mega8: 200V DC Strom messen + Betriebsstunden

[Nik (Gast)]

Hallo alle :)

ich hab gerade mal ein paar Beiträge hier im Forum durchwühlt, aber 
leider nicht die passenden Infos gefunden.

Ich wurde (als nicht-Ingenieur) mit folgendem Problem konfrontiert: Ich 
soll mit einem mega8 eine Auswertung realisieren, die (1.) bei etwa 200 
VDC einen Strom misst, sowie (2.) Betriebsstunden zählt.

Folgende Voraussetzungen: 2 Zweige mit Quarzlampen, die an je einem 
Vorschaltgerät hängen. Die Spannung liegt um die 200 VDC, der Strom 
dürfte nicht größer als 1 A werden.

Ich wollte es mit einem 10 mOhm Shunt realisieren, die darüber 
abfallende Spannung mittels OPV verstärken (um den 5 V-Bereich des ADC 
besser auszunutzen) und dann über die ADC-Ports des mega8 auswerten. 
(eventuell soll später noch bei bestimmten Stromwerten etwas passieren, 
deswegen reicht nicht einfach auszuwerten, ob Strom fließt oder nicht)
Für jeden Zweig also eine Schaltung, je ein ADC-Port.

Jetzt hab ich aber Bedenken wegen der 200 Volt. Ich hab bisher in dieser 
Richtung noch nichts gebastelt, deswegen frage ich mal hier nach.
Gibt es da irgendwelche Schwierigkeiten in dieser Hinsicht?

Ich hab es mir folgendermassen gedacht:
An den Vorschaltgeräten hängen die Lampen. In den Lampenpfad den Shunt.
Ausgänge vom Shunt auf einen OPV mit passender Verstärkung.
Ausgänge der OPVs an je einen ADC-Port.
mega8 und OPVs werden über Printtrafo bzw Festspannungsregler versorgt.
Masse der Vorschaltgeräte sind aber nicht mit Masse der Messschaltung 
verbunden.

mega8 hat dann eine Programmschleife, die die ADC-Ports abfragt, mit 
Referenzwert im Programm vergleicht und dann entsprechend LEDs an Ports 
ansteuert (eventuell reichen 2 LEDs oder ich nehme bicolor-LEDs und 4 
Ports).
Zusätzlich soll noch ein Betriebsstundenzähler realisiert werden, der 
alle 5 Minuten (würde ich jetzt mal sagen, um den eeprom zu schonen) 
einen Wert im eeprom erhöht und dann bei festgelegtem Grenzwert (z.B. 
8500 h) eine LED ansteuert.

Dann noch einen Taster, um den Zähler zu resetten.

Mein Problem ist also einerseits die Frage, ob es Schwierigkeiten beim 
Strommessen gibt und andererseits den Betriebsstundenzähler zu 
realisieren, da ich genau das bisher auch noch nicht gemacht und etwas 
Bedenken habe, dass es da Ungenauigkeiten geben könnte, wenn noch die 
ADCs abgefragt werden. (Soweit ich weiss, gibt es doch nur einen Thread, 
aber andererseits gibt's doch auch timer, nur fehlt mir das nötige 
Fachwissen :/ )

Für Ratschläge und weiteren Input wär ich sehr dankbar!

Schöne Grüße,
Nik

[lowlevel (Gast)]

Hallo,

Was für Vorschaltgeräte sind es genau. Normale VG für Leuchtstoffröhren 
würden einen Wechselstrom erzeugen, sodass du sowohl positive als auch 
negative Spannungen über deinem Shunt auswerten müsstest. Außerdem 
müsste die Masse deiner Schaltung an einem Pin des Shunts sitzen und auf 
der Versorgungsspannung "wackeln"... Das ist ein eher komplexer Ansatz.

Ich würde entweder mit einem Stromwandler oder einem Hall-Sensor 
arbeiten, sofern die Lösung nicht ultra billig sein muss. Dann hast du 
kein problem mit der Versorgung deiner Schaltung. Wenn du den Bereich 
der Ströme kennst solltest du mit einem Stromwandler sogar ohne OPV 
auskommen. Bis 40kHz sollte mit einem Stromwandler noch gut zu arbeiten 
sein. Habe schonmal einen bis 1MHz eingesetzt.

