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Forum: Mikrocontroller und Digitale Elektronik Schaltung Spannungsüberwachung (Autoakku max 1000V)


Autor: Patrick W. (patricko)
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Hallo zusammen,

ich soll für ein Projekt eine Schaltung zur Spannungsüberwachung eines 
Autoakkus bauen.

Vorgaben sind:

- Akkuspannung max. 1000V
- Genauigkeit 5%
- Galvanische Trennung
- möglichst geringe Verluste
- möglichst billig

Ich hab mir dazu die gezeichnete Schaltung überlegt und wollte euch mal 
fragen ob das so hinhauen würde. Leider kann ich das nicht simmulieren, 
da ich den ISO 122 nicht in der Datenbank habe.

Kurze Erklärung:

Man teilt die Spannung im Verhältnis 1/100 runter. Das ergibt dann bei 
max. 1000V also 10V am Eingang des ISO 122. Dieser dient zur 
galvanischen Trennung und überträgt das Signal 1:1. Nach dem ISO AMP ist 
noch ein Spannungsteiler der mir meine 10V auf 5V runterteilt. Diese 
gehen dann auf einen ADC eines Mikrocontrollers der mir dann meine 
Batteriespannung berechnet.
Zur Spannungsversorgung des ISO 122 werden zwei DC/DC Wandler eingesetz, 
die mir aus den 12V vom Boardnetz jeweils +-15V machen.

Hier noch die Datenblätter zum ISO 122 und DC/DC Wandler

http://focus.ti.com/lit/ds/symlink/iso122.pdf
http://www2.produktinfo.conrad.com/datenblaetter/1...


Nun meine Fragen:

1. Passt die Schaltung vom Prinzip her?
2. Sind die Massen vom ISO 122 und den DC/DC Wandlern richtig mit den 
Bezugsmassen verbunden?
3.Wie groß sollte der Kondensator C gewählt werden?

P.S.: Die Widerstände wurden wegen der Spannungsfestigkeit von 250V so 
angeordnet und aus Sicherheitsgründen.

Ich hoffe ihr könnt mir helfen.

mfg Patrick

Autor: Andreas R. (rebirama)
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Also unter möglichst billig verstehe ich was anderes, allein der iso122 
kostet bei Farnell 20€ + Steuer.

Viel günstiger kommst du weg, wenn du die Spannung schon auf der 
Batterieseite mit einem Tiny(1€) wandelst und digital mit nem günstigen 
Optokoppler(15ct) rüber-morst.
Battieriespannungen ändern sich ja auch nicht so wahnsinnig schnell.

BTW: Definiere mal möglichst geringe Verluste? An Menschenleben beim 
Testen? ;-)

Autor: Patrick W. (patricko)
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Hi Andi,

also geringe Verluste sind alles unter 2W, dass sollte eigentlich schon 
passen.

Möglichst billig ist meine Version nicht aber lassen wir den 
finanziellen Aufwand mal außer Acht.

Mich interessiert vor allem ob die Massen des ISO 122 richtig verbunden 
sind.

mfg Patrick

Autor: Andreas R. (rebirama)
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Hi,
die Massen scheinen richtig verbunden zu sein. Es fehlen in deinem 
Schaltplan allerdings noch ein paar Kondensatoren (FIG 2 im Datenblatt).

Ok, dass 2 W für dich noch OK sind hatte ich nicht erwartet.
Eher 2 mW... sonst wär ja der Akku recht schnell leer.

Autor: Rufus Τ. Firefly (rufus) (Moderator) Benutzerseite
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Bei welchen Fahrzeugtypen treten am "Autoakku" Spannungen in der 
Größenordnung von 1 kV auf?

Autor: Gast (Gast)
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Es gab hier auch mal folgende Lösung dafür:
ΔΣ-ADC -> 0815Optokoppler -> Tiefpass

Autor: Patrick W. (patricko)
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@rufus: Bei dem Akku handelt es sich um einen Antriebsakku eines 
Elektrofahrzeuges, genau gesagt eines Rennwagens. Dieser soll 
"irgendwann" mal an Wettbewerben wie "Formula Student Electric" 
teilnehmen. Angegeben waren uns ca. 750V Nennspannung, jedoch ist das 
noch nicht fest. Deshalb die Messung bis 1000V.

@Andreas: meine jetzigen max. Verlustleistungen sind:

Eingangsspannungsteiler: P=U²/R=(1000V)^2/2MOhm=500mW --> I=0,5mA

Ausgangspannungsteiler: P=(10V)^2/4kOhm=25mW --> I=2,5mA

ISO 122: P=U*I=2*15V*5mA= 150mW  -->I=2*5mA=10mA

DC/DC-Wandler: P=U*I=2*12V*30mA=720mW -->I=2*30mA=60mA

Gesamtverluste: 1,395W (grob) davon kann ich aber nur die Verluste der 
Spannungsteiler beeinflussen, ISO und DC/DC sind fix.

Nun zur Aussage das der Akku gleich leer ist. Nach meinem Wissen misst 
man die Akkukapazität in Ah. Ich weiß leider nicht genau welche 
Kapazität der Akku hat aber ich weiß das die Rennen ca. ne Std dauern 
und mein Strombedarf ist 43mA, macht also für ne Std 43mAh. Also soviel 
ist das jetzt auch nicht find ich.

mfg Patrick

Autor: Rufus Τ. Firefly (rufus) (Moderator) Benutzerseite
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> @rufus: Bei dem Akku handelt es sich ...

OK. Ich fragte vorsichtshalber, weil hier gelegentlich auch Leute mit 
sehr wirren Vorstellungen auftreten.

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