Forum: Mikrocontroller und Digitale Elektronik Potentialtrennung Signalleitungen und Versorgung


von Lea R. (michael1909)


Lesenswert?

Hallo,

kennt jemand eine Möglichkeit eine Spannung und diverse. Signalleitungen 
potentialfrei zu übertragen/trennen, dass es zu keinen Durchschlag 
kommt, wenn man eine elektrostatische Spannung von 90kV an Masse anlegt?

Bei den Signalleitungen hätte ich an eine Infrarot-Datenübertragung 
gedacht. mit einer Distanz von etwa. 9cm.

aber bei der Spannungsversorgung (5V) ? -> Photovoltaikzelle? :)
oider mittels ener induktiven Energieübertragung, wobei ich die Sende 
oder Empfangsspule mit einer Schicht Gummiisolierung überziehe. um den 
Abstand zu verringern.

hat jemand von euch schon einmal so etwas in diese Richtung gemacht? wie 
würdet ihr so etwas lösen?

danke,
Michael.

von Peter II (Gast)


Lesenswert?

Michael Höller schrieb:
> aber bei der Spannungsversorgung (5V) ? -> Photovoltaikzelle? :)
> oider mittels ener induktiven Energieübertragung, wobei ich die Sende
> oder Empfangsspule mit einer Schicht Gummiisolierung überziehe. um den
> Abstand zu verringern.

ich glaube einen Trafo haben wir schon erfunden.

> Bei den Signalleitungen hätte ich an eine Infrarot-Datenübertragung
> gedacht. mit einer Distanz von etwa. 9cm.
auch Optokoppler wurden schon erfunden.

von mon (Gast)


Lesenswert?

Peter II schrieb:
> Michael Höller schrieb:
>> aber bei der Spannungsversorgung (5V) ? -> Photovoltaikzelle? :)
>> oider mittels ener induktiven Energieübertragung, wobei ich die Sende
>> oder Empfangsspule mit einer Schicht Gummiisolierung überziehe. um den
>> Abstand zu verringern.
>
> ich glaube einen Trafo haben wir schon erfunden.
>
>> Bei den Signalleitungen hätte ich an eine Infrarot-Datenübertragung
>> gedacht. mit einer Distanz von etwa. 9cm.
> auch Optokoppler wurden schon erfunden.

Allerdings ein Trafo mit 90kV und einen Optokoppler mit der gleichen 
Isolationsspannung ist schon nicht ganz trivial. Die 90kV hast du schon 
gelesen, oder? :-))

von Peter II (Gast)


Lesenswert?

mon schrieb:
> Allerdings ein Trafo mit 90kV und einen Optokoppler mit der gleichen
> Isolationsspannung ist schon nicht ganz trivial. Die 90kV hast du schon
> gelesen, oder? :-))

also 50KV finden man schon mal ohne Probleme

http://de.farnell.com/optek-technology/opi150/optokoppler/dp/1611507

von Walter (Gast)


Lesenswert?

Peter II schrieb:
>> Bei den Signalleitungen hätte ich an eine Infrarot-Datenübertragung
>> gedacht. mit einer Distanz von etwa. 9cm.
> auch Optokoppler wurden schon erfunden.

ich hab zwar keinen Überblick, aber ich weiß dass so ein "normaler" 
Optokoppler nur ca. 5kV verträgt, 90kV ist aber 20x soviel.

von Reiner S. (chickstermi) Benutzerseite


Lesenswert?

Rein Interesse halber: Wofür braucht man das?

Die Lösung für die Signalübertragung finde ich gar nicht schlecht. Für 
die Energie-Übertragung könnte man einen Lüfter und eine Turbine in 
einem Plastikrohr verstauen. Für kleine Energiemengen ist das bestimmt 
realisierbar...

Gruß, der Icke

von Peter II (Gast)


Lesenswert?

