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.
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!
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.
