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Forum: Mikrocontroller und Digitale Elektronik Konzept Spannungsmessung, potentialfrei


Autor: Tom (Gast)
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Hallo,

ich möchte Spannungen 40..60 V an verschiedenen Schaltungsteilen 
potentialfrei messen und suche dafür das "optimale" (naja, gut reicht 
eigentlich auch...) Konzept. Ideal wäre eine Lösung, die ohne 
zusätzliche Betriebsspannung auf der Seite der Messspannung auskommt, 
aber ich sehe ein, dass das schwierig wird ;-) Fertige Module, die dies 
leisten können, sind auch gern gesehen, wenn sie nicht gerade viele 
hundert Euro kosten.

Gruß, Tom

Autor: Falk Brunner (falk)
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Was spricht gegen das gute, alte Multimeter?

Autor: Tom (Gast)
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Naja, soll ich da mehrere Multimeter einbauen und einen kleinen Chinesen 
dransetzen, der die ausliest und die Wert notiert ;-)

Also, weil es nicht gut genug da stand: Es sollen von einer Schaltung 
(µC-basiert) n Spannungen gemessen werden, 40..60 V (DC), wobei diese 
Messung potentialfrei sein soll, eben weil es mehr als eine ist und auch 
sonst eine galvanische Verbindung zwischen Messsystem und DUT nicht so 
gesund wäre.

Ich suche also ein brauchbares Schaltungskonzept, wie Trennverstärker, 
analoger Optokoppler oder dergleichen, was diese Aufgabe mit 
vertretbarem Aufwand lösen kann.

Gruß, Tom

Autor: Martin (Gast)
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Hi Tom!

Um zu wissen, was du dir vorstellst: was darf es denn kosten und wie 
genau soll es sein?Gruß Martin

Autor: Tom (Gast)
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Unter hundert Euro wäre schon schön. Genauigkeit sollte sich auch unter 
einem Prozent Fullscale einfinden. Im Endeffekt ist aber alles 
verhandelbar. Es geht nicht um ganz große Wissenschaft und Menschenleben 
hängen auch nicht davon ab.

Gruß, Tom

Autor: D. Blatt (Gast)
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Ein Tiny mit passendem Spannungsteiler,1 Watt DC/DC Wandler fuer dessen 
Stromversorgung und Daten seriell ueber schnellen Optokoppler auslesen.
Kosten ? 10 € etwa alles Pot_frei 3000-5000 V ...sicher.

Autor: H.Joachim Seifert (crazyhorse)
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Sowas ähnliches habe ich mal folgendermassen gelöst:
Ein MC (bei mir war es ein Mega8) wird galvanisch getrennt versorgt 
(DC/DC-Wandler oder eigenes Steckernetzteil).
Für jeden Messeingang gibts einen 2poligen Schalter (ich habe 
Photo-Mos-Relais genommen, "normale" oder Reedrelais gehen natürlich 
auch.
Und nun hängt sich die Baugruppe zyklisch auf die verschiedenen zu 
messenden Spannungen.
Ausgabe über UART mit Optokoppler.

Autor: Tom (Gast)
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So eine µC Lösung habe ich mir natürlich auch schon überlegt. Vielleicht 
wird es darauf hinauslaufen. Evtl. gibt es sowas schon als fertiges 
Modul.

Autor: Martin (Gast)
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Hi Tom!

Eine recht einfache und komfortable Lösung bietet ein ADUM6401 und ein 
AD-Wandler, der über SPI angesprochen werden kann, z.B. AD7922.
Der Adum liefert einer potenzialgetrennte Spannung, von der auch der 
AD-Wandler versorgt werden kann. Die Beschaltung ist sehr einfach, dafür 
muss man beim Layouten etwas Acht geben.

Die Kosten sind recht hoch, dafür geht der Entwicklungsaufwand gegen 
Null, und man kann alles schön einfach und sicher per SPI vom µC 
auslesen.

Gruß Martin

Autor: abc (Gast)
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Autor: Tom (Gast)
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Hi,

das mit dem ADMU ist eine gute Idee, Lieferung aus Amerika wird aber 
dauern.

abc, ich bin mir nicht sicher, was du mir sagen willst. Das ich bei 
Suche nach total beklopptem Betreff (220V an µC-Pins??) einen Thread 
gefunden hätte, der auch sinnvolle Info enthält?

Autor: abc (Gast)
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Tom schrieb:
> abc, ich bin mir nicht sicher, was du mir sagen willst. Das ich bei
> Suche nach total beklopptem Betreff (220V an µC-Pins??) einen Thread
> gefunden hätte, der auch sinnvolle Info enthält?

Ich war nur etwas verwundert das ein ganz ähnliches Thema schon wieder 
auftaucht... Im ersten verlinkten Thread steht mittlerweile doch viel 
Interessantes drin.