Walter schrieb:
> ich hab zwar keinen Überblick, aber ich weiß dass so ein "normaler"
> Optokoppler nur ca. 5kV verträgt, 90kV ist aber 20x soviel.

http://www.eue24.net/pi/index.php?StoryID=253&articleID=147629

> Mit einem Optokoppler wird eine hundertprozentige galvanische Trennung
> von Schaltkreisen erreicht, während die Information von einem
> elektrischen Potenzial zum anderen übertragen wird. Je nachdem, wie
> die Optokoppler aufgebaut sind und was bei der jeweiligen Anwendung
> gefordert ist, können diese Informationen analog oder digital sein.
> Die Eingangs-/Ausgangsseiten lassen sich mit bis zu 100 kV voneinander
> isolieren.

von Georg (Gast)


Lesenswert?

Michael Höller schrieb:
> elektrostatische Spannung von 90kV

Das Thema taucht immer wieder mal auf (meistens ohne Lösung, da diese zu 
aufwendig oder zu teuer ist). Generell gilt, Daten sind kein Problem, 
notfalls Glasfaser, die Versorgung umso mehr. Optische Versorgung 
liefert so wenig Energie, dass man eine EXTREM sparsame Elektronik 
braucht.

Georg

von Peter II (Gast)


Lesenswert?


von Reiner S. (chickstermi) Benutzerseite


Lesenswert?

> Für die Energie-Übertragung könnte man einen Lüfter und eine Turbine in
> einem Plastikrohr verstauen. Für kleine Energiemengen ist das bestimmt
> realisierbar...

Man könnte natürlich die Luft auch weglassen und einfach 2 Motoren mit 
einer Welle verbinden und denen einen dann als Moter und den anderen als 
Generator betreiben... :)

Gruß, der Icke

von Georg (Gast)


Lesenswert?

Peter II schrieb:
> Hier ein passender Trafo

von 0,5 kW aufwärts??

Georg

von Peter II (Gast)


Lesenswert?

Georg schrieb:
> von 0,5 kW aufwärts??

ein Trafo muss man ja nicht immer im Maximum betreiben. Außerdem steht 
überhaupt nichts davon da, welche Leistung er übertragen will/muss.

von Lea R. (michael1909)


Lesenswert?

Die Versorgungspannung beträgt 5V DC;
und es ist ca. eine Leistung bis zu 2W zu erwarten!

hab Optokoppler eigentlich schon komplett ausgeschlossen gehabt, weil 
ich mir niemals gedacht habe, dass diese doch so eine hohe 
Isolierspannung haben können!

aber die Spannungsversorgung ist echt ein harter Punkt...
weiß jemand bis zu welcher Leistung wireless-power-transfer 
applikationen ca funktionieren? macht es Sinn in diese Richtung 
nachzudenken?

lg, michael

von Falk B. (falk)


Lesenswert?

@ Michael Höller (michael1909)

>potentialfrei zu übertragen/trennen, dass es zu keinen Durchschlag
>kommt, wenn man eine elektrostatische Spannung von 90kV an Masse anlegt?

Große Isolierstrecken

>Bei den Signalleitungen hätte ich an eine Infrarot-Datenübertragung
>gedacht. mit einer Distanz von etwa. 9cm.

Kann man machen, aber 9cm sind da eher zuwenig, sowohl als Luft als auch 
als Kriechstecke.

>aber bei der Spannungsversorgung (5V) ? -> Photovoltaikzelle? :)
>oider mittels ener induktiven Energieübertragung, wobei ich die Sende
>oder Empfangsspule mit einer Schicht Gummiisolierung überziehe. um den
>Abstand zu verringern.

[ ] Du hast eine Vorstellung, wie man 90kV Isolationsspannung erreicht.

Im PRINZIP hast du recht, praktisch macht man das eher ander. Eine 
einfach Gummiisolierung wird nicht reichen.

>hat jemand von euch schon einmal so etwas in diese Richtung gemacht?

Ja.

>wie würdet ihr so etwas lösen?

