Forum: Mikrocontroller und Digitale Elektronik Hochspannung mit RaspberryPi messen


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von Phil W. (phil97)


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Hallo Zusammen,

ich habe zur Zeit ein Projekt in der Uni, in welchem wir mit dem 
Van-de-Graaff-Generator bzw. Bandgenerator experimentieren. Da ich davor 
bereits erste Erfahrungen mit dem RPi gemacht habe, wollte ich die 
erzeugte Spannung in der Kuppel des Generators mit dem RPi auslesen und 
Dokumentieren. Hat jemand Erfahrung mit einem solchen, zugegeben etwas 
unüblichen Experiment?
Da der Bandgenerator der Marke Leybolt bis zu 100kV erzeugen kann, 
bräuchte ich schon einen sehr, sehr großen Widerstand. Leider kenne ich 
mich in diesem Bereich auch nur sehr schlecht aus. Ich habe gelesen, 
dass man es auch mit Spannungsteilern oder Transformatoren als 
Spannungswandlern probieren könnte.
Für Tipps und Hinweise wäre ich sehr dankbar!
Grüße Phil

: Verschoben durch Moderator
von Karin (Gast)


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Wo ist da ein fertiges Projekt bzw ein Codefragment?

von Arthur (Gast)


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Phil W. schrieb:
> Da ich davor
> bereits erste Erfahrungen mit dem RPi gemacht habe,

Dann wird dir vielleicht schon aufgefallen sein, das der RPi von Haus 
aus KEINEN AD-Wandler hat.

Bei dem Spannungsbereich ( 0 Volt - xxx KVolt ) könnte ich mir auch 
vorstellen das du mit 8 - 12 Bit Wandlern nicht glücklich wirst.

von blubb (Gast)


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Mit nem gescheiten Spannungsteiler die Hochspannung auf ein 
beherrschbares Nienau bringen (wie es z.b. der Tektronix Tastkopf P6015A 
macht) und dann mit ner Messkarte wandeln?

Der Sensor und die Karte werden vermutlich viel mehr kosten als der 
RasPi aber das sollte an einer Uni weniger das Problem sein..

Oder halt nen selber nen 1000000:1 Spannungsteiler bauen und mit nem 
langsamen I2C A/D wandler digitalisieren..

Könntest aber auch ein Ionoskop bauen und per OpenCV mit Kamera erfassen 
und auswerten..

von c.m. (Gast)


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spannungsteiler schön und gut, aber wie vermeidet man das durch 
leckstrom beim spannungsmessen das messergebnis verfälscht wird?

von Reinhard #. (gruebler)


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blubb schrieb:
> Oder halt nen selber nen 1000000:1 Spannungsteiler bauen und mit nem
> langsamen I2C A/D wandler digitalisieren..

Im Anhang sind die passenden Widerstände.
Damit habe ich schon mal einen Hochspannungs-
Tastkopf für ein Multimeter gebaut.

von MiWi (Gast)


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Phil W. schrieb:
> Hallo Zusammen,
>
> ich habe zur Zeit ein Projekt in der Uni, in welchem wir mit dem
> Van-de-Graaff-Generator bzw. Bandgenerator experimentieren. Da ich davor
> bereits erste Erfahrungen mit dem RPi gemacht habe, wollte ich die
> erzeugte Spannung in der Kuppel des Generators mit dem RPi auslesen und
> Dokumentieren. Hat jemand Erfahrung mit einem solchen, zugegeben etwas
> unüblichen Experiment?
> Da der Bandgenerator der Marke Leybolt bis zu 100kV erzeugen kann,
> bräuchte ich schon einen sehr, sehr großen Widerstand. Leider kenne ich
> mich in diesem Bereich auch nur sehr schlecht aus. Ich habe gelesen,
> dass man es auch mit Spannungsteilern oder Transformatoren als
> Spannungswandlern probieren könnte.
> Für Tipps und Hinweise wäre ich sehr dankbar!


