Hallo, ich möchte gerne eine 230V Wechselspannung 50Hz mit einem AVR messen. Genauigkeit -/+ 2V oder besser wäre wünschenswert. Habe einen Aufbau mit Optokoppler 4N35 wie hier im Forum zu lessen aufgebaut. Das Problem, die Werte am ADC sind sehr ungenau schwanken bei gleichen Primärspannung um 30 Werte. Gibt es denn genauere Lösungen mit Optokoppler oder andere Lösungen? Galvanische Trennung wäre schon sehr gut :) Evtl. würde auch ein Trafo in frage kommen, aber welche nimmt man da, die Sekundärseitig die Primärspannung sehr gut wiedergeben? Die Baugröße solch eines Trafos sollte auch sehr klein sein, da das ganze vom Platz her sehr knapp bemessen ist. Optokoppler wäre da schon besser. Evtl. hat jemand da mehr Erfahrung damit. Wichtig ist mir die Genauigkeit des ganzen.
Wie schaut denn Deine Schaltung mit dem Optokoppler aus? Das Meßsignal galvanisch zu entkoppeln sit gar nicht sooo einfach. Ich würde wahrscheinlich eher µC galvanisch koppeln und dann den Ausgang (RS232?) optisch entkoppeln. Frank
Mit der Schaltung kannst du nur feststellen, ob 230VAC vorhanden sind. ....
...und auch das nichtmal unbedingt weil einerseits die 470k etwas hoch gewählt sind und andererseits hinten der Pullup-Widerstand fehlt...
> Habe diese Schaltung aufgebaut. Völlig die falsche Schaltung, und die wurde sicherlich nicht als 230V Messschaltung angepriesen. Wie kommst du bloss darauf daß die passen könnte, das ist doch abstrus. > Genauigkeit -/+ 2V oder besser wäre wünschenswert. Besser als 1% ? Dann brauchst du einen definiert belasteten Trafo hoher Qualität (darfst also nicht den Trafo verwenden, der die Schaltung versorgt), wenn die Messung galvanisch getrennt sein soll, und einen True-RMS Konverter, wenn der uC diese Konvertierung nicht selber machen kann. Für noch besser als 1% musst du dann direkt auf der 230V Seite messen und den (digitalisierten) Messwert übertragen, das muss kein A/D-Wandler sein, sondern kann ein U/F Wandler machen. Professionelle Schaltungsentwickler sparen Kosten und machen sich das Leben leicht in dem sie den uC direkt mit 230V verbinden, aber das kann dir bei deinem Kenntnisstand nicht gelingen.
MaWin schrieb: > Professionelle Schaltungsentwickler sparen Kosten und machen sich das > Leben leicht in dem sie den uC direkt mit 230V verbinden, aber das kann > dir bei deinem Kenntnisstand nicht gelingen. Lieber Piere, das ist nicht böse gemeint, aber Dein Kenntnisstand reicht nicht aus, um überhaupt an 230 V zu basteln. Bevor Dir die Haare zu Berge stehen, möchte ich Dir dringend davon abraten. Frank
Frank, als Elektrofachkraft ist mir sehr wohl klar was 230VAC sind und was sie mit mir machen können ;) Habe mir diese True-RMS-to-DC-Converter angesehen. Aber wie arbeiten diese richtig? Bekomme ich am Ausgang eine Lineare DC Spannung oder eine pulsierende? Klar könnte man einfach eine MCU an die 230V hängen und dann ein digitales Signal ber Optokoppler an eine zweite MCU geben.