Wenn es keine Dauerlösung sein muss, nimm Batterien für die HV-Seite. 
Ist einfach und preiswert. Signal über PoF LWL und passende 
Empfänger/Sender, damit kann man praktisch jede Hochspannung isolieren, 
man muss nur die LWL lang genug machen.

von Falk B. (falk)


Lesenswert?

@ Michael Höller (michael1909)

>hab Optokoppler eigentlich schon komplett ausgeschlossen gehabt, weil
>ich mir niemals gedacht habe, dass diese doch so eine hohe
>Isolierspannung haben können!

Normale Optokoppler sicher nicht, Spezialtypen schon eher, wobei ich 
noch nie welche über 20kV gesehen habe.

>weiß jemand bis zu welcher Leistung wireless-power-transfer
>applikationen ca funktionieren?

Alles eine Frage der Baugröße. Mit einem Feststoff kann man 90kV mit 
vielleicht 20-30mm Dicke isolieren, wenn auch andere Randbedingungen 
stimmen.

von Peter II (Gast)


Lesenswert?

Falk Brunner schrieb:
> Normale Optokoppler sicher nicht, Spezialtypen schon eher, wobei ich
> noch nie welche über 20kV gesehen habe.

habe doch oben schon ein link von farnell für 50kv gepostet.

von oszi40 (Gast)


Lesenswert?

> kennt jemand eine Möglichkeit eine Spannung und diverse. Signalleitungen

WLAN-Kabel? :-) Besser Glasfaser und Spannung aus Batterie? Oder bei Lem 
fragen? http://www.lem.com/hq/de

von c-hater (Gast)


Lesenswert?

Reiner S. schrieb:

> Man könnte natürlich die Luft auch weglassen und einfach 2 Motoren mit
> einer Welle verbinden und denen einen dann als Moter und den anderen als
> Generator betreiben... :)

Richtig, das ist eine sinnvolle Lösung. Rundmaterial aus 
hochisolierendem Material gibt's über einen weiten Drehmomentbereich für 
kleines Geld als Meterware und DC-Motore zwischen einigen zehn Milliwatt 
und einem kW sind auch für verhältnismäßig bescheidene Beträge zu haben.

Für die genannten 2W würde würde man wohl mit deutlich unter 100€ 
Materialkosten hinkommen, selbst wenn man die Mechanik professionell und 
auch für Dauerbetrieb geeignet aufbaut (also Flexkupplungen und 
Führungsrollen für die Welle vorsieht.)

Aber: Gerade weil die Lösung naheliegend, sinnvoll und vergleichsweise 
leicht und preiswert realisierbar ist, wird sie im weiteren Verlauf des 
Threads wohl keinerlei Erwähnung mehr finden. Das ist bei diesen 
typischen Troll-Threads immer so...

von Lea R. (michael1909)


Lesenswert?

Den Vorschlag mit Motor + Generator gefällt mir gar nicht einmal so 
schlecht, ist bestimmt die einfachste / naheliegenste Lösung!

Aber auch das wireless-energy-transfer konzept, jedoch bin ich mir noch 
nicht sicher, welche Leistungen auf der 2. Seite möglich sind, und was 
dies bei der EMV-Prüfung mit sich bringt!

Die Datenübertragung, mit Optokoppler hört sich echt verdammt gut an!
Werde mal bei weiteren Hersteller nachfragen, bis zu welcher 
Isolations-Spannung Optokoppler hergestellt werden/können.

Sollte jemanden noch weitere Ansätze in den Kopf kommen, bitte teilt 
diese mit mir! Freue mich über jede Idee!!!!!!

LG Michael.

von Falk B. (falk)


Lesenswert?

Bluetooth, WLAN etc. ;-)

von Lea R. (michael1909)


Lesenswert?

Michael Höller schrieb:
> wenn man eine elektrostatische Spannung von 90kV an Masse anlegt?

oder, man erschafft eine Möglichkeit die Spannung kurz zuschließen!
Jedoch glaube ist das rein physikalisch nicht möglich -
eine elektrostatische Ladung in einem Isolierten-Gehäuse kurzzuschließen 
?

von GB (Gast)


Lesenswert?

