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Forum: Analoge Elektronik und Schaltungstechnik Hochspannung 2..10kV/80uA detektieren


Autor: plitzi (Gast)
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Ich habe mal eine Frage an die Hochspannungsprofis unter euch.

Ich möchte eine Hochspannung (DC) im Bereich von 2..10kV detektieren.
Dabei ist es mehr oder weniger egal, ob es nun 2kV oder 10kV sind, es
soll also nicht (unbedingt) gemessen werden. Wichtig ist noch, dass die
Spannungsquelle dabei ca. 80µA liefern kann und die ganze Sache
natürlich eine (ordentliche) Potentialtrennung sicherstellen muss. Ich
lege keinen Wert darauf, das Rad neu zu erfinden. Wenn es soetwas schon
fertig (zu einem angemessenen Preis) gibt, greife ich auch gern auf
fertige Lösungen zurück (für mich ist alles über 42V
"Hochspannung"=Lebensgefahr ;) ).

Meine bisher "beste" Idee war die Verwendung einer geeigneten
Glimmlampe und die Detektion mit einem Fototransistor. Allerdings weis
ich nicht, ob es für diese Anwendung geeignete Glimmlampen gibt. Habe
soetwas beim googlen im Zusammenhang mit Hochspannungsweidenzäunen
gelesen.

Auch wäre ich dankbar für jeden Hinweis bezüglich des mechanischen
Aufbaus, da gibt es sicherlich einige ganze Reihe von Fallstricken bei
10kV, die ich gern vermeiden würde.

Vielen Dank schon mal fürs "Drübernachdenken".

Jörg

Autor: Marillion (Gast)
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Direkte Strom/Spannungsmessung fällt wohl aus. Wie wäre es mit der
Detektion der el.Feldstärke? Kann man durch die Isolation machen.
Stichwort: Elektrometer

Marillion

Autor: dose (Gast)
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Ich habe keine geeignetes Bauteil bei der Hand.
Es sollte jedoch als kapazitiver Spannungsteiler gut gehen.

an die 10 kV kommt ein Plattenkondensator. Bei Luftisolation sollen es
schon mehre cm sein. Zwischen den Platten bildet sich das E-Feld aus.
Nehmen wir 10kV und ein Plattenabstand von 10cm an. Dabei bildet sich
ein E-Feld von 1kV/cm zwischen diesen Platten aus. Dieses Feld kann man
abgereifen indem man zwei weitere Platten zwischen die Platten bringt.
Bei einem Abstand von 1mm haben die beiden Platten 100V!!
Der Nebeneffekt es ist alles galvanisch getrennt. Es versteht sich bei
einem sinnvollen Aufbau mit ausgewählten Materialien.

---------Platte1--------------------- 10kV
   ||||||||||||||||||||||
   ||||||||||||||||||||||
   vvvvvvvvvvvvvvvvvvvvvv
    -----Platte3---------------   Spannungsabgriff 2
    ||||||||||||||||||||
    vvvvvvvvvvvvvvvvvvvv
    -----Platte4---------------  Spannungsabgriff 1
   ||||||||||||||||||||||
   ||||||||||||||||||||||
   vvvvvvvvvvvvvvvvvvvvvv
--------Platte2---------------------- 0kV

An den Spannungsabgriffen kannst du keinen Strom entnehmen!!
Das ist nur ein Prinzip und beim Aufbauen größte Vorsicht. Ich habe mal
an 3kV gefasst. Das war eine Laserröhre. Wenn bei einem Gaslaser das
Licht ausgeht, bleibt die Ladung erhalten und kann sich nicht abbauen.
Diese Röhre stand über Nacht. Ich dacht am nächsten Morgen hat sich die
Ladung abgebaut. Denkste volle Kannone abbekommen. Da folgen Krämpfe im
ganzen Arm. Das hätte auch böse ausgehen können.

Denke auch an Absperrungen und Berührungsschutz auch als
Eigensicherung, man greift doch gerne mal schnell hinein.

Autor: edi-edi (Gast)
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hi,

es ist nicht unueblich Spannungen dieser Art einseitig an erde zu
legen.
Da ist es moeglich einen passenden Widerstand einzufuegen und auf
ungefaehrliche Art eine sichere Information auszulesen.

Autor: plitzi (Gast)
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Vielen Dank für die Hinweise.

Der mechanische Aufbau mit dem Plattenkondensator ist sicherlich recht
interessant, sieht aber für mich eher wie ein Experimetalaufbau aus dem
Unterricht aus. Eine "kompaktere" Lösung wäre mir da schon reichlich
lieber.

Die Möglichkeit mit dem Widerstand ist natürlich ersteinmal die
"einfachste". Sicherlich kann/muss man den Widerstand auf mehrere
Bauteile aufteilen und der einseitige Bezug auf Erde ist möglicherweise
auch tollerierbar. Man könnte ja auch dann mit einer Hilfselektronik
einen Optokoppler ansteuern um die Potentialtrennung wieder zu
erreichen. Aber dazu bräuchte mann natürlich auch wieder Hilfsernergie
aus einem Netzteil o.ä. und einen Optokoppler mit entsprechender
Spannungsfestigkeit, was sicher nicht gerade einfach werden wird.

