Forum: Analoge Elektronik und Schaltungstechnik Spannungsmessung ohne Belastung der Quelle HV-schuetzen


von David .. (volatile)


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Ich moechte eine Spannung grob im Bereich 0-50V mit mindestens 10bit 
Aufloesung messen. Leider koennen hier Spitzen von 15kV fuer undefiniert 
lange Zeitraeume anliegen, welche nicht an der (noch nicht 
spezifizierten) Messschaltung anliegen duerfen. Die Hochspannung darf 
allerdings nicht belastet oder gar kurzgeschlossen werden!
(Wie) Kann man soetwas loesen?

von Harald W. (wilhelms)


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David ... schrieb:

> Die Hochspannung darf
> allerdings nicht belastet oder gar kurzgeschlossen werden!
> (Wie) Kann man soetwas loesen?

Mit einem Vorwiderstand vorm Messeingang.

von David .. (volatile)


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Harald Wilhelms schrieb:
> David ... schrieb:
>
>> Die Hochspannung darf
>> allerdings nicht belastet oder gar kurzgeschlossen werden!
>> (Wie) Kann man soetwas loesen?
>
> Mit einem Vorwiderstand vorm Messeingang.

Hm, jetzt bin ich irritiert. Das Problem ist schon aelter und wir haben 
damals keine einfache Loesung gefunden, jetzt hab ich nicht wieder 
drueber nachgedacht. Oder lag das Problem bei der Strommessung mit Shunt 
im gleichen Kreis?

von _der_gast (Gast)


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Woher kommen denn die Spitzen und woher kommt das zu messende Signal?

Und warum ist auf einmal die Rede von Strommessung?

Wie immer: Mehr Infos!

von Tom (Gast)


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David ... schrieb:
> Hochspannung [...] nicht belastet

Was heißt das? Wären 10M/100M/1G/10G Last ok?

von David .. (volatile)


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_der_gast schrieb:
> Woher kommen denn die Spitzen und woher kommt das zu messende Signal?
>
> Und warum ist auf einmal die Rede von Strommessung?
>
> Wie immer: Mehr Infos!

Ja, irgendwie bin ich noch nicht fit. Mehr Kaffee!
Nochmal: Eine Stromquelle arbeitet im interessanten Bereich bei 0-50V AC 
oder DC und 0-500A, die Wellenformen koennen dabei auch 'unorthodox' 
sein. Die Quelle hat eine einschaltbare HV-HF-Zuendung, welche bei 15kV 
liegen kann, die Belastbarkeit wird maximal bei wenigen mA liegen, vmtl 
weniger. Zu kaufen gibts sowas als Schweissstromquelle, das ist fuer die 
Frage erstmal egal.
Es sollen Strom (am besten mit billigem, vorhandenem Shunt) und Spannung 
gemessen werden, nehmen wir fuer beide mal 10bit Aufloesung an.
Eine konkrete erlaubte Belastung der HV-Zuendung kann ich so noch nicht 
nennen, sie muss so gering sein, dass die Spannung aufrecht erhalten 
wird (bis zur realen Zuendung des Lichtbogens). Ich such gleich mal nach 
einem Dokument, was das klarer definiert...

von registrierter_Gast (Gast)


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Mögliche Schutzelemente:

* Spark-Gap.
* Surge-Arrester (Gas-Ableiter)
* TVS-Dioden.
* MOV (Varistor)

von David .. (volatile)


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http://diglib.uni-magdeburg.de/Dissertationen/2003/birjaeschke.pdf
Seite 24 Berührungslose Hochspannungszündung
Seite 72f Lichtbogenerstzündung, Lichtbogenwiederzündung

Das sind die Dinge, die die Schaltung abfangen muss.

von Harald W. (wilhelms)


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David ... schrieb:

> Ja, irgendwie bin ich noch nicht fit. Mehr Kaffee!


Statt Kaffee wäre ein Schaltplan sinnvoller.

von David .. (volatile)


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Harald Wilhelms schrieb:
> David ... schrieb:
>
>> Ja, irgendwie bin ich noch nicht fit. Mehr Kaffee!
>
>
> Statt Kaffee wäre ein Schaltplan sinnvoller.