Erst Piere, dann Peter ... Schonmal vom Peter-Prinzip gehört? http://de.wikipedia.org/wiki/Peter-Prinzip Sorry, das mußte jetzt sein :-)
Schau mal hier: http://www.microchip.com/wwwproducts/Devices.aspx?dDocName=en556794 Das ist ein Analog Frontend zum Messen von Strom & Spannung. Da kommt ein SPI-Interface raus, das Du über Optokoppler oder Isolatorchips von AD oder TI ankoppelst. http://www.analog.com/en/interface-isolation/digital-isolators/products/index.html Der AD-Wandler gibt Dir Momentanwerte von Strom und Spannung, und die musst Du dann eben aufintegrieren, um Effektivwerte und Schein- und Wirkleistung zu bekommen. Analoge Signale über Optokoppler geht, ist aber teuer -> Isolationsverstärker. Daher erst digitalisieren, dann erst über die Isolationsbarriere heben. fchk
Peter schrieb: > Klar könnte man einfach eine MCU an die 230V hängen und dann ein > digitales Signal ber Optokoppler an eine zweite MCU geben. Da ist doch Deine Lösung ... auf gehts ... Frank
Frank K. schrieb: > Der AD-Wandler gibt Dir Momentanwerte von Strom und Spannung, und die > musst Du dann eben aufintegrieren, um Effektivwerte und Schein- und > Wirkleistung zu bekommen. Ich dachte, Piere-Peter will nur Spannung messen? Da ist so ein Chip doch oversized, oder ist der soooo günstig? Frank
Frank schrieb: > Peter schrieb: >> Klar könnte man einfach eine MCU an die 230V hängen und dann ein >> digitales Signal ber Optokoppler an eine zweite MCU geben. > > Da ist doch Deine Lösung ... auf gehts ... Finger wech von dieser Lösung! Ich ahne böses. Einmal den ISP-Programmer vergessen abzuziehen, und es rummst. Nein, ein AFE ohne eigenen Code reicht. Ist jedenfalls idiotensicherer. fchk
Ich gebe dem Frank K. recht, ein analoges Frontend ist deutlich sicherer, zumal der Chip nicht sonderlich teuer ist (wie ich erwartet hätte). Frank
Frank schrieb: > Frank K. schrieb: >> Der AD-Wandler gibt Dir Momentanwerte von Strom und Spannung, und die >> musst Du dann eben aufintegrieren, um Effektivwerte und Schein- und >> Wirkleistung zu bekommen. > > Ich dachte, Piere-Peter will nur Spannung messen? Da ist so ein Chip > doch oversized, oder ist der soooo günstig? 2.25€ netto in Einzelstückzahlen bei Farnell, 1.49€ bei MicrochipDirect. fchk
Thomas der Bastler schrieb: > Emule, tauschbörse in der Taskleiste....aufpassen !!! Leider nicht meine Taskliste :P Danke für den Hinweis mit dem Chip zur Spannung- / Strommessung. Gibt es dazu auch Schaltungsbeispiele? Konnte im Datenblatt keine finden.
kauf dir ein Multimeter mit USB oder RS232 Schnittstelle. Ist vermutlich billiger, geht schneller und du lebst länger.
Gib mir das mit dem länger Leben schriftlich, ich wollte schon immer Risikosportarten machen :P Jetzt mal den ganzen Quatsch bei Seite bitte. U/F Converter klingt ganz gut, das Signal kann man ja dann über einen Optokoppler schicken und mit einem F/U Converter wieder normalisieren oder? Wäre so was denn genau genug? Wo gäbe es denn Schaltungsbeispiele?
Peter schrieb: > Jetzt mal den ganzen Quatsch bei Seite bitte. U/F Converter klingt ganz > gut, das Signal kann man ja dann über einen Optokoppler schicken und mit > einem F/U Converter wieder normalisieren oder? Wäre so was denn genau > genug? Theoretisch ja, praktisch hast Du es mit meinem Vorschlag einfacher, eine hohe Genauigkeit zu erreichen. fchk
Ok danke Frank K. Wie bindet man diesen Chip am besten in die Leitung ein? Wie funktioniert die Auswertung?
Klick auf den Link, lies das Datenblatt und App Notes und die Doku zum Demoboard. fchk
Ok danke. Leider scheint mir, als wäre ich nicht in der Lage das alles zu verstehen und richtig einzusetzen. Plane auch eher mit einem ATmega 168 in der Schaltung. Gibt es denn noch andere Möglichkeiten die etwas "einfacher" sind?
Mir ist schleierhaft wie einer Elektrofachkraft so viele Basics fehlen bzw. die Fähigkeit ein Datenblatt zu lesen?! Im ernst, überleg dir dein Konzept, lese Datenblätter und stelle ggf konkrete Fragen, aber verschone und mit so nem Mist wie "Wie Bau ich den in die Leitung"
Ingo, schlechten Tag erwischt? Es geht eher darum, dass eine Elektrofachkraft kein Elektroniker ist. Ich habe mir bis jetzt alles zum Thema AVR usw. selber erarbeitet. Des Weiteren habe ich keine Lust wirklich mal in der Ecke zu liegen, bzw. mit einer falschen Verbindung direkt mal 20 € oder mehr zu zerstören. Aber Danke für deine Hilfe.
Gerade dann, wenn du dir nicht 100% sicher bist was du mit 230V machst, auf einer Platine zumindest, solltest du die Finger davon lassen. Immerdann wenn Leute Fragen," ich will 230V messen, wie geht das?", sollten bei jedem hier die Alarmglocken schrillen! Is ja nicht böse gemeint, aber dann fehlt einfach Wissen!