Kennt denn jemand Glimmlampen für diesen Spannungs- (und
Strom-)bereich?

Jörg

Autor: PeterL (Gast)
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es müsste jede glimmlampe gehen
diese lampen haben eine min. zündspannung (ist bei dir kein problem)
und einen max. brennstrom - wird einfach über widerstand eingestellt
also bei 10kV sicher 10 - 20MOhm (üblicher Strom so um die 500µA)

Peter

Autor: PeterL (Gast)
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öhmm

sehe gerade, deine HV liefert nur 80µA also nix mit Glimmlampe

Peter

Autor: edi-edi (Gast)
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mit 80uA wird sich ein Optokoppler wohl nicht zufrieden geben.
ein Spannunsabfall von maximal 10v kannst du mit einem mechanisch
stabilen 1/2 Watt Widerstand erreichen und ueber einen Komparator,
auf etwa 1,5v Schwelle eingestellt, fuehren um ein digitales Signal zu
bekommen.
Habe ich selbst vor 20 Jahren so gemacht bei 20KVolt generatoren fuer
Coronaeffekt(Kunstoffvorbehandlung)

Autor: PeterL (Gast)
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müsste nicht auch das gehen-
über spannungsteiler 1/30  wird ein kleiner 350V elko geladen
darüber die Glimmlampe - die blitzt dann halt

Autor: edi-edi (Gast)
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wie lange halten Glimmlampen ?

Autor: dose (Gast)
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Autor: MSE (Gast)
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Was möchtest Du eigentlich machen?

Aus welcher Quelle stammt die Hochspannung und wozu soll sie dienen?
Werden die 80µA, die die Quelle liefern kann, anderweitig gebraucht
oder stehen sie alleine für den Messvorgang zur Verfügung?
(Der im obigen Link gezeigte Spannungsteiler benötigt z.B. bei 10kV
schon 66µA, da bleibt bis 80µA nicht mehr viel Reserve).

Gruß, Michael

Autor: plitzi (Gast)
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Die 10kV werden in einem Reziepenten über eine Elektrode oder ein
Elektrodenpaar "aufgefangen", wenn dort ein Plasma brennt (so ähnlich
hat mir das unser Physiker erklärt, ich selbst habe davon recht wenig
Ahnung). Der genannte Strom steht ausschließlich für die Detektion zur
Verfügung, also keine weitere Last oder so.

Schade, das Glimmlampen sich nicht mit 80µA zufrieden geben :( Das wäre
sicherlich die einfachste Lösung, da sich damit auch eine optische
Trennung realisieren ließe. Gibt es noch andere Bauteile, die so wenig
Strom in Licht umsetzen können?

Die Spannungteilerlösung aus dem Link sieht natürlich auch recht gut
aus, gibt mir auch einen gewissen Eindruck, wie man soetwas mechanisch
aufbauen kann.

Ich werd' mich nochmal mit unserem Experten beraten und wohl auch
selbst noch etwas grübeln, ich hab halt einen ordentlichen Respekt vor
dem kleinen "k" in den 10kV.

Danke allerseits.

Jörg

Autor: PeterL (Gast)
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die Glimmlampe wird bei 80µA schon leuchten, halt nur schwach,
aber bei sorgfältigem Einbau in ein lichtdichtes schwarzes
Kunststoffröhrchen (10 cm lang) und auf der anderen Seite eine
Fotodiode wird´s schon funzen

Peter

Autor: dose (Gast)
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bei 10kV sollte auch eine Kraftmessung möglich sein. Ich habe gerade
nicht meine Unterlagen bei der Hand. Nur als Idee. Auf die Platten
eines Kondensators wird bei angelegter Spannung eine Kraft ausgeübt.
Sie wollen sich zusammen ziehen!
Vieleicht kannst du geschickt einen Dehnmessstreifen anbringen und so
die Ladung messen. Vorher solltest du die Kraft mal ausrechnen.

Autor: dose (Gast)
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Dann habe ich noch eine Idee.
Ein Quarzkristall verformt sich unter Hochspannung. Und Quarz hat noch
eine weitere Eigenschaft Quarz ist doppeltbrechend.

Wenn man nun einen polarisierten Laserstrahl durch den Quarz schickt
dreht sich die Polarisationsrichtung. Laserdioden sind ca. 1:500
polarisiert.
Wenn an dem Quarz eine Hochspannung anliegt, verformt sich der Quarz
zumindest hat er eine mechanische Verspannung. Das hat auch einen
Einfluss auf die Polarisationsrichtung.
Ich weiss nicht wie der Fachbegriff dafür ist. Das gleiche gibt es auch
als Magnetfeld Analysator. Dort heißt er Kerreffekt oder Farady Rotator.

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