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Forum: Mikrocontroller und Digitale Elektronik Messkonzept Strom- und Spannungsmessung bei 300V


Autor: Jens (Gast)
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Hallo,

nach einigen Frage-Threads [danke für die Geduld mit mir!] habe ich mich 
nun gewagt, ein eigenes "Netzteilkonzept" mal aufzustellen. Zunächst was 
zum Hintergrund:

Ich habe ein MHV12300S10P-Modul von Traco, das mir 0..300V liefern kann 
bis 10mA maximal (oder durch Parallelschaltung zweier Module 20mA). 
Datenblatt hier: 
http://www.tracopower.com/fileadmin/medien/dokumen...

Ich möchte damit sog. Nixie-Röhren betreiben. Die brauchen einen 
Anodenwiderstand im Bereich 20-100kOhm. Aus Reedrelais baue ich mir 
einen einstellbaren Widerstand im Bereich 0..100kOhm. Das ist das Poti 
R1 im Schaltplan.

Ich messe über einen Spannungsteiler und ADC die anliegende Spannung.

Über den Shunt R6 fallen bei 20mA ca. 200mV ab, die werden dann über 
einen nichtinvertierenden Verstärker mit Verstärkungsfaktor 20 auf 4V 
hochgeschraubt, sodass ich sie gut mit einem ADC auslesen kann. Der OPV 
bekommt von der Ladungspumpte 7660 die erforderlichen -5V, damit er auch 
gut an die 0V kommt wenn da gerade nichts fließt an Strom.

So weit mein Konzept. Gibt es Einsprüche? Speziell zum Thema 
Kurzschluss, da dürfte nichts passieren, da der Strom ja auf 20mA 
begrenzt ist, oder?

Jens

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

>Ich möchte damit sog. Nixie-Röhren betreiben. Die brauchen einen

Und wozu  dann der Aufwand? Einfach eine feste Spannung von ~200V 
einstellen, Vorwiderstände dran, fertig. Was willst du da noch messen 
und regeln?

MFG
Falk

Autor: Jens (Gast)
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Ja stimmt natürlich, dass das zu aufwändig erscheint, aber ich möchte 
möglichst viele verschiedene Nixies damit "ausprobieren" können und 
deren Charakteristiken erproben, à là Zündspannung etc.

Aber schaltplantechnisch erstmal keine allzu großen Einwände?

Jens

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

>Ja stimmt natürlich, dass das zu aufwändig erscheint, aber ich möchte
>möglichst viele verschiedene Nixies damit "ausprobieren" können

Dann dreh am Poti der Quelle, miss Strom und Spannung mit einem DMM und 
gut.

>Aber schaltplantechnisch erstmal keine allzu großen Einwände?

Bei 20mA braucht man keinen so kleinen Shunt, einfach 220 Ohm nehmen, 
der setzt dann gerade mal 88mW um. Ohne OPV.
Dein Spannungsteiler ist unnötig hochohmig, Faktor 10 kleiner ist 
besser. Und R2 sollte man bei 300V durch zwei EInzelwiderstände 
ersetzen, denn die meisten sind offiziell nur bis 200V geeignet.

MFG
Falk

Autor: Jens (Gast)
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Falk Brunner schrieb:
> Dann dreh am Poti der Quelle, miss Strom und Spannung mit einem DMM und
> gut.

Ja sicher geht das so. Aber ist das Nixie-stilecht? Nein ;-)

Falk Brunner schrieb:
> Bei 20mA braucht man keinen so kleinen Shunt, einfach 220 Ohm nehmen,
> der setzt dann gerade mal 88mW um. Ohne OPV.

Oh, ich dachte mit einem kleineren Shunt und einem entsprechenden OPV 
wäre man auf der sichereren Schiene. Denn bei R_shunt = 220R fallen bei 
20mA ganze 4.4V ab, und das ist dann auch ein Wert, um den die 
Spannungsanzeige daneben liegt, das fände ich eher schade. Ist die 
OPV-Schaltung denn wenigstens OK wenn auch sinnfrei (außer dass ich was 
mit dem Umgang mit OPVs lerne)?

Falk Brunner schrieb:
> Dein Spannungsteiler ist unnötig hochohmig, Faktor 10 kleiner ist
> besser.

Hm OK, ich habe mich nach den gängigen DMMs gerichtet die alle 10MOhm 
Eingangswiderstand haben bei Spannungsmessung.

Falk Brunner schrieb:
> Und R2 sollte man bei 300V durch zwei EInzelwiderstände
> ersetzen, denn die meisten sind offiziell nur bis 200V geeignet.

Oh ja Du hast Recht.

Gruß
Jens

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

>Ja sicher geht das so. Aber ist das Nixie-stilecht? Nein ;-)

????

Zum TESTEN? Was soll daran nciht stilecht sein?
Ausserdem, Nixis stammen aus Zeiten, in denen an Mikrocontroller nciht 
wirklich zu denken war.

>20mA ganze 4.4V ab, und das ist dann auch ein Wert, um den die
>Spannungsanzeige daneben liegt, das fände ich eher schade.

Kann man problemlos rausrechnen.

> Ist die
>OPV-Schaltung denn wenigstens OK

Nein. Dein Spannungsteiler für den nichtinvertierenden Verstärker gehört 
an den Ausgang.

MFG
Falk

Autor: Jens (Gast)
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Falk Brunner schrieb:
> ????
>
> Zum TESTEN? Was soll daran nciht stilecht sein?
> Ausserdem, Nixis stammen aus Zeiten, in denen an Mikrocontroller nciht
> wirklich zu denken war.