Peter schrieb: > Ok danke. Leider scheint mir, als wäre ich nicht in der Lage das alles > zu verstehen und richtig einzusetzen. Plane auch eher mit einem ATmega > 168 in der Schaltung. So, und da war es zu schwierig, im Geiste den PIC auszudesignen und den AVR plus ADuM14xx an die frei gewordene SPI-Schnittstelle anzuklemmen? Der Prozessor ist eher nebensächlich, wobei ein dsPIC mit seiner DSP-Einheit gewisse Vorteile bei der Berechnung der Integrale hätte, was aber hier nicht entscheidend ist. Woran hapert es bei Dir? An der Mathematik? Berechnung des Effektivwertes über mehrere Perioden des Eingangssignals?
Das solltest Du in der Ausbildung gehabt haben. Wie man von einem
Integral zu einer Summe bei zeitdiskreten System kommt, sollte auch
bekannt sein. Ansonsten -> Lehrbuch. Dafür ist das Forum nicht da.
Schaltungstechnik? Spannungsteiler? Strommessung mit einem
Shunt-Widerstand? Strommessung mit einem Stromsensor? Äh ... ich denke,
Du solltest mal etwas über Messtechnik gehört haben. Viel mehr ist das
nicht.
Was hier wichtig ist: Spannungsfestigkeit der Bauteile beachten. Und
wissen, welcher Spannungswert (Effektivwert, Scheitelwert) für die
Spannungsfestigkeit maßgeblich ist. Und wissen, was für eine Spannung
normale Widerstände abkönnen, wenn man schon zu fault ist, ins
Datenblatt des Herstellers zu schauen.
> Gibt es denn noch andere Möglichkeiten die etwas "einfacher" sind?
Es gibt andere Chips, die für Dich das Aufintegrieren übernehmen. Da
kannst Du dann direkt die Effektivwerte aus den Registern lesen. Die
netzseitige Basisbeschaltung ist aber überall mehr oder weniger die
gleiche. Das Rad ist hier schon in mehrfacher Form erfunden worden.
fchk
Peter schrieb: > Klar könnte man einfach eine MCU an die 230V hängen und dann ein > digitales Signal ber Optokoppler an eine zweite MCU geben. Kann man, blöderweise braucht diese MCU nicht 230V sondern 5V also braucht man noch ein Netzteil, und das muss ausreichen, den Optokoppler zu versorgen, der dann die Daten beispielsweise seriell auf die andere Seite transportiert. Und da du so ein elender Jammerkopf bist, der keinen Platz hat und so arm bist daß es nichts kosten darf, und zusätzlich noch mit der Programmierung eines RMS Konverters Schwierigkeiten haben wirst, ist diese Lösung wohl zu hoch für dich. Eine Optokoppler-LED nur so lange leuchten zu kassen, wie die Primärspannung genau 150V überschreitet, und diese Zeit dann vom uC auf der anderen Seite in die Spannung einer echten Sinuskurve umrechnen zu lassen ist sicher einfacher und erfordert nur einen TL431, ein paar Widerstände und eine Z-Diode. TrueRMS ist das dann aber nicht. Eine einfache TrueRMS-Lösung wäre ein Widerstand an 230V auf einem Temperatursensor und ein zweiter Widerstand an einem zweiten Sensor den der uC per PWM aus einer geregelten Spannung genau gleich erwärmt, aber man wird damit nicht so leicht besser als 1% genau, mindestens ins Vakuum müsste man die Konstruktion schon bringen. Geht auch mit Glühlampen und Photodioden.
Frank K. schrieb: > Es gibt andere Chips, die für Dich das Aufintegrieren übernehmen. Da > kannst Du dann direkt die Effektivwerte aus den Registern lesen. Welche IC's wären das? die AD... von Analog? > Die netzseitige Basisbeschaltung ist aber überall mehr oder weniger die > gleiche. Genau hier ist das Problem. Werden diese IC's wirklich nur über Spannungsteiler angeschlossen? Die App Notes sind meistens im Thema 230V nicht so offen. MaWin schrieb: > Und da du so ein elender Jammerkopf bist, der keinen Platz hat und so > arm bist daß es nichts kosten darf, und zusätzlich noch mit der > Programmierung eines RMS Konverters Schwierigkeiten haben wirst, ist > diese Lösung wohl zu hoch für dich. Danke.
