Potentialfreie Spannungsmessung mit XR4151

[Gerald R. (visitor)]

Hallo!

Nach über 6 Monaten Wartezeit habe ich endlich mein Oszilloskop bekommen 
und kann nun mit dem Bau meines Netzteiles weitermachen.

Spannungen (0-30V) und Ströme (1A, 5A, 15A) der zwei regelbaren 
Netzteile und der Last (IGBT über stromgeregelt über 
Operationsverstärker) werden über ein Arduino mittels analogread 
ausgewertet und auf 2 Stück 4x20 LC-Displays angezeigt.
Für Festspannungen ist ein ATX Netzteil verbaut welches gleichzeitig das 
Arduino mit Strom versorgt.

Damit ich Netzteile bei Bedarf in Serie betreiben kann muss ich 
Spannungen und Ströme potentialfrei zum Arduino messen.


Dazu habe ich mir den XR4151 ausgewählt.

Hat jemand mit dem XR4151 Erfahrungen?
Meine Tests auf dem Steckbrett haben ergeben dass sich die Frequenz mit 
der Erhöhung der Versorgungsspannung deutlich erhöht.
Also habe ich eine Konstantspannungsquelle von einem Netzteil kopiert 
und vor den V/F Wandler platziert.

Spannungsversorgung für den F/V Wandler würde ich +12V vom ATX Netzteil 
nehmen. Muss aber noch testen ob hier Spannungsschwankungen die MEssung 
zu stark beeinflussen.

Bevor ich das aber auf meine Lochraster Platine übertrage wollte ich mir 
noch eine Meinung von euch einholen.

Fehler im Schaltplan sind durchaus möglich.
Ich habe die Schaltungen laut Datenblatt aufgebaut und dann vom 
Steckbrett abgezeichnet.

[Felix B. (felix0356)]

Hallo,

nimm lieber einen analogen Optokoppler wie den IL300...

Liebe Grüße
Felix

[Max D. (max_d)]

Der XR4151 kostet ~1€, dafür kriegst du auch nen kleinen AVR der dir das 
ganze ADCed und seriell raushaut. Dan braucht der auchnoch weniger Platz 
und hat mehr Intelligenz und du hast ja anscheinend eh schon µC mäßig 
Zeug am laufen. Wenn die Auflösung nich reicht macht man halt 
oversampling und skaliert dann die Auflösung hinterher.

[Gerald R. (visitor)]

@ Felix
Danke für die Info, den hatte ich anfangs auch gefunden aber der ist mir 
mit 8.- pro Stück zu teuer.

@ Max
Auch die Idee hatte ich schon, aber da bin ich doch nicht potentialfrei 
oder?
Das I2C Signal müsste dann auch wieder über Optokoppler.
Ich brächte dann halt nur 3 Stück anstelle der 6 Stück XR4151 wenn ich 
das richtig sehe.

Betreffend µC bin ich nicht gerade gut drauf, alles was ich kann ist 
Arduino code kopieren und für meine Bedürfnisse anpassen ;)

Hättest du mal ein Beispiel wie du dir das vorstellen würdest?

[Felix B. (felix0356)]

Hallo Gerald,

bei Reichelt kostet der IL300 gerade mal 1,85 EUR.

Liebe Grüße
Felix

[S. K. (hauspapa)]

Nicht ganz billig aber so ziemlich das Beste was für kleines Geld zu 
haben ist: AMC1200 von TI.

viel Erfolg
hauspapa

[Andrew T. (marsufant)]

Gerald R. schrieb:
> Dazu habe ich mir den XR4151 ausgewählt.
>
> Hat jemand mit dem XR4151 Erfahrungen?
> Meine Tests auf dem Steckbrett haben ergeben dass sich die Frequenz mit
> der Erhöhung der Versorgungsspannung deutlich erhöht.

Mit dem 4151 habe ich vor Jahren mal gearbeitet. Die Drift und 
Temperaturabhängigkeit waren ebenfalls (für meine Zwecke zumindest) zu 
hoch.
Genau wie Vcc abhängigkeit.
Das Datenblatt weißt aber ebenfalls schon darauf hin.

Somit: Sag bitte mal, wie präzis/Stail es werden soll -- dann kann man 
Dir sicher eher etwas empfehlen.

[Gerald R. (visitor)]

@ Felix
Tatsächlich gibt es zwei verschiedene, den IL300 um 1,87 und den IL300E 
um 8,82. Da habe ich damals leider nur den teuren gefunden.
Danke für den Hinweis!

@ hauspapa
Danke, der ist mir für meinen Zweck dann doch etwas zu teuer und schwer 
zu beschaffen ;)

@ marsufant
Gut, du hast also schon Erfahrung mit den Dingern.
Messbereich ist von 0-30V.
Werte unter 1V werde ich vermutlich mit <1 anzeigen wegen der 
Ungenauigkeit.
Im Bereich von 3V - 10V strebe ich eine Genauigkeit von min. 0,1V an.
Ich arbeite bereits mit oversampling auf 12bit für analogread.

Die Vcc Abhängigkeit sollte mit der stabilen Spannung schon so gut wie 
bereinigt sein oder?

Eine zwei Punkt Justierung bei jedem Start wäre eventuell noch eine 
Option den Temperaturdrift auszugleichen.

[m.n. (Gast)]

Gerald R. schrieb:
> Im Bereich von 3V - 10V strebe ich eine Genauigkeit von min. 0,1V an.

Das ist ja recht einfach zu erreichen. Wenn Du sowieso mit AVRs 
arbeitest, kannst Du die Spannungs-Frequenz Umformung mit einem ATtiny25 
und umgekehrt mit ATtiny44 erledigen. Alternativ kann der Arduino auch 
die Frequenz selbst auswerten.
U/f-Wandler: 
http://www.mino-elektronik.de/Generator/takte_impulse.htm#bsp6
f/U-Wandler: http://www.mino-elektronik.de/fmeter/fm_software.htm#bsp11

[Jay (Gast)]

Ich sehe schon gar nicht den Punkt mit einer Referenzspannung und einer 
U/f-Wandlung zu beginnen. Mit einem Mikrocontroller, der mittels eines 
Quarzes getaktet wird, lässt sich die Frequenz doch direkt viel 
kontrollierter erzeugen.

Abgesehen davon dass man für so etwas eher PWM verwendet.

Alternativ, wie andere schon gesagt haben, einen Mikrocontroller auf die 
isolierte Seite setzen und den über ein Protokoll der Wahl isoliert 
ansteuern. Das ist auch kein Akt.

So wie das jetzt ist kann man sich die Genauigkeit, usw. in die Haare 
schmieren. Wenn das wirklich so gemacht werden soll, dann fehlt da eine 
Regelschleife. Was es nun wirklich nicht schöner oder einfacher macht.

[Gerald R. (visitor)]

Dankeschön für die Infos.

Welchen Mikrocontroller und welches Protokoll würdet ihr dafür nehmen um 
die Messwerte zum Arduino zu schicken?

Ich muss ja pro Netzteil 2 Analogwerte digitalisieren und potentialfrei 
zum Arduino bringen.

[m.n. (Gast)]

Gerald R. schrieb:
> Welchen Mikrocontroller und welches Protokoll würdet ihr dafür nehmen um
> die Messwerte zum Arduino zu schicken?

Einen ATtiny25, der reicht. Per Soft-UART, welche nur eine Leitung 
braucht, wäre die Ausgabe am einfachsten.
Protokoll? Keins. Einfach einen ASCII-String abgeschlossen mit 0x0d.

[Gerald R. (visitor)]

Danke, werde mir das mal ansehen.