Gruß lowlevel

[Nik (Gast)]

hey lowlevel

die genaue Bezeichnung hab ich gerade nicht hier, aber ich weiss, dass 
eine Gleichspannung herauskommt, jedenfalls meine ich, sowas auf dem 
Gerät gelesen zu haben.
im Vorschaltgerät ist nicht viel drin, wie ich mit einem flüchtigen 
Blick sehen konnte. Scheinbar nur ein Trafo und eine Gleichrichtung, 
aber genaueres kann ich in diesem Moment nicht sagen, deswegen geh ich 
weiter von Gleichspannung/Strom aus.

Ich habe mal gegoogled, gefunden habe ich den ACS712ELCTR-05B-T, ich 
behaupte mal, der wäre ausreichend.
Funktionert aber bidirektional und hat somit bei 0 mA eine 
Ausgangsspannung von 2.5 V, sensitivity ist um die 185 mV/A.
Eventuell müsste ich das noch etwas verstärken, um das 1 Ampere etwas 
genauer messen zu können, denn es stehen ja (nur) noch 2.5 V zur 
Verfügung.
Leider sehe ich im Datenblatt nicht genau, wieviel Spannung zwischen den 
Pins 1+2 und 3+4 anliegen darf, ich sehe nur die Isolierung zwischen 1 
bis 4 und 5 bis 8, aber vermutlich machen 200 V nichts aus.

ich hab eine Beispielschaltung gefunden: (da ich nicht sicher bin, ob 
dieser link erlaubt ist: google suche mit
sparkfun "ACS712 Low Current Sensor Board"
sollte mit dem ersten Treffer das richtige zeigen)

soweit erst mal wieder von mir :)

[Chris (Gast)]

Um was für eine Gasenentladungslampe handelt es sich denn genau? Wenn 
die mit Gleichstrom betrieben wird dann wird sie wahrscheinlich mit 
einem Hochspannungsimpuls gezündet. Deine Stromwandler müssen den 
aushalten.
Am besten mal einen Link zu den Datenblättern von Lampe und 
Vorschaltgerät hier posten.

Nik schrieb:
> ich hab eine Beispielschaltung gefunden: (da ich nicht sicher bin, ob
> dieser link erlaubt ist: google suche mit
> sparkfun "ACS712 Low Current Sensor Board"
> sollte mit dem ersten Treffer das richtige zeigen)
Links kannst Du hier posten wie Du lustig bist.

[crazy horse (Gast)]

Boh, eine Frage mit 200V - und keine warnenden Finger eifrig in die Höhe 
gestreckt... Find ich gut, wird wohl aber trotzdem gleich kommen.

[Nik A. (nik_a)]

so, irgendwie war ich hier schon mal angemeldet, aber find meine Daten 
nicht mehr :/

egal, folgende Info kann ich jetzt geben:
Das hier müsste das Vorschalt-Gerät sein:
ELXc 120.838 188273
http://shop.domatics.be/cdatasheets/index.php?id=3912653&lang=nl

Es ist also eine Gleichspannung, wobei ich nicht 100%ig genau sagen 
kann, ob das Gerät intern etwas verändert wurde, was die Leistung 
betrifft. Meiner Informationen nach müsste die Leistung höher als 2x60 W 
sein.

Dazu folgendes Foto vom Gerät:
(super, imageshack wird geblockt -_-)
Foto siehe Anhang.

Die Lampen sind so angeschlossen, wie auf der oberen Darstellung zu 
sehen ist. (Anschluss 4 ist als einziger frei)
Lampenspannung liegt also zwischen 176 und 254 V, der Lampenstrom ist um 
die 0.6 A (WENN nicht irgendwie das Gerät umgebaut wurde, messen kann 
ich es momentan nicht, ist aber auch nicht tragisch, ich ging ja ohnehin 
von etwa 1 A aus, um nach oben hin etwas Platz zu haben)

Ich nehme also an, die 2 Lampen hängen in Reihe am Gerät?

Nun hab ich folgende Vorstellung:
Ich nehme einen ACS712 (+/-5 A).
Der hat eine Empfindlichkeit von 185 mV/A.
2.5 V am Ausgang entsprechen 0 A.
gehe ich von max möglichen 1 A Lampenstrom aus, der -da DC- nie negativ 
sein sollte, würde am Ausgang eine Spannung von max 2.685 V anliegen.
Ich möchte mit dem mega8 aber etwas genauer messen.