Peter schrieb: > Frank K. schrieb: >> Es gibt andere Chips, die für Dich das Aufintegrieren übernehmen. Da >> kannst Du dann direkt die Effektivwerte aus den Registern lesen. > > Welche IC's wären das? die AD... von Analog? z.B. http://www.analog.com/ps/psthandler.aspx?pstid=10210&la=en http://www.cirrus.com/en/products/energy_measurement.html >> Die netzseitige Basisbeschaltung ist aber überall mehr oder weniger die >> gleiche. > > Genau hier ist das Problem. Werden diese IC's wirklich nur über > Spannungsteiler angeschlossen? Die App Notes sind meistens im Thema 230V > nicht so offen. Für die Spannungsmessung ja, die Strommessung erfolgt über Shunt, Stromsensor, Rogowski-Spule etc etc. Wenn Du das abstrahierst, sind das alles nur verschiedene Wege, um eine Strommessung durch eine Spannungsmessung zu realisieren. Wer rechnen kann, ist im Vorteil. Manche AppNotes sind für Nordamerika gedacht, d.h. 2*110V mit Mittelanzapfung. Du musst nur aufpassen und die Dimensionierung der Beschaltung selber nachrechnen und ggf anpassen. fchk
Ok. noch mal zum Verständnis. Ich würde den ADE7953 von Analog wählen. Die Eingänge die ich nicht benötige lasse ich frei. An dem Eingang für die Spannung wird über einen Spannungsteiler direkt die Spannung angelegt so, dass wenn die Spannung den höchsten Wert hat, an dem Eingang 500mV anliegen. RMS oder Peak? Über I2C kann ich dann die Bytes auslesen in welchen z.b. der RMS der Spannung liegt?
Peter schrieb: > Sehr lustig :) trägt leider nicht zur Lösung bei Was zur Lösung beitragen könnte, wäre, wenn Du Dich mit den Grund- lagen der Elektronik beschäftigst. Ein Stichwort zur Google-Suche wäre noch Lineare Optokoppler bzw. die englische Übersetzung. Gruss Harald
Peter schrieb: > Es geht eher darum, dass eine Elektrofachkraft kein Elektroniker ist. Schuster bleib bei Deinen Leisten. Wenn ich Dich recht verstanden habe, hast Du eine Ausbildung als Elektrofachkraft. Denkst Du, das Du das dadurch angelernte Wissen auch durch eine Frage im Forum genausogut erwerben könntest? Ich würde sagen, eine Ausbildung zum Elektroniker ist eher schwieriger als eine Ausbildung zum Elektriker. Gruss Harald
Ich möchte mir keinesfalls anmaßen über die Ausbildung eines Elektronikers zu urteilen. Aber ich habe mich in das Thema selbst eingelesen und nun bin ich halt beim Projekt eine Spannung messen zu wollen bei uns in der Firma. Ja ich habe z.b. Arduino im Einsatz weil es recht einfach zu erlernen ist und sehr gut erweiterbar ist. Z.b. ist die I2C Bibliothek sehr einfach und hilfreich. Darum finde ich den ADE7953 sehr interessant. Und damit mir das ding nicht abraucht frage ich lieber hier erfahrene Elektroniker und Entwickler.
Peter schrieb: > Die Eingänge die ich nicht benötige lasse ich frei. Das gehört auch zum Grundwissen eines Elektronikers, das man Eingänge nicht offen lässt. Das ist schon so trivial, das es noch nicht einmal mehr in den Datenblättern steht. Gruss Harald
Der Schlaue: Nein so ist es nicht! Der Fragende: Warum denn nicht? Der Schlaue: Keine Ahnung es ist so... Es ist doch in Ordnung wenn du so viel weißt aber wenn ich es wissen würde, würde ich kaum Fragen oder? Hilfreich wäre sowas wie, "Nein die Eingänge die du nicht brauchst, verbindest du über 10K mit Masse der Spannungsversorgung". Aber diese "Nein Gott bist du dumm das weiß man doch" hilft keinem.
Peter schrieb: > nun bin ich halt > beim Projekt eine Spannung messen zu wollen bei uns in der Firma. In der FIRMA??? Was soll das für eine Firma sein? Ist dir klar, dass du nicht einfach irgendwas zusammenstopseln und es dann verkaufen darfst?
