Forum: Analoge Elektronik und Schaltungstechnik Differenz hoher Spannungen messen


von Martin (Gast)


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Hallo,

wie kann ich die Differenz hoher Spannungen messen?
Ich habe zwei Spannungen zwischen 0 und 450V. Die Differenz der 
Spannungen liegt bei max 5V.
Wie kann ich nun möglichst einfach die Differenz dieser Spannungen 
erhalten, sodass ich sie mit einem µC messen kann?
Macht ein einfacher Differenzverstärker diese großen 
Spannungsdifferenzen mit?

Danke für die Info!

Gruß,
Martin

von 450v (Gast)


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Leg dein potentialfreies GND auf die kleinere der beiden Spannungen, 
digitalisiere die Differenz und schick das Ergebnis durch einen 
passenden Optokoppler in die weite Welt. Oder frag die Suche, hatten wir 
imho schon.

von Anja (Gast)


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Martin schrieb:
> Wie kann ich nun möglichst einfach die Differenz dieser Spannungen
> erhalten, sodass ich sie mit einem µC messen kann?

Mit einem 2-poligen Relais und einem (fliegenden) Kondensator.
Phase 1 Kondensator auf Hochspannung aufladen
Phase 2 Kondensator auf der Niederspannungsseite messen.

Gruß Anja

von 450v (Gast)


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Anja schrieb:
> Martin schrieb:
>> Wie kann ich nun möglichst einfach die Differenz dieser Spannungen
>> erhalten, sodass ich sie mit einem µC messen kann?
>
> Mit einem 2-poligen Relais und einem (fliegenden) Kondensator.
> Phase 1 Kondensator auf Hochspannung aufladen
> Phase 2 Kondensator auf der Niederspannungsseite messen.
>
> Gruß Anja

Die Idee ist genial...

von Lothar M. (Firma: Titel) (lkmiller) (Moderator) Benutzerseite


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Anja schrieb:
> Mit einem 2-poligen Relais und einem (fliegenden) Kondensator.
Ich würde da aber lieber 2 Relais nehmen (soooo teuer sind die ja auch 
wieder nicht), den wehe, da wechseln die Kanäle nicht gleichzeitig, oder 
ein Relais öffnet beim Wechseln nicht (alle 3 Kontakte des Wechslers 
sind kurz verbunden)...

von Markus H. (markushehn)


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Die Idee mit dem Relais ist gut, kommt hall drauf an wie oft man messen 
will...

spontan fällt mir hier ein Hochspannungssubtrahierer ein wie der INA146 
oder AD628; diese sind zwar für weniger Spannung ausgelegt aber im 
Datenblatt ist ihr innerer Aufbau.
Problem bei dieser Variante sind allerdings die Offsetspannungen an den 
Eingängen, wie bei allen Subtrahierern.
Bei diskretem Aufbau brauchst du Widerstände mit sehr geringer Toleranz, 
sonst wandert dein Ausgang bei anderen Offsetspannungen auf einen 
anderen Wert.

von Kevin K. (nemon) Benutzerseite


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DC/DC-Wandler als Spannungsversorgung für einen ISO124 und auf gehts....
Anjas Version mit dem Switched Capacitor hat was, ist quasi ein LTC1043 
für Arme.
Eine ungeprüfte .lbr für den LTC1043 hab ich übrigens eben mal unter 
http://www.mikrocontroller.net/articles/Eagle-Bibliotheken hochgeladen.

von Anja (Gast)


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Lothar Miller schrieb:
> (alle 3 Kontakte des Wechslers
> sind kurz verbunden)...

So ein Relais habe ich zwar noch nicht gesehen. Mir ist jedoch auch 
nicht klar wie 2 Relais hier eine Verbesserung bringen.

Auf der 450V Seite sollte man sowieso entsprechende Schutzwiderstände 
zur Begrenzung des Ladestroms vorsehen damit die Relaiskontakte nicht 
verkleben.

Gruß Anja

von Schaltungswächter (Gast)


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Wieviele Kommastellen Genauigkeit sollen es denn sein?

Ohne diese Angabe kann ich nur raten.

Beide Spannungen herunterteilen, dann beide messen und subtrahieren.

Hä? Zu einfach?

von Alexander D. (alexander_d)


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Hallo Martin,

du kannst die Differenzspannung direkt auf der HV-Seite messen, A/D 
wandeln und über 3 Optokoppler oder Lichtwellenleiter via SPI an einen 
Mikrocontroller übertragen.

Gruß,
Alexander

von Lothar M. (Firma: Titel) (lkmiller) (Moderator) Benutzerseite


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Anja schrieb:
> Mir ist jedoch auch
> nicht klar wie 2 Relais hier eine Verbesserung bringen.
Du hast die Umschaltzeit besser im Griff: das eine abschalten, dann 
100...xxx ms warten, dann erst das nächste einschalten. Das bringt auf 
jeden Fall Hilfe, wenn die Kontakte nicht gleichzeitig umschalten.

