Hallo, ich wollte einen sehr hochohmigen Spannungsmesser für hohe Spannungen bauen. Dabei will ich die Spannung von eimem HV Netzteil, welches etwa 2 mA Ausgangsstrom hat messen. Die Spannung ist regelbar von fast 0 bis etwa 30 KV (3 cm Schlagweite). Zum Messen wollte ich einen möglichst hochohmigen Spannungsteiler verwenden ( So ca. 100-1000 Mohm (je nach dem, wie viele Widerstände ich zusammenlöten werde, bei 1000 Mohm theoretisch ja 213 Widerstände). Da aber bei solchen Werten so geringe Ströme fließen, dass eine Analoganzeige sinnlos ist, wollte ich einen OPV als Verstärker davorschalten. Dabei muss dieser natürlich linear verstärken. Bei 30 KV fließen mit 100.000.000 ohm rechnerisch 0,0003 A (falls ich falsch liege bitte korrigieren). Für ein digital Meßgerät kein problem aber bei HV ist Digital eine schlechte Wahl. Diese 0,3 mA sollen jetzt linear, also proportional verstärkt werden. Ein A meter mit vollausschlag bei 1 mA soll als Spannungsanzeige dienen. Zum Kalibrieren habe ich eine professionelles Spannungsmessgerät aus meiner Schule zur Verfügung. Ich werde als Messwiderstand 2 Widerstandsketten nehmen, damit ich das Messgerät nicht direkt an HV hängen habe sondern z.B. nur jeweils mit 500 Mohm. Welche beschaltung des OPVs ist für diesen Zweck geeignet? Wie regelt man den Verstärkerfaktor? Nicht invertierend? Invertierend?...? Sollte ich die Spannung wie mit einem Spannungsteiler messen oder nur durch den Strom, der durch die Widerstände und somit in den OPV fließt messen? Denke mal wie mit nem Spannungsteiler, da der Eingang eines OPVs hochohmig ist und so einen Überspannungsschaden abbekommen könnte.
Nun ja es gibt auch Zeigermeßinstrumente mit 100 oder 50µA Vollauschlag. Am besten Spannunsteiler auf einen passenden Wert zB. 3V und dann einen OPV als Spannungsfolger (nichtinverierende Schaltung, Inv-Eingang direkt mit Ausgang verbunden) und am Ausgang hast Du eine belastbare Spannung für eine Anzeige beliebiger Art. Einstellung des Bereiches mit einen Trimmer am unteren Ende des Spannungsteilers. Ein standard OPV reicht locker, bei einen Zeigerinstrument ist der Fehler sicher grösser als der des OPV. Nur warum einen Strommesser am Ausgang eines OPV? Gut geht irgendwie auch, Widertstand davor die 1mA schafft jeder OPV. Es gibt auch 10 und 22 MOhm Widerstände in spannungsfesten Bauformen, Du brauchst also nicht unbedingt 200 Widerstände
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Ich habe mal kurz n Schaltplan entworfen. Ist Die Beschaltung so richtig oder muss ich Eingang + mit Eingang - vertauschen? Sollte ich eingang + oder - nicht nach Masse legen? Die oben genannten 213 Widerstände beziehen sich auf den Wert von 4,7 Mohm pro Widerstand.
Im Prinzip stimmt das so, da Rg=0 und somit V=1 ist entfällt der Widerstand gegen Masse aus der NoInv Grundschaltung = Spannungsfolger. R7-R9 müssen weg, Masse der Spannungsquelle ist ja auch Gerätemasse. Wenn dem nicht so ist brauchst Du für den OPV eine hochspannungsfest galvanisch getrennte Spannungsversorgung oder eine Batterie. Oder Du besorgst Dir ein µA Zeigerinstrument (man kann auch ein altes Multimeter schlachten, die Drehspulinstrumente dort sind oft 100µA Instrumente) und machst das ganze nur mit Widerstandskette und hochohmigen Abgleichtrimmer (Widerstand und Trimmer in Reihe) parallel zum Instrument.
