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Forum: Mikrocontroller und Digitale Elektronik Netzspannung normgerecht galvanisch getrennt?


Autor: Matthias Frank (frank91)
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Hallo,

ich bin gerade dabei eine neue Platine zu entwickeln. Dabei bin ich mir 
allerdings nicht sicher ob die Grundidee hierbei so umgesetzt werden 
darf.

Im Anhang befindet sich ein Blockschaltbild.

Es handelt sich um 3 Platinen, welche L1, L2 und L3 messen sollen.
Die gemessenen Spannungen sollen digital über den CAN Bus an eine 
Anzeige-Bedienplatine mit Display gesendet werden.

Reicht es hierbei die Trennung über Optokoppler oder einen Can Treiber 
mit integrierter Trennung zu realisieren?
Kann ich mich darauf verlassen, dass diese auch bei Netzspannung ihren 
Dienst vollbringen?
Und wenn ja, welche Werte müssen diese einhalten?
Auf Wipipedia steht zum Thema Schutztrennung, dass diese einer Spannung 
von 3000V standhalten muss.

Oder komme ich an einem Trafo pro TrueRMS Platine anstatt der 
Optokoppler nicht dran vorbei?

Die Bedienplatine befindet sich hinter einer geerdeten Frontplatte. Die 
Frontplatte hat hierbei einen Ausschnitt für das Display und einen 
Ausschnitt für eine USB Schnittstelle. Display und USB sind also 
berührbar.
Der GND des USB Anschlusses ist auch der selbe Ground wie der des Can 
Buses.

Das fertige Gerät soll am Ende einer Hochspannungsprüfung mit 1500V (L1, 
L2, L3 zu PE) unterzogen werden und bestehen.

Autor: Peter II (Gast)
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Ich frage mich warum du 3 mal Trennst? Du musst doch L1, L2 und L3 gegen 
N messen, dann brauchst du aber auch keine Trennung zwischen den 
einzelnen ADCs?

Oder Hast du 3 verschiedenen Ns?

Autor: Michael Bertrandt (laberkopp)
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Peter II schrieb:
> Ich frage mich warum du 3 mal Trennst?
> Du musst doch L1, L2 und L3 gegen N messen,

Das N hat er "vergessen", ebenso daß TrueRMS messen nichts bringt weil 
die wenigsten Lasten rein ohm'sch sind.
Und die Isolationsspannung ist entweder 2500V (angesteckt) oder 4000V 
(Festeinbau), aber wohl nie 3000V.

Autor: H.Joachim Seifert (crazyhorse)
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ADM3054 könnte das passende sein.

Autor: Matthias Frank (frank91)
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Peter II schrieb:
> Ich frage mich warum du 3 mal Trennst? Du musst doch L1, L2 und L3 gegen
> N messen, dann brauchst du aber auch keine Trennung zwischen den
> einzelnen ADCs?
>
> Oder Hast du 3 verschiedenen Ns?

Ja du hast natürlich recht. Ich habe N vergessen einzuzeichnen. Jeder 
Leiter hat einen gemeinsamen N.

Ich muss 3 mal trennen, da ich auch die Möglichkeit haben will, statt 
Spannung Strom zu messen.
Dann muss die zu messende Spannung die Spannung eines Shunt-Widerstandes 
sein.
Die Pins eines Shunt Widerstandes dürfen natürlich nicht mit einem Shunt 
eines anderen Leiters verbunden werden.

>ADM3054 könnte das passende sein.
Ich dachte an den TJA1052i aber der ADM3054 sieht auch interessant aus.

Problem bei beiden ist dass hier die Isolationspannung sowohl in der UL 
als auch VDE Norm angegeben ist.

Auszug aus dem Datenblatt des ADM3054:
UL recognition
5000 V rms for 1 minute per UL 1577
VDE Certificates of Conformity
DIN V VDE V 0884-10 (VDE V 0884-10): 2006-12
VIORM = 846 V peak

Die Spitzenspannung der 3 Leiter ist hier nicht einmal das Problem.
Problem könnte die Hochspannungsprüfung mit 1500V sein.
Somit zwischen den Phasen und PE (also der Frontplatte) 1500V an.

Da das Display und auch das USB die Frontplatte berühren ist es möglich, 
dass diese Verbindung haben.
Somit würden 1500V an den Bauteil anliegen.

Laut der UL Norm hält das Bauteil dies aber aus. Laut der VDE Norm 
nicht.
Im normalen Betrieb tritt diese hohe Spannung aber nie auf.
Kann ich ein solches Bauteil hier verwenden? Oder gibt es eine 
Alternative?

Autor: Matthias Frank (frank91)
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push

Autor: lalala (Gast)
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Welche Norm möchtest Du denn erfüllen? Bei einigen Normen ist auch der 
Verschmutzungsgrad relevant.

Autor: Max707 (Gast)
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Ich würde schon den Eingang trennen wollen!

-Trennen
-Messen
-trennen
-Verarbeiten

Autor: Matthias Frank (frank91)
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Max707 schrieb:
> Ich würde schon den Eingang trennen wollen!
>
> -Trennen
> -Messen
> -trennen
> -Verarbeiten

Das wäre natürlich das einfachste und beste.

Die Vorgängerversion der Platine war auch so aufgebaut.
Allerdings ist der von mir gewählte Lösungsansatz um einiges billiger, 
da ein Strom-Wandler teurer ist als eine galvanische Trennung am CAN 
ist.

lalala schrieb:
> Welche Norm möchtest Du denn erfüllen? Bei einigen Normen ist auch der
> Verschmutzungsgrad relevant.

Ich bin mir ehrlich gesagt gar nicht sicher, welche Normen hier greifen 
und was die Grenzwerte sind.
Fakt sind die 1500V bei der Hochspannungsprüfung.

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