Guten Tag Ich habe hier ein PWM-Signal mit einer Spitzenspannung von 30V bis 50V. Die PWM-Frequenzen sind 10KHz, 20KHz und 30KHz mit einem Tastverhältnis von 10% bis 50% Es wird eine ohmsch-induktive Last betrieben weswegen es zu massiven Spannungsspitzen kommen kann. Diese Spitzenspannung möchte ich messen um sie regeln / steuern zu können. Da dieser Messpunkt die einzige galvanische Verbindung zwischen Leistungskreis und Steuerkreis ist, würde ich gerne diese Spannung galvanisch getrennt messen. Was ist der praktikabelste Weg die Spannung zu messen? Ich hatte an einen Übertrager bzw. OPV-Kompensierte Linear-Optokoppler gedacht. Oder gibt es dafür bessere Methoden?
Siegfried Z schrieb: > Was ist der praktikabelste Weg die Spannung zu messen? Wie wird der Messwert weiter verarbeitet? Mit einem ADC oder analog?
Lothar M. schrieb: > Wie wird der Messwert weiter verarbeitet? Mit einem ADC oder analog? Eigentlich beides. Zuerst werden die Spannungsspitzen soweit nötig herausgefiltert. Danach wird das Signal mit einem Peak-Detektor zwischengepuffert damit der ADC beim Einlesen etwas mehr Zeit hat. Weiters wird das PWM-Signal über einen Schmitt-Trigger aufbereitet als Trigger Quelle zum Synchronisieren verwendet.
Wenn auf 'GND' ein nicht all zu hoher Offset ist: Zwei Tastköpfe, und am Scope MATH auf A-B einstellen. Masseklemmen nicht anschließen. Gruß Jobst
Siegfried Z schrieb: > Es wird eine ohmsch-induktive Last betrieben weswegen es zu massiven > Spannungsspitzen kommen kann. Hmm, eigentlich misst man diese Spannungen nicht, sondern begrenzt sie auf einen, für den Transistor ungefährlichen Wert. :-) Bevor Du anfängst, zu messen, haben sie möglicherweise den Transistor schon beschädigt...
Siegfried Z schrieb: > Guten Tag > > Ich habe hier ein PWM-Signal mit einer Spitzenspannung von 30V bis 50V. > Die PWM-Frequenzen sind 10KHz, 20KHz und 30KHz mit einem Tastverhältnis > von 10% bis 50% > Es wird eine ohmsch-induktive Last betrieben weswegen es zu massiven > Spannungsspitzen kommen kann. > > Diese Spitzenspannung möchte ich messen um sie regeln / steuern zu > können. > > Da dieser Messpunkt die einzige galvanische Verbindung zwischen > Leistungskreis und Steuerkreis ist, würde ich gerne diese Spannung > galvanisch getrennt messen. > > > Was ist der praktikabelste Weg die Spannung zu messen? > > Ich hatte an einen Übertrager bzw. OPV-Kompensierte Linear-Optokoppler > gedacht. > Oder gibt es dafür bessere Methoden? Differenztastkopf wenn Du mit dem Oszi messen willst, Differenzverstärker wenn die Ergebnisse an einen AD zur Weiterverarbeitung geschickt werden sollen. Wenn Du vollständig potentialfrei arbeiten willst (also so richtig potentialfrei) ein kleiner DCDC-Wandler, Spitzenwertdetektor, Spannungsteiler und ein OPV a la ADuM4190 oder sowas ähnliches. Mußt halt schauen ob du mit Deiner Bandbreite hinkommst. Aber in Wirklichkeit fehlt wie üblich ein Schaltplan oder zumindest ein Blockschaltbild damit verständlicher wird was Du machen willst..... Grüße MiWi
Der Leistungsteil ist nicht von mir und arbeitet in dieser Konfiguration schon seit geraumer Zeit. Die Spannungsspitzen sind also nur für die Schaltung, die die Messwerte erfasst von Bedeutung. Entschuldigung dass ich nicht schon zu Beginn alle Informationen geliefert habe. Ich habe es hier mit einer Motortreiber-Motor Kombination zu tun die innerhalb gewisser Grenzen die Drehzahl unabhängig von der Belastung konstant hält. Leider ist der Bereich zwischen moderat belastet und überlastet mit folgendem Motorstopp relativ schmal. Deswegen möchte ich mir eine Belastungsanzeige bauen. Mein erster Ansatz war die PWM-Frequenz zu messen. Das hat sich aber leider nicht als zielführend erwiesen. Eine Betrachtung des PWM-Signals hat gezeigt, das man den Grad der Belastung sehr gut abschätzen kann wenn man überwacht in wie weit die Spannung einbricht. Da ich der Potentialtrennung der Versorgung nicht sehr traue und 50VDC für ein ungeschütztes Arbeiten zu viel sind, möchte ich gerne die Spannung potentialgetrennt messen um auch im Betrieb an meiner Schaltung ohne Gefärdung arbeiten zu können. Der Strom wird bereits galvanisch getrennt gemessen. Diese Messung alleine reicht aber leider noch nicht aus um die Belastung zuverlässig abschätzen zu können. Da der Aufbau portabel ist, möchte ich die Spannung zuerst mit einer Analogschaltung aufbereiten und mittels Mikrocontroller auswerten. Ich hoffe ihr könnt mir Tipps geben wie man diese Spannung am praktikabelsten galvanisch trennen kann. Ich habe schon Google und andere Suchmaschinen befragt. Doch wie es aussieht habe ich nicht die richtigen Fragen gestellt um die Antworten zu bekommen die ich suche.