Ist vielleicht schwer zu erklären, aber ich habe mir immer gewünscht, 
dass ich mal ein Gerät habe, mti dem ich kompakt und einfach Nixies 
testen kann, ohne das dauernde Kabelgewirr und herumstecken bis alles 
gemessen werden kann. Ich bin ja auch Sammler dieser Nixies, und daher 
hab ich da ein besonderes Anliegen, und ein Nixie-Tester mit eingebautem 
Nixie-Volt und Amperemeter ist einfach das Größte ;-) Eigentlich ist es 
Spinnerei, aber dafür eine für mcih ganz praktische :-)

Falk Brunner schrieb:
> Kann man problemlos rausrechnen.

Da hast du Recht, hmm. Würde aber mal gerne was mit OPVs bauen, daher 
tendiere ich zur Zeit dazu eher. Ich habe die Schaltung korrigiert und 
mal neu angehängt, jetzt sollte der OPV-Teil stimmen, oder?

Beste Grüße
Jens

Autor: Falk Brunner (falk)
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Passt.

Autor: Jens (Gast)
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Dann bin ich ja erleichtert.

Gut, jetzt habe ich noch eine letzte Frage: Mir wurde oft gesagt, dass 
ich die Schaltung zu "spartanisch" aufbaue, d.h. dass hier und da noch 
der eine oder andere Kondensator etc. was stabilisieren könnte. Gibt es 
hier solche Stellen? Evtl. nen 100nF parallel zum 7660?

Jens

Autor: MaWin (Gast)
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> ich möchte möglichst viele verschiedene Nixies damit "ausprobieren"
>  können und deren Charakteristiken erproben, à là Zündspannung etc.

Mein Gott, das sind Glimmlampen,
die ändern ihr Verhalten eh nach Alter, Temperatur, UV-Strahlung,
was willst du da mit Messwerten ?

Du misst doch auch deine Transistoren nicht nach ihrer 
Spannungsfestigkeit und Reststrom aus, sondern setzt sie so ein, daß die 
Datenblattangaben nicht überschritten werden und gut is.

Du kannst den Betriebsstrom sowieso nicht messen, der geht in die 
Alterung ein, zu viel Strom zu schnell kaputt, davon merkst du in einer 
Messung nichts, sondern (bei fehlendem Datenblatt) nur mit einem 
beherzten hingucken "passt so".

Mit dem Alter steigt die Brennspannung, insofern gibt die 
Versorgungsspannung der Schaltung irgendwie die nutzbare Lebensdauer 
vor, zu klein wäre blöd weil die Röhre dann zu früh nachlässt, zu hoch 
erfordert zu hohe Verluste im Vorwiderstand, der Rest ist ein Kompromiss 
an dem deine Messwerte auch nichts ändern.

Autor: Jens (Gast)
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MaWin schrieb:
> Mein Gott, das sind Glimmlampen,

Vielen Dank für den Kommentar. Aber ob das (für dich) sinnvoll ist oder 
so habe ich hier ja gar nicht gefragt, ich habe nur darum gebeten, die 
Schaltung abzuchecken.

Abgesehen davon tauscht man sich in Nixie-Sammlerkreisen gerne darüber 
aus, wie viel Strom verschiedene Nixies verschiedenen Alters so ziehen. 
Wenn jemand eine neue Nixie gefunden hat ist die dritte Frage (nach 
Ziffernhöhe und Hersteller) meistens die nach dem Betriebsstrom, da 
dieser die Röhre charakterisiert. Und dafür ist dieses Gerät ideal.

Jens

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

>Abgesehen davon tauscht man sich in Nixie-Sammlerkreisen gerne darüber
>aus, wie viel Strom verschiedene Nixies verschiedenen Alters so ziehen.

Soviel wie dur reinpumpst. Glimmlampen heben einen negativen 
differentiellen Widerstand . . .

>Wenn jemand eine neue Nixie gefunden hat ist die dritte Frage (nach
>Ziffernhöhe und Hersteller) meistens die nach dem Betriebsstrom, da
>dieser die Röhre charakterisiert. Und dafür ist dieses Gerät ideal.

Dito. Das Ding misst genau das, was du reinschickst. Ob das der Nixi auf 
Dauer bekommt oder nicht siehst du keine Sekunde. Und mit dem Auge die 
Helligkeit abschätzen geht regelmäßig in selbiges, da der Mensch ein 
eher schlechtes Messgerät für Helligkeiten ist.

Wie gesagt, ein Poti und zwei DMM erfüllen die Aufgabe perfekt, auch 
ohne Mikrocontroller ;-)

Autor: Jens (Gast)
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Falk Brunner schrieb:
> Soviel wie dur reinpumpst. Glimmlampen heben einen negativen
> differentiellen Widerstand . . .

Genau. Aber die Zünd- und Löschspannung und der dann jeweils fließende 
Strom ist interessant und bei vielen Röhren recht unterschiedlich - ein 
interessantes Vergleichskriterium.

Falk Brunner schrieb:
> Wie gesagt, ein Poti und zwei DMM erfüllen die Aufgabe perfekt, auch
> ohne Mikrocontroller ;-)

Ja ich weiß, Falk. Aber ich hätte es halt gerne per Nixies angezeigt. 
Ich weiß, dass das keine revolutionäre Schaltung ist, sie erspart mir 
höchstens mir ein zweites DMM zu kaufen und den Widerstandswert auf 
einer Skala abzulesen - aber naja. Nicht-Nixie-Sammler verstehen da 
vielleicht auch nicht mein Interesse ;-) Ich will die Dinger ja auch 
nicht ewig an diesem Teil betreiben sondern nur anschließen zum 
Charakterisieren und Fotografieren, wenn es jemanden interessiert ist 
hier meine Sammlung zu sehen:
http://www.jb-electronics.de/html/elektronik/nixie...

Jens

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