Ich bin mir nicht sicher ob Du für den Hinweis dankbar bist, der jetzt 
kommt:

100kV sind... alles andere als nur mit ein paar Widerständen handhabbar 
und wenn was schiefläuft dann geht das sehr schnell... deutlich 
schneller als Deine Reaktionszeit um aus dem Gefahrenraum 
heruaszukommen.


Daher - schau, daß Du dringend mit erfahrenen Leuten zusammenkommst, 
ihne über die Schulter schaust und dann auch zusammenarbeitest, die ein 
bischen mehr Ahnung haben als "ich habe mal gelesen daß man Trafos oder 
Spannungsteiler probieren könnte".

Ich würd bei der Röntgenabteilung des Krankenhauses vor Ort anrufen und 
nach dem Servicemenschen, der diese Anlagen wartet fragen. Vielleicht 
nimmt sich der einmal Zeit und lehrt Dich auf was zu achten ist.

Man arbeitet bei solchen Geräten prinzipiell nicht alleine im Raum - 
Kameradenhilfe wenn es unfallt - hat entsprechende Messgeräte, die 
zuerst einmal nicht aus undefinierten Eigenbauten bestehen (woher weißt 
Du daß die angezeigten 10kV nicht heiße 25kV sind wenn Du keine 
zuverlässigen Vergleichsgeräte hast?)

Wegen Widerständen: Schau im eevblog nach den Repair (Fluke HV-Probe) 
oder Teardowns von HV-Probes, da findet sich einiges was erste Hinweise 
geben kann.

Und wenn Du dann ein bischen Ahnung durch Beratung und erste Versuche 
mit 5, 10, 20kV hast - viel Vergnügen, es hat schon was mit sowas zu 
arbeiten, qualifizierte Messgeräte selber zu bauen und dabei nicht 
draufzugehen.

(Ich bzw. wir arbeiten hier gelegentlich mit durchaus belastbaren 30kV 
DC...)

MiWi

von Oliver S. (oliverso)


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MiWi schrieb:
> 100kV sind...

aus einem Bandgenerator nicht viel mehr als handelsübliche statische 
Aufladungen.

Daher kommen ja ich die Bedenken des TO, das da jeder noch so hochohmige 
Tastkopf das Meßergebnis signifikant verfälscht.


Oliver

: Bearbeitet durch User
von Dumdi D. (dumdidum)


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Ohne das jetzt gerechnet zu haben, wie wäre es mit mechanisch messen? An 
eine Kugel anschließen, und dann eine andere Kugel mit einer definierten 
Ladung davorhängen und die Auslenkung betrachten? Zumindest um die 
Größenordnung der Spannung zu bestimmen.

von S. K. (hauspapa)


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c.m. schrieb:
> spannungsteiler schön und gut, aber wie vermeidet man das durch
> leckstrom beim spannungsmessen das messergebnis verfälscht wird?

Indem man eine Feldmühle baut.

viel Erfolg
hauspapa

von MiWi (Gast)


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Oliver S. schrieb:
> MiWi schrieb:
>> 100kV sind...
>
> aus einem Bandgenerator nicht viel mehr als handelsübliche statische
> Aufladungen.
>
> Daher kommen ja ich die Bedenken des TO, das da jeder noch so hochohmige
> Tastkopf das Meßergebnis signifikant verfälscht.
>
>
> Oliver

Und trotzdem ist das Spiel mit 100kV nix für Leute, die keine Ahnung 
haben, daher soll er sich vorher schlau machen wie man mit solchen 
Spannungen arbeitet. Nichts anderes wollte ich dem TO mitteilen.



MiWi

von Eieiei (Gast)


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Die Messungen stimmen immer, nur was passiert wenn die Meßspitze 
abgeklemmt wird?