Die idee mit dem µA meter ist auch gut. Allerdings habe ich kein MM zum Ausschlachten und µA meter mit z.B. 40µA sind unverschämt teuer! 10€ Währen ja ok aber mehr als 30€??? http://cgi.ebay.de/Einbau-Amperemeter-40%b5A-%5b8969%5d_W0QQitemZ360296239202QQcmdZViewItem?rvr_id=200341819598&rvr_id=200341819598&cguid=cc9d02fc12c0a47a05307b30ffe44e39 Findet Ihr bessere angebote? Ich nicht.
Die Widerstandskette am besten in ein Rohr und vergiessen. Mit 22M und 10M bäuchtest Du bei der 100µA Instrumentenvariante nur (über den Daumen gepeilt) nur 15 Widerstände. Die Teile gibt es schon billiger: http://www.schukat.com/schukat/schukat_cms_de.nsf/index/CMSDF15D356B046D53BC1256D550038A9E0?OpenDocument&wg=M1015&refDoc=CMSA2D39255EA062EB3C1256D7C002E057C und dazu sogar neu. Billiger wirds wohl nur auf dem Sperrmüll.
Moin, R7 bis R9 sind überflüssig. Als OPV solltest du einen mit niedrigem Bias-Current nehmen (Suchmaske der Hersteller verwenden). Es schadet nicht, den Eingang des OPVs mit Dioden (in Sperrichtung) gegen die Betriebsspannung(en) des OPVs abzublocken. Dabei auf niedriegen Leakage-Current achten, dieser sollte deutlich unter dem Bias-Current des OPVs liegen, um den Spannungsteiler nicht noch zusätzlich zu belasten. Wähle den HV-Teiler so, dass du z.B. die 30 kV auf 3 V herunterteilst, also 1:10.000. Der OPV als Spannungsfolger ist schon so OK zum Puffern, darauf achten, dass dieser "unity-gain stable" ist (nicht alle Präzisions-OPVs sind das!) R5 kannst du ebenfalls weglassen und dann dort ein Voltmeter anschließen, z.B. ein Panelmeter bis 3,999 V oder das Signal dann entsprechend weiter skalieren oder verstärken. Und sei bitte vorsichtig, ein 30 kV-Netzteil mit 60 W ist kein Spielzeug, das bummst schon ordentlich! Auf große Radien der Anschlüsse achten. Ab 12 bis 15 kV gibts schon Koronoa an normalen Bauteildrähten unter 1 mm Durchmesser, je nach Wetterlage. Beste Grüße, Marek P.S. Wenn du ein vernünftiges, kommerzielles HV-Netzteil verwendest, so hat dieses schon immer einen Spannungs- und Strommonitor, 0...10 V entpr. 0...100 % Nennwert.
Ich will aber eine möglichst hochohmige Anzapfung. Ich habe relativ schwache HV Quellen, deren Ausgang auch ordentliche Spannungsspitzen aufweisen, die z.B. einen Luftionisierer betreiben. Wenn ich dann nicht hochohmig genug anzapfe habe ich keine Spannungsspitzen mehr. Ist halt wichtig, dass es so hochohmig wird wie möglich.
Also, ich wuerd mit einem Transimpedanzverstaerker arbeiten. Der miss direkt den Strom und gibt eine Spannung aus.