Von was?

von Harald W. (wilhelms)


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David ... schrieb:
> Harald Wilhelms schrieb:
>> David ... schrieb:
>>
>>> Ja, irgendwie bin ich noch nicht fit. Mehr Kaffee!
>>
>>
>> Statt Kaffee wäre ein Schaltplan sinnvoller.
>
> Von was?

Von Deiner verwendeten Schaltung. Wo willst Du Spannung messen?
Wo willst Du Strom messen?

von David .. (volatile)


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Harald Wilhelms schrieb:
> David ... schrieb:
>> Harald Wilhelms schrieb:
>>> David ... schrieb:
>>>
>>>> Ja, irgendwie bin ich noch nicht fit. Mehr Kaffee!
>>>
>>>
>>> Statt Kaffee wäre ein Schaltplan sinnvoller.
>>
>> Von was?
>
> Von Deiner verwendeten Schaltung. Wo willst Du Spannung messen?
> Wo willst Du Strom messen?

Das schrieb ich doch gerade - einen Schaltplan davon habe ich natuerlich 
nicht.

von Harald W. (wilhelms)


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David ... schrieb:

>> Von Deiner verwendeten Schaltung. Wo willst Du Spannung messen?
>> Wo willst Du Strom messen?
>
> Das schrieb ich doch gerade - einen Schaltplan davon habe ich natuerlich
> nicht.

Wenn Du nicht weisst, an welcher Stelle Du Spannung und Strom messen
willst, frage ich mich, wie man da wohl eine Lösung finden soll.
Gruss
Harald

von David .. (volatile)


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Harald Wilhelms schrieb:
> David ... schrieb:
>
>>> Von Deiner verwendeten Schaltung. Wo willst Du Spannung messen?
>>> Wo willst Du Strom messen?
>>
>> Das schrieb ich doch gerade - einen Schaltplan davon habe ich natuerlich
>> nicht.
>
> Wenn Du nicht weisst, an welcher Stelle Du Spannung und Strom messen
> willst, frage ich mich, wie man da wohl eine Lösung finden soll.

Na, die Spannung ueber den Lichtbogen und den Strom dadurch. Die 
Schweissstromquelle hat 2 Stecker (Masse und Schweissbrenner), wenn man 
die mit einem Lichtbogen verbindet fliesst Strom ;)

von Harald W. (wilhelms)


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David ... schrieb:

> Na, die Spannung ueber den Lichtbogen und den Strom dadurch. Die
> Schweissstromquelle hat 2 Stecker (Masse und Schweissbrenner), wenn man
> die mit einem Lichtbogen verbindet fliesst Strom ;)

Du hast also eine Art Netzteil mit zwei Klemmen an denen Du ausserhalb
dieses Netzteils die Ausgangsspannung und den Ausgangsstrom messen
willst? Dazu brauchst Du einen hochohmigen Spannungsmesser, der durch
eine Schutzschaltung, z.B. zwei antiparallele Dioden gegen Über-
spannung geschützt wird und einen hochohmigen für HV geeigneten
Vorwiderstand. Der Shunt in Reihe zur Strommessung braucht vermutlich
gar keinen Schutz oder ist der Innenwiderstand der HV-Quelle so
gering, das dort auch ein zuhoher Strom fliesst?
Gruss
Harald

von Kai K. (klaas)


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>Dazu brauchst Du einen hochohmigen Spannungsmesser, der durch
>eine Schutzschaltung, z.B. zwei antiparallele Dioden gegen Über-
>spannung geschützt wird und einen hochohmigen für HV geeigneten
>Vorwiderstand.

Wenn bei 20kV nur 100µA fließen dürfen, bedeutet das einen 
Schutzwiderstand von 200M. Eine BAV199 mit 0,003nA Leckstrom verursacht 
daran einen Spannungsabfall von 0,6mV. Könnte klappen.

von Max M. (jens2001)


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Wieder so ein völlig sinloser Tread mit viel Prosa aber ohne Schaltplan.

Ist das hier das Literarische Quartet?

