Hallo an Alle, ich möchte mit einem STM32 Eva-Board eine 230V Wechselspannung messen. Das ganze sollte galvanisch getrennt geschehen. Aus diesem Grund habe ich vor den HCPL7840 zu verwenden. Der HCPL7840 arbeitet mit einer Eingangsspannung von +/- 200mV sehr linear und sollte sich für meine Anwendung sehr gut eignen. Bei einer Spitzenspannung von 325V würde ich mit einem Spannungsteiler (3,5M Ohm zu 1k Ohm) zwischen L und N dem HCPL7840 die Wechselspannung an Vin+ zu führen. Vin- würde ich direkt auf N legen. Da der HCPL7840 einen Verstärkungsfaktor von 8 hat, müsste sich das Ausgangssignal (Vout+ zu Vout-) also im Bereich von +/- 1,6V bewegen. Damit ich dieses Signal dem ADC des STM32 zu führen kann, würde ich ganz gerne aus dem differentiellen Ausgang des HCPL7840 ein einziges Signal machen, dass einen Offset von 1,65V hat und sich dann zwischen 0,05V und 3,25V bewegt. Wie kann ich das am geschicktesten lösen? Reicht es eventuell sogar aus, Vout- des HCPL7840 auf 1,65V zu legen und Vout+ liefert das von mir gewünschte Signal? Der ADC hat eine Auflösung von 12 Bit, also theoretisch müsste ich die Wechselspannung (2*325V=650V zwischen Spitze-Spitze) in Stufen von 650V/(2^12) = 0,159V darstellen können. Welche Genauigkeit lässt sich mit einem solchen Aufbau erreichen? Im nächsten Schritt soll über einen Stromsensor auch der Wechselstrom ermittelt und mit der Wechselspannung die Leistung und Energie berechnet werden. Was haltet ihr grundsätzlich von diesem Vorhaben und was gilt es noch zu beachten, um eine möglichst gute Genauigkeit zu erreichen? Eine definierte Vorgabe zur Genauigkeit habe ich erstmal nicht, ich würde mich von den Ergbnissen überraschen lassen, wobei sicherlich eine bessere Genauigkeit als bei günstigen Energiemessern für die Steckdose erreicht werden müsste/könnte?!?! Wenn ihr Verbesserungsvorschläge zu diesem Thema habt, immer her damit ;-) Lieben Gruß
Du suchst nach einem Differenzverstärker (kann auch gleich den Offset aufaddieren). Aber bei dem Gedanken dass du ein analoges Signal verarbeitest, digitalisierst, galvanisch trennst, wieder ins analoge wandelst, nochmal verarbeitest und wieder digitalisierst rollt es mir die Zehennägel hoch... Da addieren sich alle möglichen Fehler auf. Vorschlag: Alternativprodukt mit digitaler Schnittstelle suchen oder auf der nicht galvanisch getrennten Seite digitalisieren und dann über einen Optokoppler trennen.
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Danke für deine Antwort. Wie müsste ich denn den Differenzverstärker verschalten bzw. die Widerstände dimensionieren, um dann auch den Offset von 1,65V zu erhalten? Vielleicht kannst du mir das anhand der Abbildung obigen Abbildung erklären. Die Abfolge von Operationen, die ich auf das analoge Signal ausübe, ist mir nicht ganz klar. Warum sollte das Signal zweimal digitalisiert werden? In welchem Schritt wird das digitale Signal wenn wieder in ein Analoges umgewandelt? Ich würde die Abfolge wie folgt beschreiben: analoges Signal -> Spannungsteiler -> Galvanische trennung -> Differenzverstärker -> Digitalisierung Danke schonmal für deine Hilfe!
Auf der 230V-Seite digitalisieren, z.B. mit MCP3201. Versorgung aus Kondensatornetzteil. SPI-Schnittstelle über Optokoppler an STM32.
Ja, ich denke, die Digitalisierung des Signals auf der 230V Seite ist
auf jeden Fall eine Alternative zu meiner Idee.
Ich werde diese weiter verfolgen, aber aus Interesse wüsste ich auch
gerne, ob bzw. wie ich meinen Vorschlag umsetzen kann.
@gästle: Der HCPL7840 überträgt das analoge Signal doch optisch (also
nicht digital), wenn ich die Funktionsweise des ICs richtig verstanden
habe. Bin mir nicht sicher was genau du mit
>digitalisierst, galvanisch trennst, wieder ins analoge wandelst
meinst.
Nochmal kurz die fdrage zum Differenztverstärker: Wie stellt man am
Ausgang des Differenzverstärkers einen Offset von 1,65V ein?
Gleich noch eine Frage hinterher: Gibt es eigentlich ADCs mit SPI, bei denen Optokoppler schon direkt integriert sind, so dass man separate Optokoppler für die galvanische Trennung sparen kann?
Datenblatt Seite 1: The HCPL-7840 consists of a sigma-delta analog-to-digital converter optically coupled to a digital-to-analog converter. Differenzverstärker: R1 und R3 gleich groß, z.B. 10k und R2=R4 entsprechen der nötigen Verstärkung (V=R1/R2) Den Offset stellst du mit einem Widerstand am invertiernden Eingang gegen die Versorgung ein (ausprobieren).
