. Dadurch wird der Strom auf wenige 100uA begrenzt, was der AVR problemlos über die Schutzdioden abführen kann.
> Dadurch wird der Strom auf wenige 100uA begrenzt, was der AVR problemlos über die Schutzdioden abführen kann. Das ist ja nur die halbe Wahrheit. Zur ganzen Wahrheit gehöhrt, dass die internen Dioden u.U. einen hohen Leakage Current aufweisen. Bei einem Quellwiderstand von mehreren 10MOhm dürfte da eine Offsetspannung entstehen die das ganze zur (temperaturabhängigen)Farce werden lässt. Wie schrieb doch ein User so richtig: >Es ist echt erschreckend das einige Leute Tips geben wollen ohne selbst die geringste Ahnung zu haben !
Hallo, @Kunz von Kaufungen: die andere Häfte der Wahrheit: ATMega8 Rain min. ca. 55 MOhm als Orientierungswert. Iaclk wird mit max. +-50 nA angegeben. Das sieht so hoch nun nicht aus... Bei Imess = 100µA wäre es ein Messwiderstand von 25 kOhm am Eingang bei Aref = 2,5V für den Spannungsteiler und 200 MOhm Vorwiderstand für 20kV. Ich sehe da kein Problem. Gruß aus Berlin Michael
50nA(Leakage Current) x 200MOhm(Vorwiderstand) sind ein Offset(Messfehler) von 10V. Bei einem Vorwiderstand von 'nur' 10MOhm ist der Fehler immer noch 0,5V.
@ Kunz von Kaufungen Um eine Spannung zu messen, verwendet man keinen Vorwiderstand sondern einen Spannungsteiler ! Dessen Innenwiderstand berechnet sich aus der Parallelschaltung beider Widerstände. In der Schaltung von Tuvok liegt der Innenwiderstand der Spannunsgsquelle die der AVR sieht bei etwas unter 500Ohm... Und selbst bei der Messung von 1000V über einen Spannungsteiler mit 100M Eingangswiderstand, muss der zweite Widerstand etwa 500kOhm groß sein, was einen Innenwiderstand von <500kOhm ergibt. Und das ergibt gerade mal 25mV Offset, worst case.
Hallo, wir können das vermutlich endlos treiben. ;) Ich habe einen Spannungsteiler 200MOhm/25kOhm, was sollte sonst auch zu messen sein??? Der Leckstrom wird sich also vermutlich nicht durch die 200MOhm quälen wollen und müssen. Ohne den 2. Teilerwiderstand gäbe es wohl ganz andere Probleme... Gruß aus Berlin Michael
sorry das ich dass galvanisch trennen würde...bin halt ein Dummbrot....
...um mal eine greifbare Zahl in die Diskussion zu werfen: Ich hatte wg. eines ähnlichen Problems mal bei Atmel nachgefragt, was die Eingangsschutzdioden denn so für Ströme abkönnen und es wurde mir empfohlen nicht über 1mA Dauerstrom zu gehen.
Kurzer Einwurf: Danke für die zahlreichen Reaktionen, ich weiß jetzt, dass meine Grundüberlegung für die Schaltung genau richtig war. Nun aber frohes Weiterdiskutieren über Leckströme von Schutzdioden. :-)
Hallo, naja, so sind Foren eben... :))) Mach trotzdem den Teiler etwas hochohmiger und denke an die Spannungsfestigeit des Widerstandes und teile den auf... Gruß aus Berlin Michael
Hihihi, echt klasse, wie das immer wieder abgeht :-) Ja los, haut jedem CMOS-Chip die 10mA, die er ganz klar immer abkann, durch die Eingangsschutzdioden. Ich wünsche viel Spaß! Übrigens .... und später Dummhirn, die galvanische Trennung ist echt ein Problem, wenn man mit einfachen Mitteln mehr als "Spannung vorhanden/nicht vorhanden" erfassen will. Nichts für ungut, ich kenn mich da dummerweise aus. Gruß Johannes
Hallo zusammen. Jetzt will ich aber auch eine Anmerkung loswerden! >die galvanische Trennung ist echt ein Problem, wenn man mit einfachen >Mitteln mehr als "Spannung vorhanden/nicht vorhanden" erfassen will. >Nichts für ungut, ich kenn mich da dummerweise aus. So? Also ich kenne für solche Anwendungen Analog-Optokoppler, z.B. IL 300. Damit geht das übertragen von Analogwerten mit etwas Zusatzbeschaltung problemlos! Oder für den besser ausgestatteten Geldbeutel auch Isolationsverstärker.... Viel Spaß beim Weiterdiskutieren!