Und am Ende wird sich wieder gewundert das es keine Lösung gibt.

von Kai K. (klaas)


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Das ist jemand, der irgendeine Projektarbeit (Bachelor?) machen muß, 
keine Ahnung hat und sich gleich zu Anfang durchfüttern lassen will. Er 
kennt noch nicht mal einen Schaltplan, aber fragt schon nach Hilfe. 
Irgendwann wird er von der Uni abgehen, nichts können und irgendjemand 
den Arbeitsplatz wegnehmen, weil er gelernt hat, ohne eigenes Wissen zu 
glänzen.

David, deine Betreuer kennen dieses Forum auch...

von David .. (volatile)


Angehängte Dateien:

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Oh man.
Hier erstmal der Schaltplan fuer alle, die den Sachverstand nicht ohne 
verstehen.
Lieber Kai, unterlasse doch solche Annahmen, wenn du mich nicht besser 
kennst. Du liegst daneben, ausserdem muessen wir uns auf diese Ebene 
nicht herabbewegen. Einverstanden?

von David .. (volatile)


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Harald Wilhelms schrieb:

> Der Shunt in Reihe zur Strommessung braucht vermutlich
> gar keinen Schutz oder ist der Innenwiderstand der HV-Quelle so
> gering, das dort auch ein zuhoher Strom fliesst?

Das sollte kein Problem sein, die Zuleitungen koennen mehr Widerstand 
haben als der Shunt.

von Schreiber (Gast)


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David ... schrieb:
> Nochmal: Eine Stromquelle arbeitet im interessanten Bereich bei 0-50V AC
> oder DC und 0-500A, die Wellenformen

kein Shunt, sondern einen Messwandler verwenden!

Zur Spannungsmessung: 4 Messwiderstände, 1Zenerdiode, etwas 
Hühnerfutter, fertig.

von Max M. (jens2001)


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David ... schrieb:
> Hier erstmal der Schaltplan

Schaltplan? Ich schmeiss mich wech!

von Christian L. (cyan)


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Kai Klaas schrieb:
> Wenn bei 20kV nur 100µA fließen dürfen, bedeutet das einen
> Schutzwiderstand von 200M. Eine BAV199 mit 0,003nA Leckstrom verursacht
> daran einen Spannungsabfall von 0,6mV. Könnte klappen.

Den Spannungsabfall kann man noch weiter reduzieren. Da er 
wahrscheinlich die 50V nicht direkt, sondern mit einem Spannungsteiler 
messen wird, kann man den Schutzwiderstand für den Spannungsteiler 
nutzen. Das sorgt dann für eine geringere Quellimpedanz, in die der 
Leckstrom dann fließt.

Nehmen wir an, er will das Signal mit 10:1 skalieren und benutzt den 
200MOhm Widerstand als Schutz dann braucht er noch einen 22,2MOhm 
Widerstand für die Spannungsteilung. Der Leckstrom sieht aber nur die 
Parallelschaltung der beiden Widerstände - also nur 20MOhm. Somit 
verändert der Leckstrom den Messwert nur um 60µV.

von Kai K. (klaas)


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>Hier erstmal der Schaltplan fuer alle, die den Sachverstand nicht ohne
>verstehen.

Also, das wird jetzt eine Lachnummer...

von Harald W. (wilhelms)


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Schreiber schrieb:

> Zur Spannungsmessung: 4 Messwiderstände, 1Zenerdiode, etwas
> Hühnerfutter, fertig.

Gute Beschreibung. David versteht Schaltpläne in Prosa ja anscheinend
besser als gezeichnete. Deshalb solltest Du jetzt keinesfalls auf die
Idee kommen, einen gezeichneten Schaltplan nachzuliefern.

von David .. (volatile)


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Was ist das Problem, was fehlt im Schaltplan fuer ein Verstaendnis?

von Alexander S. (esko) Benutzerseite


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Ich finde, mit der Beschreibung ist alles gesagt. Es geht um ein 
Schweißgerät mit 50V und 500A, das mit HV-HF-Zündung arbeitet.