ChrisB schrieb: > Gleich noch eine Frage hinterher: > Gibt es eigentlich ADCs mit SPI, bei denen Optokoppler schon direkt > integriert sind, so dass man separate Optokoppler für die galvanische > Trennung sparen kann? Noch nie von gehört. Macht auch wenig Sinn weil du dann die notwendigen Luft- und Kriechstrecken zur Isolation nicht mehr einhalten kannst.
@ Heinzhorst: Das verstehe ich nicht. Optokoppler sind ja auch in IC- ähnlichen Gehäusen. Das was du suchst nennt sich isolated A/D Converter, z.B. AD 7401 http://www.analog.com/static/imported-files/data_sheets/AD7401.pdf Dieser hat zwar kein SPI, aber vielleicht findest du noch ähnliche Bausteine.
Hallo, ja den AD7401 habe ich auch gefunden, eventuell kann man den ja sogar verwenden, auch wenn der Baustein kein SPI sondern ein anderes Interface verwendet. Bezüglich des HCPL-7840 hast du selbstverständlich Recht, ich habe das wohl im Datenblatt irgendwie nicht wahrgenommen. Ich denke, ich werde wirklich einen ADC mit SPI verwenden und einen Optokoppler an die Daten/Clk Leitungen hängen. Scheint mir die sinnvollste Lösung zu sein. Danke für Eure Hilfe!
Es gibt spezielle Bausteine von STM (STPM01), AD und Crystal für die Leistungsmessung, bei denen Du gleich alle wichtigen Werte (P,Q,S,Ueff,Ieff,cos phi,...) auslesen kannst. fchk
Wenn man Platz hat kann man zwei Minitrafos mit 0,5W nehmen, jeweils sekundär und primär in Reihe. Damit hat man eine einfache, solide Galvanische Trennung. Warum zwei in Reihe? Weil die Dinger bei Nennspannung schon ziemlich in die magnetische Sättigung gehen und dabei das Signal verzerrt wird. Der Vorteil ist Einfachheit, Robustheit, keine Hilfsversorgung auf der heißen Seite nötig. MfG Falk
Hallo ich wollte, das thema hier mal wieder beleben. Ich hab ähnliches wie der damalige Themenersteller vor. Ich möchte die Spannung und den Strom messen und die Leistung dann auch den jeweiligen Wert berechnen. Für die Strommessung habe ich bereits ein Konzept. Nur für die Spannungsmessung bin ich mir nicht sicher wie das am einfachsten und genausten anstellen sollte. Galvanisch getrennt sollte es aber auf jedenfall sein. Mein Überlegung ging dahin das Signal (Analog) anzupassen (325Vss auf etwas unter 5Vss) und Galvanisch getrennt auf den ADC zu geben. @falk: du hattest damals etwas von Minitrafos gesprochen. Hast du vielleicht einen Typ als Beispiel denn du posten kann? Und wie sieht die Grobe Beschaltung aus. Primärseitig an die Phase – Neutralleiter und die Sekundärseite liefert die geringere Transformierte Spannung. Gibt es da Probleme wegen der Sättigung, die du erwähnst. Ich belaste die Sekundärseite nur gering. Mfg
Falk Brunner schrieb: > enn man Platz hat kann man zwei Minitrafos mit 0,5W nehmen, jeweils > sekundär und primär in Reihe. Damit hat man eine einfache, solide > Galvanische Trennung. Warum zwei in Reihe? Weil die Dinger bei > Nennspannung schon ziemlich in die magnetische Sättigung gehen und dabei > das Signal verzerrt wird. Die sollte man zur Messung dann aber auch sekundär mit einem Widerstand belasten.
das kann ich soweit nachvollziehen. Ein Beispiel Trafo wäre super, in diesem Thema bin ich so gar nicht zu Hause und habe auch keine Vernünftige Seite gefunden auf der man eventuell Typen ausfiltern kann.
Nils Pa schrieb: > habe auch keine Vernünftige Seite gefunden ? Auf jeder Transformatorenhersteller Seite zu finden! Block VB 0.35/1/6 (ist sogar ein Sicherheitstrafo) Hahn BV 201 0128 usw.
@S&F Danke für den Tipp, preislich ist der Typ auch sehr interessant. ich hatte gestern Abend mich auch nochmal auf die suche gemacht und diesen Typen hier gefunden "FS12-090-C2" von "Triad" Vom Preis mal abgesehen, fällt es mir schwer aus den Datenblättern einen technisch auszuwählen. Stichwörter: Verlustleistung, Leerlaufverluste, Frequenzverhalten Hat jemand vielleicht nen kleinen Crashkurs für das selektieren von Trafos meiner Spezifikation. Für mich ist gehts hier hauptsächlich um einen Einsatzbereich: 230V 50Hz ; die Sekundärspannung wird minimal belastet. Grüße
Nils Pa schrieb: > Hat jemand vielleicht nen kleinen Crashkurs für das selektieren von > Trafos meiner Spezifikation. ??? ich würde einfach einen kleinen Printtrafo geringer Leistung wählen und am Trenntrafo 2 Messpunkte nehmen bei 200V und bei 240V und die Sekundärspannung nach Gleichrichtung und Belastung mit dem kleinen R messen Auch ein kleiner Printtrafo folgt der Primärwechselspannung ohne Sättigung linear.
Ok, dann werde ich mir mal testweise einen besorgen und schauen wie so die Ergebnisse sind.
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