Autor: Tom (Gast)
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H.joachim Seifert schrieb:
> Sowas ähnliches habe ich mal folgendermassen gelöst:
> Ein MC (bei mir war es ein Mega8) wird galvanisch getrennt versorgt
> (DC/DC-Wandler oder eigenes Steckernetzteil).
> Für jeden Messeingang gibts einen 2poligen Schalter (ich habe
> Photo-Mos-Relais genommen, "normale" oder Reedrelais gehen natürlich
> auch.
> Und nun hängt sich die Baugruppe zyklisch auf die verschiedenen zu
> messenden Spannungen.
> Ausgabe über UART mit Optokoppler.

Eigentlich ist das die hier zu bevorzugende Lösung, da bei n Messstellen 
der Ansatz mit n ATtinys und n DC/DC-Wandlern doch zuviel Platz und 
Strom brauchen.

Wenn ich mir obige Lösung aber durchdenke, dann komme ich immer wieder 
an dem Punkt an, wo durch einen Schaltfehler (es sind ja immer zweipolig 
Schalter im Spiel) mehr als eine Quelle aufgeschalten wird. Das würde in 
meinem Fall, da die Messstellen nicht galvanisch getrennt sind, einen 
Kurzschluss über das Relais bedeuten - mit wenig positiven Auswirkungen.

Habe auch überlegt, sowas wie nen 74*138 für die Dekodierung zu 
verwenden, damit wenigstens Softwarefehler im µC nicht zu solchen 
Fehlerfällen führen. Aber ich finde im Datenblatt nichts zum Zustand 
dieses IC beim Einschalten und dergleichen bzw ob beim Umschalten immer 
nur ein Signal aktiv ist.

Autor: AKKS (Gast)
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Darf man fragen für welchen Zweck das gedacht ist?

Wir haben ggf. etwas fertiges im Angebot. Kostet allerdings mehr als 
100€ pro Kanal.

Autor: Tom (Gast)
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36 Kanäle, mehr als 100 Euro pro Kanal ist leider doch außerhalb des 
Budgets.

Crazyhorse:

Ist so ein primitives SSR geeignet für diese Aufgabe

S26M D02 :: Solid-State-Relais, U: 600V, Ir: 0,6A, Ift: 10mA


Gruß, Tom

Autor: Tom (Gast)
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AKKS schrieb:
> Darf man fragen für welchen Zweck das gedacht ist?

Es soll die Modulspannung von Solarzellen in einem Strang gemessen 
werden. Daher die knapp 40 V pro Modul und die Gefahr des Kurzschlusses, 
weil die Module ja in Reihe geschaltet sind.

Autor: H.Joachim Seifert (crazyhorse)
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ein Triac-Relais geht für sowas natürlich nicht.
Ich habe AQW210S benutzt.
Zum Thema Kurzschluss: du willst doch nur die Spannungen messen, es kann 
also hochohmig eingekoppelt werden. Schutzwiderstand von ein paar kOhm 
spielen so gut wie keine Rolle, wenn du dem Messsystem etwas Zeit gibst 
nach dem Aufschalten.
Dazu noch eine Polyfuse und du bist absolut auf der sicheren Seite, 
selbst im Fehlerfall.
Und zurück zum Grundproblem: du hast ja eigentlich gar keine getrennten 
Spannungen, sondern nur den störenden offset. Man könnte also genausogut 
pro Messstelle einen Differenzverstärker einsetzen. Ob das allerdings 
weniger Aufwand ist? Ich glaube nicht.

Autor: Tom (Gast)
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In der Anzahl kostet ein INA ähnlich viel wie so ein Photomos pro Kanal. 
Bei Conrad gibt es das AQW210EH, sieht mir jetzt von Strom und Spannung 
tauglich aus.

Danke für den Hinweis mit der Hochohmigkeit, das ist natürlich richtig 
und schafft einige Sorgen aus der Welt :-)

So jetzt brauch ich nur noch eine funktionierende DC/DC-Wandlerschaltung 
und das ganze könnte tatsächlich funktionieren.

Gruß, Tom

Autor: Volker S. (sjv)
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Hallo,

Iso-Verstärker gibt es als IC von BurrBrown und als Modul von 
Knick/Berlin.

Wg. Kurzschluß könnte man auch Serienwiderstände einfügen, wenn der 
Messeingang entsprechend hochohmig ist.

MfG Volker

Autor: Georg (Gast)
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Tom schrieb:
> ich möchte Spannungen 40..60 V an verschiedenen Schaltungsteilen
> potentialfrei messen

Zur besseren Beurteilung: was ist den INSGESAMT der Spannungsbereich, in 
dem gemessen werden muss - d.h. was ist die maximale Arbeitsspannung der 
Module im Betrieb, was müsste eine gemeinsame Schaltung für alle 
Messtellen denn aushalten?

Georg

Autor: Harald Wilhelms (wilhelms)
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Tom schrieb:

> ich möchte Spannungen 40..60 V an verschiedenen Schaltungsteilen
> potentialfrei messen

Sog. Trennverstärker sind handelsüblich. Der bekannteste Anbieter
ist da die Fa. Knick. Aber es gibt auch verschiedene ICs, die das
können. Welches Konzept da am besten ist, hängtvon den verschiedenen,
hier nicht genannten Nebenbedingungen ab.

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