Für die Daten nimmst Du einfach so etwas:
Empfänger:
http://media.digikey.com/pdf/Data%20Sheets/Lite-On%20PDFs/LTDL-RA16A%20DS.pdf

Sender:
http://media.digikey.com/pdf/Data%20Sheets/Lite-On%20PDFs/LTDL-TA16A.pdf

Beides Stückpreis 50 Cent bei Einzelstückzahlen, dann brauchst Du noch 
ein Stück POF und fertig. Da die bis zu 5m übertragen können ist dann 
die Isolation mit aussuchen.

Und für die Energieübertragung solltest Du Dich mit einem Spezialisten 
hinsetzen und Dir etwas eigenes wickeln lassen, z.B. Kaschke, Hartu, 
Risse, Voltis, Hahn, Lasslop, Schmelzer, ...

von GB (Gast)


Lesenswert?

Achso, diese Photolinks gibt es auch als fertiges Modul, in die Du 
einfach den Lichtwellenleiter hineinsteeckst.
http://www.everlight.com/datasheets/PLT133_T_datasheet.pdf
http://www.everlight.com/datasheets/PLR135_T_datasheet.pdf

von Falk B. (falk)


Lesenswert?

@ GB (Gast)

>http://media.digikey.com/pdf/Data%20Sheets/Lite-On...

>http://media.digikey.com/pdf/Data%20Sheets/Lite-On...

>Beides Stückpreis 50 Cent bei Einzelstückzahlen, dann brauchst Du noch
>ein Stück POF und fertig.

Denkste. Das sind die reinen Sender/empfänger OHNE LWL Halterung. Da 
nimmt man besser gleich was Fertiges ala SFH551/1-1V.

>Und für die Energieübertragung solltest Du Dich mit einem Spezialisten
>hinsetzen und Dir etwas eigenes wickeln lassen, z.B. Kaschke, Hartu,
>Risse, Voltis, Hahn, Lasslop, Schmelzer, ...

Als erstes sollte man prüfen, was es fertig zu kaufen gibt, denn so eine 
Entwicklung kostet ORDENTLICH Geld.

von Andrew T. (marsufant)


Lesenswert?

Michael Höller schrieb:
> Den Vorschlag mit Motor + Generator gefällt mir gar nicht einmal so
> schlecht, ist bestimmt die einfachste / naheliegenste Lösung!

Zumindest funktioniert diese mit geringer Wartung.

>
> Aber auch das wireless-energy-transfer konzept, jedoch bin ich mir noch
> nicht sicher, welche Leistungen auf der 2. Seite möglich sind,

Du wolltest 2 W , also wäre ein kleines Solarpanel und eine entsprechend 
fokussierte Lampe, ggfs. LED, Halogen, what_ever eine andere denkbare 
Lösung.


> dies bei der EMV-Prüfung mit sich bringt!

Das klappt .-)

>
> Die Datenübertragung, mit Optokoppler hört sich echt verdammt gut an!
> Werde mal bei weiteren Hersteller nachfragen, bis zu welcher
> Isolations-Spannung Optokoppler hergestellt werden/können.

Wenn du diese selber fertigst aus einem Stück simplen LWL (plaste oder 
Glas), ca. 20cm lang: Dann sind 90kV schon machbar. Opt. 
Sender/Empfänger dafür gibt es auch für wenige cent.

Bei 50cm Länge ist dieser Selbstbau sogar zuverlässig und sicher.

Und vor allem sehr kostengünstig :-D

>
> Sollte jemanden noch weitere Ansätze in den Kopf kommen, bitte teilt
> diese mit mir! Freue mich über jede Idee!!!!!!

Ideen/Vorschläge  hast Du ja nun genug bekommen.

von Rutzi (Gast)


Lesenswert?

Reiner S. schrieb:
> Für
> die Energie-Übertragung könnte man einen Lüfter und eine Turbine in
> einem Plastikrohr verstauen. Für kleine Energiemengen ist das bestimmt
> realisierbar...