> Auf der 450V Seite sollte man sowieso entsprechende Schutzwiderstände
> zur Begrenzung des Ladestroms vorsehen damit die Relaiskontakte nicht
> verkleben.
Die würden trotzdem nicht zur sicheren Strombegrenzung vor dem Wandler 
reichen...

von Route_66 (Gast)


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Hallo!
@lkmiller
Es gibt sogar Relais, da wird das

> (alle 3 Kontakte des Wechslers
> sind kurz verbunden)...

-selbst für den Fall eines Defekts im Relais- technisch ausgeschlossen.

von Lothar M. (Firma: Titel) (lkmiller) (Moderator) Benutzerseite


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Route_66 schrieb:
> Es gibt sogar Relais, da wird das
> -selbst für den Fall eines Defekts im Relais- technisch ausgeschlossen.
Richtig, das sind Relais mit zwangsgeführten Kontakten. Und die kosten 
wegen der aufwendigeren Mechanik auch ein wenig mehr... ;-)

von Udo S. (urschmitt)


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Lothar Miller schrieb:
> Du hast die Umschaltzeit besser im Griff: das eine abschalten, dann
> 100...xxx ms warten, dann erst das nächste einschalten. Das bringt auf
> jeden Fall Hilfe, wenn die Kontakte nicht gleichzeitig umschalten.

Ok, ich glaube die meisten haben dich missverstanden. Du meinst ein 
Relais um beide Seiten des Kondensators an die Hochspannungen zu legen 
und ein 2. Relais um beide Kontakte des kondensators auf die Messeite zu 
schalten.
Ina hat wahrscheinlich wie ich erst mal daran gedacht daß du pro 
Kondensatoranschluß ein einmal um Relais benutzen willst, was natürlich 
Blödsinn wäre.
Aber die Kondensatoridee hat wirklich Charme :-)

von Michael A. (Gast)


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Alexander Dörr schrieb:
> du kannst die Differenzspannung direkt auf der HV-Seite messen, A/D
> wandeln und über 3 Optokoppler oder Lichtwellenleiter via SPI an einen
> Mikrocontroller übertragen.

Wahrscheinlich geht es auch mit weniger Optokopplern.
Der High-Side µC kann fleißig messen und plappert über einen Optokoppler 
lfd. sein Ergebniss in die Welt. Der Empfänger hört bei Bedarf zu und 
synchronisiert sich.
Es kommt auf Anwendung drauf an.

von Markus H. (markushehn)


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zur Relais mit Kondensatorlösung:
Da würde ich ein Relais mit 2 Wechslern nehmen, diese müssten ja 
mechanisch miteinander verbunden sein
Aber noch ne Frage:
Wie macht man das dann am besten mit Adc-Eingang des Controllers?
Der hängt ja in der Luft solang der Kondensator an der Hochspannung 
geladen wird;
nen Widerstand am Adc gegen Masse wäre ja auch nix, da sich ja der 
Kondensator entladen kann

von Udo S. (urschmitt)


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Markus Hehn schrieb:

> Aber noch ne Frage:
> Wie macht man das dann am besten mit Adc-Eingang des Controllers?
> Der hängt ja in der Luft solang der Kondensator an der Hochspannung
> geladen wird;
> nen Widerstand am Adc gegen Masse wäre ja auch nix, da sich ja der
> Kondensator entladen kann

Du kannst ja ein weiteres Relais oder einen Analogschalter nehmen um mit 
dem Schaltimpuls, mit dem du den kondensator zur Hochspannung schaltest, 
den ADC Eingang auf Masse zu schalten.
Nur sollte zuerst die Messeverbindung des ADC getrennt werden bevor der 
Kondensator an den Eingang kommt.

von Ulrich (Gast)


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Früher gab es mal eine Lösung mit Kapazitätsdioden, die zusammen mit 
einem kleinen Trafo einen LC Schwingkreis bilden. Damit bekommt man eine 
Frequenz die von der Spannungsdifferenz abhängt. Ist aber eine eher 
analoge Lösung und entsprechend nicht besonders genau.

Die Lösung mit der Ladungspumpe Via Relais ist gut, wenn die 
Geschwindigkeit und der Lärmpegel OK sind. Sonst könnte man die 
Relaislösung mit einem Differenzverstärker kombinieren. Die langsame 
Lösung mit dem Relais kann die Drift des Differenzverstärkers 
kompensieren.

von Anja (Gast)


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Na ja in der Realität würde ich eher einen iCoupler mit 50mW 
DC/DC-Wandler verwenden. Und einen kleinen Prozessor mit 10 oder 12 
Bit-Wandler der das ganze seriell überträgt. Blöd ist nur daß ich aus 
den 5V keine 5V Referenzspannung ohne Ladungspumpe erhalte.

Gruß Anja

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