Einzige Frage zu diesem Thema.

von c.m. (Gast)


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S. K. schrieb:
> c.m. schrieb:
>> spannungsteiler schön und gut, aber wie vermeidet man das durch
>> leckstrom beim spannungsmessen das messergebnis verfälscht wird?
>
> Indem man eine Feldmühle baut.
>
> viel Erfolg
> hauspapa

hmmm… könnte man eine hochohmig geerdete (und per zener geschützte) 
mosfet-gate für sowas missbrauchen?
oder wäre das nur für "ja da ist ein feld" brauchbar, aber nicht für 
messungen?

von Strubi (Gast)


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Also erst mal: Die 100 kV dieser VdG-Dinger sind kaum gefährlich, die 
sicher gut gemeinte korrektdeutsche Warnung lese ich also etwas mit 
Schmunzeln. Es gibt immer mal wieder willige Hausfrauen, die sich die 
Haare mit sowas im Rahmen der Demos im Technikmuseum hochstellen lassen.
Damit ist aber der Strom so klein, dass du mit so einer 
Widerstands-Messung gehörig intrusiv wärst. Aber was ganz anderes: Die 
Kriechstrecke ist bei der Spannung im Bereich von 10cm...das wird schon 
mal spannend.

Also: Bau dir lieber ein Feldstärkemeter und vergiss den RPI.

von Phil W. (Gast)


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MiWi schrieb:
> Phil W. schrieb:
>
>
> Ich bin mir nicht sicher ob Du für den Hinweis dankbar bist, der jetzt
> kommt:
>
> 100kV sind... alles andere als nur mit ein paar Widerständen handhabbar
> und wenn was schiefläuft dann geht das sehr schnell... deutlich
> schneller als Deine Reaktionszeit um aus dem Gefahrenraum
> heruaszukommen.
>
>
> Daher - schau, daß Du dringend mit erfahrenen Leuten zusammenkommst,
> ihne über die Schulter schaust und dann auch zusammenarbeitest, die ein
> bischen mehr Ahnung haben als "ich habe mal gelesen daß man Trafos oder
> Spannungsteiler probieren könnte".

>
> Ich würd bei der Röntgenabteilung des Krankenhauses vor Ort anrufen und
> nach dem Servicemenschen, der diese Anlagen wartet fragen. Vielleicht
> nimmt sich der einmal Zeit und lehrt Dich auf was zu achten ist.
>
> Man arbeitet bei solchen Geräten prinzipiell nicht alleine im Raum -
> Kameradenhilfe wenn es unfallt - hat entsprechende Messgeräte, die
> zuerst einmal nicht aus undefinierten Eigenbauten bestehen (woher weißt
> Du daß die angezeigten 10kV nicht heiße 25kV sind wenn Du keine
> zuverlässigen Vergleichsgeräte hast?)


>
> Wegen Widerständen: Schau im eevblog nach den Repair (Fluke HV-Probe)
> oder Teardowns von HV-Probes, da findet sich einiges was erste Hinweise
> geben kann.
>
...
>
> MiWi


Danke ich bin generell über jeden Hinweis dankbar :) also wir arbeiten 
an diesem Projekt in ZweierTeams und werden von einem Übungsleiter und 
dem Physikprofessor betreut. Die Vorschlag mit der Röngtenabteilung, 
werde ich evt echt mal ausprobieren. Fragen kostet ja nichts... :)

Auf den empfohlenen Seiten werde ich auf jeden Fall mal vorbeischauen!!

Und ja, auch wenn die Bandgeneratoren aufgrund der minimalen Stromstärke 
eig ungefährlich sein sollen, muss man bei solchen Spannungen immer 
aufpassen!


ja ein Feldstärkemeter wäre wahrs die einfachere Wahl...
Benötigt man viele Teile um sich eins zu bauen?

in der Zwischenzeit haben wir mal die Stromstärke gemessen und mit Hilfe 
des Abstands und der Länge des Funkenüberschlags die grobe Kapazität des 
Bandgenerators gemessen.


Danke nochmal für eure Hilfe!!!

von H.Joachim S. (crazyhorse)


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https://de.wikipedia.org/wiki/Elektroskop

Und einen Kameraanschluss hat der Raspi ja :-)
Mit direkten Messverfahren kannst du nichts erreichen.
Ansonsten such mal nach elektrostatischen Spannungsmessern.

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