Ein 90KV Lüfter. Achsoooo.

von Andrew T. (marsufant)


Lesenswert?

Rutzi schrieb:
> Reiner S. schrieb:
>> Für
>> die Energie-Übertragung könnte man einen Lüfter und eine Turbine in
>> einem Plastikrohr verstauen. Für kleine Energiemengen ist das bestimmt
>> realisierbar...
>
> Ein 90KV Lüfter. Achsoooo.

Nein, es ist hier eine on-tube Windenergieanlage .-)

von GB (Gast)


Lesenswert?

Falk Brunner schrieb:
> Denkste. Das sind die reinen Sender/empfänger OHNE LWL Halterung.

Ja, hab' ich auch gemerkt und direkt im nächsten Post die Typen mit 
LWL-Halter verlinkt.

von GB (Gast)


Lesenswert?

Sonst probier' doch die Energieübertragung einfach mit einer Wireless 
Charging Schaltung aus.

Da gibt es fertige Spulen, z.B. So etwas:
http://katalog.we-online.de/pbs/datasheet/760308111.pdf

von Falk B. (falk)


Lesenswert?

@ GB (Gast)

>Sonst probier' doch die Energieübertragung einfach mit einer Wireless
>Charging Schaltung aus.

Bei 90kV ist das mit der Isolation nicht ganz sooo einfach, wenn gleich 
machbar.

von Lea R. (michael1909)


Lesenswert?

Für die Problematik mit den Datenleitungen werde ich den 
Lösungsvorschlag mit Glasfaser anstreben. Es sind ja derzeit 8 getrennte 
Datenleitungen.
Um dies zu vereinfachen wäre es ja sinnvoll, die Daten aufzumodulieren 
und auf der zweiten Seite sie wieder demodulieren.
Was ist eure Meinung dazu?

LG Michael

von Falk B. (falk)


Lesenswert?

@ Michael Höller (michael1909)

>Lösungsvorschlag mit Glasfaser anstreben. Es sind ja derzeit 8 getrennte
>Datenleitungen.

Naja, es muss nicht zwangsweise GLASfaser sein, 
Kunststofflichtwellenleiter, neudeutsch POF (plastic optical fiber) ist 
deutlich billiger und robuster.

>Um dies zu vereinfachen wäre es ja sinnvoll, die Daten aufzumodulieren
>und auf der zweiten Seite sie wieder demodulieren.

Jain. Die Übertragung läuft einefach mit Licht aus/an, was du meinst ist 
Multiplexen. Klar, das ist sinvoll, dann braucht man nur eine Faser.

von Lea R. (michael1909)


Lesenswert?

Ja genau ich meinte natürlich Multiplexen und Demultiplexen!
Gibt es hierzu preiswerte Bauteile/Geräte? oder ist es nach wievor 
intelligenter mit 8 "Lichtwellenletier" die Übertragung zu machen? es 
wird sich ja um eine Strecke von etwa 30-50cm handeln!

von Falk B. (falk)


Lesenswert?

@ Michael Höller (michael1909)

>Ja genau ich meinte natürlich Multiplexen und Demultiplexen!
>Gibt es hierzu preiswerte Bauteile/Geräte?

Sicher. Aber dazu musst du erstmal sagen, was für Signale gemultiplext 
werden sollen, siehe Netiquette.

> oder ist es nach wievor
>intelligenter mit 8 "Lichtwellenletier" die Übertragung zu machen?

Nö.

> es wird sich ja um eine Strecke von etwa 30-50cm handeln!

Das ist praktisch gar nichts für die Sender/Empfänger.

Bitte melde dich an um einen Beitrag zu schreiben. Anmeldung ist kostenlos und dauert nur eine Minute.
Bestehender Account
Schon ein Account bei Google/GoogleMail? Keine Anmeldung erforderlich!
Mit Google-Account einloggen
Noch kein Account? Hier anmelden.