Also würde ich so herangehen:
Ich ziehe mittels OPV1 2.5 V ab. (z.B. 100k/100k-Spannungsteiler zw. VCC 
und GND, um die 2.5 V zu haben).
Mittels OPV2 verstärke ich die übriggebliebenen 185 mV so, dass ich die 
5 V des ADC ausnutzen kann. Das wäre etwa Faktor 27.
0.185 V * 27 = 4.995 V
oder 4.88 mV pro bit.
wenn ich mich nicht verrechne, würde ich so etwa 1 mA Auflösung 
bekommen.

Als OPVs hab ich mir MCP601-OT ausgesucht (die haben wir z.B. im Lager, 
wobei ich sicher statt 2 einzelnen auch einen dual-Typ nehmen könnte)

Würden denn diese Vorstellungen soweit funktionieren?


Besten Dank soweit :)

[Achjeh (Gast)]

>Lampenspannung liegt also zwischen 176 und 254 V

Wie kommst du auf diese Idee? Die Spannungsangabe auf dem Gerät ist die 
Versorgungsspannung, NICHT die Lampenspannung. Das sind elektronische 
Vorschaltgeräte, die erzeugen eine hochfrequente Wechselspannung an den 
Lampen.

Was willst du jetzt messen? Den Lampenstrom oder den Betriebsstrom des 
Vorschaltgeräts?

>Ich hab es mir folgendermassen gedacht:
>An den Vorschaltgeräten hängen die Lampen. In den Lampenpfad den Shunt.

Dann misst du den Lampenstrom, der ist ganz sicher KEIN Gleichstrom. Die 
Spannung an den Lampen beträgt auch sicher keine 200 Volt, während der 
Zündphase können das auch 500-1000 Volt sein.

Was für Lampen sind das denn nun wirklich? Dein Link zeigt auf 
Vorschaltgeräte für Leuchtstofflampen, in deinem ersten Posting 
schreibst du was von Quarzlampen. Das sind zwei völlig verschiedene 
Lampentypen mit unterschiedlichen elektrischen Eigenschaften.

[Nik A. (nik_a)]

achja, hast du mal in's datenblatt geguckt?

da steht doch schwarz auf weiss:
DC voltage
for operation: 176–254 V
for ignition: 198–254 V

Ich kann bei Gelegenheit mal ein Oszi schnappen und nachmessen.
(abgesehen davon baue/prüfe/repariere ich arbeitstechnisch elektronische 
Vorschaltgeräte für andere Lampentypen. Lediglich entwickelt werden die 
Geräte vom Kunden, selbst mache ich das normalerweise nicht, nur in 
diesem Fall muss ich eine Lösung finden :)
Beim Blick in die Lüftungsschlitze des Gerätes hab ich nur wenige 
Bauteile erkennen können (nicht wie sonst bei unseren Geräten, die 
vollgepfropft sind ^^)
Und die haben übrigens auch eine Gleichspannung bzw einen Gleichstrom 
und regeln auf eine fixe Leistung.

edit: die Lampen sehen aus wie Quarzlampen halt, ohne Anode/Kathode, 
aber mit Glühwendeln. (unsere Vorschaltgeräte z.b. sind für 
Lichtbogenlampen und zünden diese mit knapp 1 kV)
Aber ich will jetzt nicht zu sehr vom eigentlichen Thema ablenken.

[Nik A. (nik_a)]

soo, kurze rückmeldung ...

da die lampen für uns etwas eigenartig angeschlossen sind (3 kreise bei 
2 lampen, alle gehen auf auf einen übertrager), werde ich 
netzeingangsseitig den strom messen
die schaltung wird dadurch etwas aufwändiger, da der wechselstrom noch 
gleichgerichtet und tiefpassgefiltert werden muss, aber ich hab die 
opv-sachen via ltspice simuliert und das scheint alles prima zu klappen
(die schaltung, die ich für den gleichstrom gebastelt habe, hat mit der 
simulation von ltspice exakt übereingestimmt, ich war echt begeistert :) 
)

jetzt habe ich allerdings noch eine weitere frage zum avr: ich benötige 
ja 2 ports vom adc. der adc ist also eingeschaltet.
kann ich an einen der unbenutzen adc-ports trotzdem ein 1wire-device 
(eeprom) hängen und ansteuern, oder gibt es da probleme?

danke für kurze info und schöne grüße! :)