Danke Herr / Frau MiWi für ihre Ausführung. Aktuell bin ich noch in der Planungsfase in der ich die für mich unklaren Bereiche abklähre. Im konkreten Fall ist es die Frage wie ich die Spannung zwischen Leistungkreis und Mess- bzw. Steuerkreis potentialfrei übertrage. Solange diese Frage für mich nicht geklärt ist, sehe ich keinen Sinn darin mit dem Schaltungsentwurf fortzufahren. Ich weis das dies für euch merkwürdig klingen mag. Aber da meine Ausbildung nicht in diesem Fachbereich erfolgte, arbeite ich mich immer Schritt für Schritt voran um an mein Ziel zu gelangen.
Aus Neugierde würde ich gerne den Signalverlauf bei verschiedenen Lastfällen sehen. Handelt es sich um eine Einzelanwendung oder um eine höhere Stückzahl? Eine Lösungsvariante könnte wie folgt aussehen: Eine Vorverarbeitung des Signals auf der "High-Seite" mit anschliessender "(quasi) digitaler" Übertragung (zB PWM) mittels einem Optokoppler an die Steuerseite. Ein kleiner uP oder eine analoge Schaltung sind denkbar. Welche Signalverzögerung ist erlaubt?
Jobst M. schrieb: > Zwei Tastköpfe, und am Scope MATH auf A-B einstellen. > Masseklemmen nicht anschließen. Nicht jeder hat so ein Wunder-Oszilloskop mit unendlichem Common Mode Bereich
Siegfried Z schrieb: > Ich habe hier ein PWM-Signal mit einer Spitzenspannung von > 30V bis 50V. Die PWM-Frequenzen sind 10KHz, 20KHz und 30KHz > mit einem Tastverhältnis von 10% bis 50% > > [...] > würde ich gerne diese Spannung galvanisch getrennt messen. Hmm, das ist blöd. Eine reine Gleichspannung könnte man in eine PWM umwandeln und per Optokoppler trennen. Alternative: A/D-Wandeln und den seriellen Datenstrom über Optokoppler. Reine Wechselspannung könnte man in der Tat mit einem Übertrager potenzialtrennen. Allerdings ist eine PWM i.d.R. ein Misch-Signal, so dass keine der obigen Methoden gut funktioniert. Das Einfachste ist noch, direkt auf der potenzialführenden Seite zu digitalisieren und die Binärdaten über Optokoppler zu trennen. Das gibt aber eine ziemliche Datenflut. Theoretisch geht auch eine Art Trägerfrequenztechnik, aber das will man als Laie WIRKLICH nicht aufbauen. Ich würde in Deinem Falle auf die Potenzialtrennung verzichten und einen stinknormalen 10:1-Teilertastkopf für den Oszi verwenden. Anschließend kommt ein Vorverstärker mit OPV, der die erforderlichen 1MOhm/30pF bereitstellt und den Überspannungs- schutz enthaelt. Je nach Auslegung kann die Schaltung bis über 100V messen und ist bis über 1000V spannungsfest.