Sicher geht das mit Analog-Optokopplern, wenn man mit dem entstehenden Fehler zufrieden ist. Eine bessere Linearität als 2% ist da bestenfalls unter Laborbedingungen zu erreichen.
Ein kleines Problem gibt es noch! Was ist mit der negativen Spannung? Also ich würde einen Spannungsteiler hernehmen und anschließend einen AD736 True RMS -> DC Converter schalten. Benötigt dann natürlich eine dual supply Versorgung.
wie wäre es mit einem fertigen Hochspannungs Tastkopf für Oszilloskope ?
Analog-Optokoppler sehen vielleicht erstmal ganz hübsch aus, und sind in einer rein analogen Schaltung (z.B. isolierte Messung mit 4-20mA Ausgang), oder wenn höherfrequente Signale übertragen werden müssen (bis 1MHz) wohl auch noch ganz praktisch. Aber wie Dieter schon anmerkte, haben sie erhebliche Fehler, sind nicht sehr temperaturstabil, und brauchen stets einen Abgleich gegen die Grundtoleranz (je nach Typ weit über 10%). Und wenn man nicht sowieso noch irgendeine andere Schaltung auf der zu messenden Seite hat, wo man die 10-15mA und eventuell Plus-Minus-Versorgung abzweigen kann, wird die Zusatzschaltung schnell etwas aufwändiger. Und wirklich günstig sind Analog-Optokoppler auch nicht. Ich hab das mal für eine 230VAC-Messschaltung durchgerechnet und bin auf 10-15 Euro, je nach Versorgungsschaltung, für ein Einzelstück gekommen (eine Quelle, Versand nicht gerechnet). Meine Lösung ist nun ein ATtiny mit Eingangsschaltung wie oben zur Messung inkl. TrueRMS-Berechnung, der die Werte über einen Standard-Optokoppler digital an den auswertenden Controller überträgt. Bei einem Gesamtstromverbrauch von unter 2mA reicht ein einfacher Vorwiderstand für die Versorgung mit einem Referenz-IC (LM336), das nach der Aufwärmzeit von zirka 5s volle 8 Bit Genauigkeit bringt, bei 1% Grundtoleranz. Bauteilewert für ein Einzelstück 2,50 Euro... (wiederum eine Quelle, Versand nicht gerechnet) Gruß Johannes
@Johannes .... so gehts natürlich auch. Probleme sehe ich auch nicht in der Machbarkeit der oberen Schaltung, sollte aber noch eine Anbindung zu einem PC realisiert werden, oder irgendeine eine andere elektrische Verbindung die ein Benutzer(Thema Berührungsschutz)benötigt, würde ich mich nicht auf diese Schutzdioden verlassen(Thema Halbleitersterben).
@.... Da hast Du natürlich recht. Messungen per PC sind ein heikles Thema, weil die interne Masse, völlig gegen jede VDE-Vorschrift, grundsätzlich mit dem Gehäuse verbunden ist. Auf die Schutzdioden in CMOS-Schaltungen darfst Du Dich allerdings im Rahmen von 0,1mA immer getrost verlassen. Vorausgesetzt, sie sind vorhanden, was bei einigen Standard-CMOS-ICs nicht unbedingt der Fall ist (z.B. 4049/4050). Gruß Johannes
@Johannes sorry da hab ich mich mit Halbleitersterben vielleicht ungenau ausgedrückt. Es gibt Statistiken die Beschreiben in welchem Zeitraum wieviel % der Halbleiter Aufgrund von z.B.Dotierungsfehlern, Fehlerhafte Via's u.s.w. aussteigen. Und das Betrifft auch diese Schutzdioden. Gruss ...... :D
@..... Ja, ok, das gilt meines Wissens aber nur für die Teile, für die die Schutzdioden nicht expilizit gespect sind. Bei vielen Controllern und diversen Logik-Reihen sind die Schutzdioden inzwischen allerdings explizit gespect. Gruß Johannes. (ich fang auch mal mit Punktezählen an ;-)
yap, gut zu wissen Gruss ein . zwei . drei . vier . fünf . ja 5 Punkte ;)
Wie jetz'.. vorhin warst Du doch schon/noch bei sechs... Gruß Johannes..