Peter schrieb: > diese "Nein Gott bist du dumm das weiß man doch" hilft keinem. Es geht ganz einfach darum, das Du ein Projekt durchziehen willst, für das Dir die nötigen Grundkenntnisse fehlen. Mit einer Aus- bildung als Elektroniker macht man viele Dinge "automatisch", die man gar nicht alle einzeln aufführen kann. Bist Du auch der Ansicht, das Deine eigene Ausbildung eigentlich "für die Katz" war, da man alles, was Du da gelernt hast, genausogut durch eine Frage im Forum klären kann? Gruss Harald
Harald Gott du ;) ich glaub jede Ausbildung vermittelt Fachwissen ob nun Fensterputzer oder Bombenbauer. Aber jeder kann versuchen sich dieses Fachwissen durch Fragen und Lesen teils selber anzueignen. Und Fragen wie "Was macht man mit offenen Pins" sind dann eine Folge draus. Und wenn man es weis kann man doch in einem Satz Antworten was man damit macht anstatt gleich den fragenden in die Ecke zuschieben.
Peter schrieb: > Und Fragen wie "Was macht man mit offenen Pins" sind dann eine Folge > draus. Und wenn man es weis kann man doch in einem Satz Antworten was > man damit macht anstatt gleich den fragenden in die Ecke zuschieben. ...und was ist mit den 586 Sachen, die man sonst noch wissen muss? Spontan fällt mir da gerade das Thema "Blockkondensatoren" ein. Gruss Harald
Ich denke, für Dich als Elektriker dürfte das hier genau das richtige sein: http://www.crmagnetics.com/Products/Assets/ProductPDFs/CRD4500%20Series.pdf fchk
Harald, ich möchte gar nicht sagen dass ich nach beantworten meiner fragen hier Elektroniker bin. Aber Thema Blockkondensatoren und Grundlagen habe ich im Elektronik Buch gelesen welches man bei Amazon kaufen kann. Aber da ist alles Allgemein und nun wird's speziell und darum frage ich euch.
Angehängte Dateien:
-
Schaltung.GIF
110 KB
Für alle die, wie ich, auf der Suche nach der Lösung des Problems auf diesen Beitrag stoßen hier meine Lösung. Die Schaltung arbeitet linear im Bereich von 0 bis 300 VAC und liefert mir am Ausgang 0 - 4,096 V (angenähert). den "Rest" des genauen Abgleiches erledige ich mit Faktor. Als Spannungsreferenz-IC für den AREF-Eingang des µC's habe ich den MAX 6241 (exakt 4,096V am Ausgang) genommen.
Mario schrieb: > hier meine Lösung ISO124 zu 16.50 EUR + AD536 zu 19.60 + TMA0512 zu 5.50, hossa, schön daß es noch Millionäre gibt auf dieser Welt. Hier meine Lösung:
1 | +--------+ |
2 | +---+--100nF--1k--+--|>|--+--|LM2951-5|-+------+ |
3 | | | | | +--------+ | | +-- +5V |
4 | | 910k ZD12 47uF | | +------+ | |
5 | o | | | +---(-22k-+ | AT | PC817 |< |
6 | 230V~ +-------------(-------(---+ | | | Tiny |-|>|-+ |E |
7 | o | | | +---(-----(--| 15 | | +-- |
8 | | 22k | | | 10uF +------+ 1k 10k |
9 | | | | | | | | | | |
10 | +---+-------------+-------+-------+-----+------+--------+ +-- GND |
@ Michael Bertrandt (laberkopp) Grundsätzlich eine feine Konstruktion! Aber, rechne ich falsch? Für die 230 v~ wirken (22 k/2) / (910 k + 22 k/2). Ergibt ein Wechselspannung von 2,75 Veff = 7,77 Vpp. Der ADC wird aber lieber < 5 Vpp sehen. Wären nicht, statt der beiden 22 k Widerstände, jeweils 12 k besser? (12 k/2) / (910 k + 12 k/2) -> 4,2 Vpp Bei Netzspannung +10% sind das 4,6 Vpp.
Jakob schrieb: > Ergibt ein Wechselspannung von 2,75 Veff = 7,77 Vpp. Ok ich hab den Spitzenwert übersehen. Lässt sich ka kostenneutral korrigieren. Joachim B. schrieb: > besser 1%? Der ADC hat 0.2% Auflösung, die Referenz aus dem 0.5% LP2951 ist zwar nicht absolut genau, aber kalibrierbar. Die Umrechnung in RMS übernimmt der uC, die Ausgabe kann seriell oder per PWM/FM erfolgen.
@Michael Bertrandt: Ok, ich bin KEIN Millionär (wäre es aber gern), ich habe NUR eine "saubere Lösung" gesucht um Spannungen im Bereich von 0 bis 300 VAC zu messen... Und um ordentlich und sauber Messwerte zu erfassen schaue ich nicht primär auf den Geldbeutel... Für mich ging es in erster Linie um eine exakte Messwerterfassung und Bereitstellung der Spannungswerte zur weiteren Verarbeitung / Messung mittels AVR...
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