Siegfried Z schrieb: > Danke Herr / Frau MiWi für ihre Ausführung. > > Aktuell bin ich noch in der Planungsfase in der ich die für mich > unklaren Bereiche abklähre. > > Im konkreten Fall ist es die Frage wie ich die Spannung zwischen > Leistungkreis und Mess- bzw. Steuerkreis potentialfrei übertrage. > > Solange diese Frage für mich nicht geklärt ist, sehe ich keinen Sinn > darin mit dem Schaltungsentwurf fortzufahren. > > Ich weis das dies für euch merkwürdig klingen mag. > Aber da meine Ausbildung nicht in diesem Fachbereich erfolgte, arbeite > ich mich immer Schritt für Schritt voran um an mein Ziel zu gelangen. Siegfried ich denke Du machst es Dir zu kompliziert. Aus Deinen Ausführungen verstehe ich, daß der Leistungskreis grundsätzlich auf dem selben Potential wie der Mess und Steuerkreis liegt, es also keine grundsätzliche galvanische Trennung gibt. 50V Versorgungsspannung sind kein Problem. Du willst die Spitzenspannung messen. Daher die Frage, da ich vermutlich unter Spitzenspannung was anderes verstehe als Du: kannst Du ein Oszibild einstellen und anhand dessen beschreiben, was Du genau messen willst? Denn wie gesagt: schon die Grundschaltung eines Differenzverstärkers mit 4 Widerständen löst - wenn keine galvanische Trennung nötig ist - alle Deine Probleme mit Leichtigkeit. Ein mit 3 OPVs aufgebauter Differenzverstärker macht das Messergenis noch besser. Und ein INA117 erlöst Dich von dem Problem, das alles zu Fuß aufzubauen.... denn der geht bis +/- 200V Eingangsspannung, Deine 50V sind also definitiv kein Problem. Die "galvanische" Trennung ist bei 50V auch nicht nötig, da es zu keiner Verschleppung von Potnentialen kommt. Wenn Du dann immer noch eine galvanische Trennung haben willst: nimm einen kleinen DCDC-Wandler, der dir die Versorgung für den INA117 macht, nimm einen analogen Isolationsverstärker wie den bereits genannten von Analog Devices (auch Avago hat schöne Teile, zb. ACPL-C79) und auf der anderen Seite hängst Du einen uC dran. 1-2% Messgenauigkeit sind so ohne großen Aufwand erreichbar, mit Kalibrierung solltest Du auf 0,5% kommen können. Und mobil ist das auch... der ganze analoge und ggfs auch digitle Aufbau paßt problemlos auf eine 80x80mm Platine - auch galvanisch getrennt. Versorgung erfolg mit einem USB-Netzteil... MiWi
MiWi schrieb: > ich denke Du machst es Dir zu kompliziert. Aus Deinen Ausführungen > verstehe ich, daß der Leistungskreis grundsätzlich auf dem selben > Potential wie der Mess und Steuerkreis liegt, es also keine > grundsätzliche galvanische Trennung gibt. Da die meißten Standard-Spannungsregler nicht durch ein 50V Netzteil versorgt werden können, ist ein eigener Transformator zur Versorgung des Mess- bzw. Steuerkreises geplant. Für die ersten Strommessungen habe ich einen Allegro Stromsensor verwendet. Ich bin mir aber nicht sicher ob ich bei der späteren Schaltung nicht besser auf einen Lem-Stromsensor zurückgreifen soll. Dadurch ist eine galvanische Trennung durchaus ohne großen Aufwand machbar. Ich weis das eine galvanische Trennung bei dieser Anwendung nicht notwendig ist. Sie dient rein dazu mir ein besseres Gefühl zu verschaffen. MiWi schrieb: > Du willst die Spitzenspannung messen. Daher die Frage, da ich vermutlich > unter Spitzenspannung was anderes verstehe als Du: kannst Du ein > Oszibild einstellen und anhand dessen beschreiben, was Du genau messen > willst? Ich verstehe unter Spitzenspannung die Spannung, die zwischen dem Minimum (Aus-Zustand) und dem Maximum (Ein-Zustand) gemessen wird. Die Spannungsspitzen / Überschwinger die normalerweise zur Spitzenspannung zählen möchte ich in diesem Fall ausblenden / ignorieren. Ich habe versucht ein Foto vom Signalverlauf auf meinem Osziloskop zu erstellen. Leider ist der Strahl selbst bei höchster Intenzität so schwach, das man davon am Foto nichts erkennen kann. MiWi schrieb: > Wenn Du dann immer noch eine galvanische Trennung haben willst: nimm > einen kleinen DCDC-Wandler, der dir die Versorgung für den INA117 macht, > nimm einen analogen Isolationsverstärker wie den bereits genannten von > Analog Devices (auch Avago hat schöne Teile, zb. ACPL-C79) und auf der > anderen Seite hängst Du einen uC dran. 1-2% Messgenauigkeit sind so ohne > großen Aufwand erreichbar, mit Kalibrierung solltest Du auf 0,5% kommen > können. Danke für ihre Lösungsbeispiele. Damit kann ich mit der Planung fortfahren. Ich danke ihnen allen für eure geduldige Hilfestellung.
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