Die Trennung kann auch ohne Probleme in der Signalleitung zum PC erfolgen was sowieso Sinn macht!
Ich hatte auch vor, die Messschaltung über eine separate Stromversorung zu versoren und die Daten mit Optokopplern getrennt an den PC zu senden.
Genau das ist die beste Lösung! Controller im "heißen Kreis" und dahinter und davor schön trennen!
Johannes A. wrote: > ... Messungen per PC sind ein heikles Thema, > weil die interne Masse, völlig gegen jede VDE-Vorschrift, grundsätzlich > mit dem Gehäuse verbunden ist. Hallo Johannes, ist zwar nicht ganz Thema des Threads, aber kannst Du das bitte näher erläutern? Wo verbietet der VDE denn sowas? Warum?
Hallo Stefan, ich habe gerade noch einmal gesucht, und finde die VDE-Norm nicht mehr - ich meine zu erinnern, dass sie mit 0928 beziffert war. Insofern muss ich relativieren: Es gab eine VDE-Vorschrift, nach der bei Geräten in einem Metallgehäuse nur der Schutzleiter direkten Kontakt zum Gehäuse und jeder interne Stromkreis nur jeweils an einem Punkt einen Potentialausgleich über eine hochohmige RC-Kombo (100k-1M parallel zu 100nF) haben durfte. Möglicherweise hat der VDE diese Vorschrift wegen der ständigen Verstöße dagegen (eben durch die PCs) aufgegeben, ähnlich wie seinerzeit die Post die hierzulande ursprünglich verbotenen Hayes-Modems (Stichwort AT-Befehle) in Anbetracht der nicht mehr kontrollierbaren Verbreitung im Nachherein legalisiert hat. Mag aber auch sein, dass die Verlagerung der Zuständigkeit für die EMV-Abnahme weg vom VDE hin zu den freien Instituten diese Norm schlicht erübrigt hat. Wie dem auch sei, am Warum hat sich nichts gändert, was jeder, der mit etwas längeren RS-Datenkabeln zu hantieren hat, aus eigener, meist mehr als weniger leidvoller Erfahrung bestätigen kann: Die direkte Verbindung der Signalmasse zum Schutzleiter des Stromnetzes bringt "Schmutzeffekte" in die Verbindung (im Audiobereich als Brummschleifen bekannt), die mit einer Abschirmung - die eigentlich die klassische Gegenmaßnahme ist - kaum noch zu beeinflussen ist. Ansonsten frag einfach mal jemanden, der schon ein paar Jahre länger dabei ist, ob ihm bekannt ist, dass PCs diese interne Verbindung haben. In meinem Umfeld hab ich jedenfalls noch dieses Jahr recht schockierte Reaktionen erfahren... Gruß Johannes
Hmmm, mag sein, dass dies Branchenspezifisch unterschiedlich ist (glaube ich aber nicht so recht): Ich habe beruflich mehr so mit DIN/EN50155 (Fachnorm) und den entsprechend darunterhängenden Normen zu tun und bei uns wird Masse nach dem DC/DC-Wandler IMMER mit Gehäuse/Fahrzeugmasse verbunden. Nur die Versorgungs-Eingänge (+24V/0V) müssen gegen alles andere 750V Potenzialtrennung haben. Daher denke ich, dass es bei Geräten mit Netzanschluss ähnlich sein dürfte. Man hätte sonst auch kaum eine Chance bei einem Rechner die Abstrahlungsnormen einzuhalten. Und da der PC (noch?) kein typisches Audiogerät ist (obwohl man das bei manchem Lüftergeräusch kaum glauben mag ;)) hat sich über Brummschleifen dort bei der Entwicklung sicher kaum einer Gedanken gemacht. Man kann sich hier aber ggf. über Mantelstromsperren etc. auch so weiterhelfen...
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