Am einfachsten wäre es sicherlich das Schweißgerät zu öffnen und zu 
schauen, wie der Schweißstrom und die Hochspannung erzeugt werden. 
Vielleicht misst man besser dort.
Ansonsten könnte man mit einem induktiven Spannungsteiler arbeiten, der 
nur die Schweißspannung durchlässt, aber die HF-Hochspannung abhält.

von David .. (volatile)


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Alexander Schmidt schrieb:
> Ich finde, mit der Beschreibung ist alles gesagt. Es geht um ein
> Schweißgerät mit 50V und 500A, das mit HV-HF-Zündung arbeitet.
>
> Am einfachsten wäre es sicherlich das Schweißgerät zu öffnen und zu
> schauen, wie der Schweißstrom und die Hochspannung erzeugt werden.

Und das funktioniert nicht, weil das Schweissgeraet nicht festgelegt bzw 
beliebig ist. Sonst wuerde ich eins mit digitaler Schnittstelle nutzen 
und fein raus sein ;)

von Kai K. (klaas)


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>Und das funktioniert nicht, weil das Schweissgeraet nicht festgelegt bzw
>beliebig ist. Sonst wuerde ich eins mit digitaler Schnittstelle nutzen
>und fein raus sein ;)

Das Schweißgerät, Entschuldigung die Schweißgeräte, haben also garnichts 
mit der Disertation, die du uns weiter oben gezeigt hast, zu tun?? Warum 
zeigst du uns dann diese Dissertation, die immerhin über 200 Seiten lang 
ist? Warum schreibst du nicht dazu, daß es um die nicht geht, sondern 
läßt uns im Unklaren?

Was könnte es für einen Sinn machen, die Betriebsspannung eines 
"Schweißgeräts, das nicht festgelegt bzw. beliebig ist" zu messen???

von Falk B. (falk)


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@ Alexander Schmidt (esko) Benutzerseite

>Ich finde, mit der Beschreibung ist alles gesagt. Es geht um ein
>Schweißgerät mit 50V und 500A, das mit HV-HF-Zündung arbeitet.

Jo. Und damit ist wahrscheinlich eine passend dimensionierte, 
spannungsfeste HF-Drossel ausreichend, um die HF/HV-Pulse der Zündung zu 
blocken und damit nicht zu belasten.

von David .. (volatile)


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Kai Klaas schrieb:
>>Und das funktioniert nicht, weil das Schweissgeraet nicht festgelegt bzw
>>beliebig ist. Sonst wuerde ich eins mit digitaler Schnittstelle nutzen
>>und fein raus sein ;)
>
> Das Schweißgerät, Entschuldigung die Schweißgeräte, haben also garnichts
> mit der Disertation, die du uns weiter oben gezeigt hast, zu tun?? Warum
> zeigst du uns dann diese Dissertation, die immerhin über 200 Seiten lang
> ist? Warum schreibst du nicht dazu, daß es um die nicht geht, sondern
> läßt uns im Unklaren?
>
> Was könnte es für einen Sinn machen, die Betriebsspannung eines
> "Schweißgeräts, das nicht festgelegt bzw. beliebig ist" zu messen???

Schau mal, Kai. Ich habe eine Hand voll Seiten angegeben, in denen die 
Hochspannungszuendung beschrieben wird. Die Laenge der Dissertation ist 
also irrelevant. Dazu waren die genannten Seiten in der verlinkten 
Dissertation von mir thematisch eingeordnet, also war dem Leser schon 
vor dem Klick die Intention des Links klar.
Wenn du den Sinn einer solchen Messung nicht erkennst, spielt das fuer 
die Fragestellung keine Rolle, es legitimiert dich auch nicht zu einer 
patzigen Frage nach dem 'warum'. Wir sind doch alle erwachsen hier, spar 
dir das Gezicke.

Um die Frage aber trotzdem fuer Interessierte zu beantworten: 
Lichtbogenspannung und -strom koennen alleine oder mit weiteren Werten 
korreliert interessante Erkenntnisse liefern, zB ueber den Abstand 
Schweissbrenner<->Werkstueck unter Wasser, ueber die Lichtbogenlaenge, 
die Qualitaet der Schweissnaht und die Versiertheit des Schweissers, den 
Zustand der Anlage, die Restlebensdauer von Komponenten, die Sauberkeit 
des Prozesses, die Qualitaet einer Nachfuehrung, die mechanischen 
Eigenschaften der Schweissnaht uvm.

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