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Forum: Mikrocontroller und Digitale Elektronik Wechselspannung messen mal wieder :)


Autor: Pille (Gast)
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Guten Morgen!

Wie der Titel schon sagt möchte ich gern mit einem Mikrocontroller eine 
Wechselspannung messen (also indirekt eigentlich den Strom).
Dazu habe ich in meiner Schaltung einen Shunt. Nun hab ich schon 
reichlich recherchiert, wie man das am geschicktesten lösen kann. Da bin 
ich natürlich auch auf den "Präzisionsgleichrichter" mit den zwei OPs 
gestoßen. Die Schaltung hab ich dann flux auf meinem Steckbrett 
zusammengebaut und siehe da... geht nicht. Mir war dann auch recht 
schnell klar, daß die OPs ja in der Schaltung eine positive und eine 
negative Versogungsspannung brauchen.
Da möchte ich aber auf jeden Fall drum herum kommen, meine Schaltung 
soll also mit +5V und 0V laufen.
Jetzt steh ich aber etwas auf dem Schlauch, wie man das noch machen 
könnte. Wäre sowas vielleicht mit einem "Addierer" zu lösen, der mir zu 
der Messspannung einfach Vcc/2 addiert? Dann könnte die Spannung ja 
zwischen 0 und Vcc schwingen und ich hätte meinen Nullpunkt bei Vcc/2. 
Aber geht sowas überhaupt so einfach ohne negative Versorgungsspannung? 
Und wenn ja: wie sähe die Schaltung dann ungefähr aus? Wo müßte ich den 
Shunt anklemmen und wo die Vcc/2? Wie macht das ein olles Multimeter?

Danke schonmal,
Pille

Autor: Dennis (Gast)
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Vielleicht würde dir ein Differential-ADC helfen.

Autor: Pille (Gast)
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Hallo Dennis, danke für die schnelle Antwort!
Auf den Vorschlag bin ich bei meiner Sucherei auch gestoßen. Ich möchte 
aber eigentlich den ADC vom Mikrocontroller benutzen, um das ganze nicht 
noch zu verkomplizieren. Ein paar OPs wären ja noch OK, aber ein 
externer ADC nicht.
Ich hab auch schon darüber nachgedacht, daß mir evtl. eine Halbwelle 
reichen würde (Einweggleichrichter). Aber stehe ich da nicht vor den 
gleichen Problemen? Voltage Drop über Dioden oder Versorgungsspannung 
des OPs?
Bin für alles offen :)

Pille

Autor: heinzhorst (Gast)
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Wie sieht denn deine Spannungsversorgung aus? Hat deine Schaltung eine 
separate Versorgungsspannung oder wird sie gleichzeitig aus dem zu 
messenden Stromkreis versorgt? Etwas mehr Infos bitte.

Autor: Pille (Gast)
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Ok, also die Schaltung wird aus dem gleichen Stromkreisversorgt, in dem 
sie auch messen soll. Das ganze war wie folgt gedacht: Ich habe ein 
altes Handy-Ladegerät, was den Controller und Display und so versorgen 
soll. Außerdem hab ich einen 230Vac -> 12Vac Trafo. Da möchte ich dann 
ausgangsseitig (also da, wo es nicht so dolle weh tut ;) ) den Strom 
messen.
Aber die grundsätzliche Funktion könnte ja genau so gut bei noch 
weiteren Anwendunge zum einsatz kommen. Zum Beispiel könnte ich ja auch 
einen Dimmer entwickeln, der wahlweise mit PhasenAN- oder ABschnitt 
arbeitet. Da gibt es ja tausend Einsatzmöglichkeiten. Nur die setzen 
alle voraus, daß ich eine Wechselgröße einigermaßen genau erfassen 
kann...

Pille

Autor: Pille (Gast)
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Fehlen noch wichtige Informationen, oder ist die Lösung des Problems 
nicht ganz "trivial" :) ?!

Autor: ingo (Gast)
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Hätte folgenden Vorschlag:
Du teilst deine Betriebsspannung (5V) in 2 Hälften. Die U/2 benutzt Du 
als Masse für den (klassischen) Aktivgleichrichter. Die 
Eingangs(wechsel)spannung kannst Du ja über einen Kondensator zum 
Eingang führen. Das Gleichgerichtete Ergebnis bezieht sich jetzt auf die 
U/2. Also 2 ADU-Eingänge und die Differenz berechnen. Oder nicht U/2, 
sondern stabil 2,5V, dann kannst Du eine Konstante subtrahieren, kostet 
einen ADU-Eingang weniger und einen Spannungsregler mehr. Das wäre 
sicherlich die sauberste Lösung und auch mit vertretbarem Aufwand 
realisierbar.
mfG ingo

Autor: Pille (Gast)
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Hey, danke für die Antwort!

Ja, das klingt ja schonmal nicht übel. Dann bräuchte ich also noch einen 
Spannungsregler auf 2,5 V, und dann klemm ich die Gleichrichter-OPs 
zwischen 2,5V und 5V? Und wo kommt dann die Wechselspannung von über dem 
Shunt rein? und worauf bezieht die sich? kannst du vielleicht eine grobe 
Schaltung skizzieren? Das wäre nett!

Pille

Autor: ingo (Gast)
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Dachte ich mir schon, hab da mal was vorbereitet :-)
Wenn Du Verstärkung haben möchtest, den 200k vergrößern, oder den 100k 
vor dem Integrator verkleinern. Die Dioden sind so gedreht, das die 
Ausgangsspannung mit dem Signal hochgeht.
mfG ingo

Autor: Lutz (Gast)
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Schon mal das naheliegendste probiert? Die Suchfunktion hier?

http://www.mikrocontroller.net/articles/Operations...

Autor: ingo (Gast)
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Und so könnte man den Dickstrompfad ankoppeln.
mfG ingo

Autor: Pille (Gast)
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Jo, super, dankeschön! Das werd ich mir mal zu Gemühte führen :)

@Lutz:
klar, bevor ich Google direkt anwerfe suche ich erstmal hier auf der 
Seite, weil ich immer denke, daß alle meine Problemchen bestimmt 
schonmal wer anders vor mir hatte :) . Aber Danke für den Link. Wie 
sieht es bei dem Instrumentenverstärker in meinem Anwendungsfall denn 
mit der Versorgungsspannung aus? Kann ich da meinen "nullpunkt" auch auf 
Vcc/2 legen? Das Programmieren krieg ich alles hin, aber analoge 
Schaltungen sind echt nicht mein Lieblingsgebiet schäm

Pille

Autor: Ulrich (Gast)
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Wenn man beim µC Rechenzeit übrig hat, kann man auch einfach nur die 
Spannung verstärken und die Wechselspannung dann direkt mit dem AD 
Wandler abtasten. Je nach shunt / µC  geht es eventuell sogar ohne 
Verstärkung.
Das Gleichrichten bzw. die Berechnung der Amplitude kann man dann in 
Software machen.

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