Hä? Worum geht es eigentlich genau? Ich dachte, Thomas will eine Hochspannung messen. Dazu ist ein Spannungsteiler mit nachgeschaltetem OPV als Impedanzwandler ideal. Der Spannungsteiler kann so beliebig hochohmig werden, das Messergebnis wird nur noch durch den Eingangsstrom (bias current) des OPVs beeinflusst. Wenn ihm auch noch Gigaohm nicht reichen, dann kommen wir zu Elektrometerverstärkern, dann gibt aber ganz andere Effekte mit Kriechströmen, Guard-Tracks etc. Wenns ganz genau sein soll, muss auch noch der Temperaturkoeffizient des Spannunsgteilers, insbesondere das Tracking des Teilerverhältnisses beachtet werden. Bei gepulsten Signalen auch noch der voltage coefficient of resistance. Aber ich glaub so präzise will er es gar nicht haben, oder? Dass ein digitales Messinstrument hier einem Analog-Instrument unterlegen sein soll, finde ich einfach nur mal putzig ;-) Beste Grüße, Marek
Marek N. schrieb: > Dass ein digitales Messinstrument hier einem Analog-Instrument > > unterlegen sein soll, finde ich einfach nur mal putzig ;-) Ich kann mit meinem Digitalmultimeter nicht mal Ströme von HV messen. Da zeigt das display mal nen wert an, dann zeigt es überlastung an, dann fließen angeblich 9,4 A xD naja was solls. Aber auch wenn der Eingang eines OPVs so hochohmig ist sind da doch immerhin noch ein paar Mohm Eingangswiderstand. Sollte ich diese berücksichtigen? Wenn ich mir das genau überlege versuche ich mal an ein paar hundert 10 Mohm Widerstände ran zu kommen. Ich werde etwa Widerstände mit je 1 Gohm anfertigen, die dann in eine Röhre mit dem Durchmesser von 2 cm kommen.
Nabend, wieso klammerst du dich denn so sehr an den Strömen fest? Interessieren dich die Ströme wirklich so sehr? Wenn du in der Masseleitung misst, sollte es eigentlich keine Probleme geben, zur Sicherheit kann man den Shunt noch mit einer Glimmlampe überbrücken, so dass der Spannunsgabfall über dem Messgerät auf ca. 90 V im Fehlerfall begrenzt wird. Was für ein Digitalmultimeter verwendest du denn? Dir sollte schon klar sein, dass du mit einem CAT-II-Messgerät nicht auf einem Potenzial von 30 kV messen kannst, es sei denn, du vergießt es in einen Block von transparentem Silikon oder hängst es an dünnen Seidenfäden im Raum auf. Also messen immer nah am Ground, das gibt weniger Probleme. Gerade heute habe ich eine Spannung um 18 kV auf den Volt genau gemessen und eingestellt, der Tastkopf hatte auch "nur" 1 Gigaohm. Das ist zwar nicht vernachlässigbar, lässt sich aber als systematischer Fehler rausrechnen. Mich würde interessieren, was für ein Netzteil du verwendest? Beste Grüße, Marek
P.S. Das mit dem Basteln von Einzelwiderständen ist zwar möglich, aber wenig motivierend, es sei denn, du benötigst absolute Präzision, wie z.B beim KATRIN-Experiment: http://miami.uni-muenster.de/servlets/DerivateServlet/Derivate-4212/diss_thuemmler.pdf (Kap 4 ff. und Anhang) Widerstände im Bereich von Gigaohm bis Teraohm sind zwar selten, aber nicht unmöglich. Die bekommt man aber nicht mehr für 3 Cent bei Reichelt. Schau mal nach Ohmcraft, Ohmite oder Caddock!
Thomas S. schrieb: > Aber auch wenn der Eingang eines OPVs so hochohmig ist sind da doch > > immerhin noch ein paar Mohm Eingangswiderstand. Sollte ich diese > > berücksichtigen? Wenn Du mit einen Spannungsteiler arbeitest hast Du ja am Eingang des OPV nur den 'unteren' Widerstand des Spannungsteilers der wesentlich unter 1M ist, also kein Problem. Hochohm Widerstände gibt es zB. bei Farnell von bezahlbar: http://de.farnell.com/ohmite/sm104035006fe/resistor-10kv-500-meg-1/dp/1550775 bis richtig teuer: http://de.farnell.com/ohmite/mox94021007fte/resistor-45kv-1-gig-1/dp/1550804
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