Guten Tag,
ich habe einen HV DC/DC Wandler (0-2000V isoliert).
Eingangsspannung ist 24V und per Remote Eingang kann ich die Spannung
zwischen 0-1300V einstellen.
Das Remote Signal gebe ich mit einem Arduino vor.
Mit der Hochspannung soll eine kapazitive Last geladen und entladen
werden (mit 1-25Hz).
Diese Spannung soll gemessen werden.
Dazu habe ich einen Spannungsteiler (1:262) vorgesehen.
nun möchte ich die Spannung gern mit dem Arduino messen, welcher auch
den HV DC/DC Wandler steuert. Da dieser Isoliert ist, möchte ich nicht
die GND zusammenlegen, sondern galvanisch trennen.
Was würdet ihr empfehlen?
- ADC (gespeist aus Hochspannungsseite über weiteren Spannungsteiler)
mit SPI-Interface + Optokoppler?
- Linearen Optokoppler (bspw. ISO124)
oder sonstige Ideen?
Auf was sollte man dabei besonders achtgeben?
Vielen Dank schonmal für die Hilfe.
LG Dave
Dave schrieb:> Guten Tag,>> ich habe einen HV DC/DC Wandler (0-2000V isoliert).> Eingangsspannung ist 24V und per Remote Eingang kann ich die Spannung> zwischen 0-1300V einstellen.>> Das Remote Signal gebe ich mit einem Arduino vor.>> Mit der Hochspannung soll eine kapazitive Last geladen und entladen> werden (mit 1-25Hz).>> Diese Spannung soll gemessen werden.> Dazu habe ich einen Spannungsteiler (1:262) vorgesehen.> nun möchte ich die Spannung gern mit dem Arduino messen, welcher auch> den HV DC/DC Wandler steuert. Da dieser Isoliert ist, möchte ich nicht> die GND zusammenlegen, sondern galvanisch trennen.>> Was würdet ihr empfehlen?>> - ADC (gespeist aus Hochspannungsseite über weiteren Spannungsteiler)> mit SPI-Interface + Optokoppler?>> - Linearen Optokoppler (bspw. ISO124)>> oder sonstige Ideen?>> Auf was sollte man dabei besonders achtgeben?>> Vielen Dank schonmal für die Hilfe.>> LG Dave
Das Problem hatte ich auch mal. Ich löste es (Hoechst elegant:-) ) indem
ich einen HV Wandler mit eingebauten Widerstands Teiler spezifizierte.
Sonst such Dir entsprechende HV Widerstände oder such Dir Rs mit
möglichst guter Spannungsfestigkeit und baue sie in Serie ein. Wenn eine
LP dazu entwickelt werden muss, dann Route auch entsprechende Luftspalte
gegen Kriechstrom und gegen Überschlag zu haben. Entsprechenden Abstand
zu anderen Niederspannungskompomponenten haben. Ein gutes Design
Beispiel sind die HV LP von Laser Druckern wo man gut sieht wie solche
LP ausgelegt werden müssen. Konstruktion ist also nicht wirklich ein
Problem.
...
Gerhard O. schrieb:> Das Problem hatte ich auch mal. Ich löste es (Hoechst elegant:-) ) indem> ich einen HV Wandler mit eingebauten Widerstands Teiler spezifizierte.>> Sonst such Dir entsprechende HV Widerstände oder such Dir Rs mit> möglichst guter Spannungsfestigkeit und baue sie in Serie ein. Wenn eine> LP dazu entwickelt werden muss, dann Route auch entsprechende Luftspalte> gegen Kriechstrom und gegen Überschlag zu haben. Entsprechenden Abstand> zu anderen Niederspannungskompomponenten haben. Ein gutes Design> Beispiel sind die HV LP von Laser Druckern wo man gut sieht wie solche> LP ausgelegt werden müssen. Konstruktion ist also nicht wirklich ein> Problem.>> ...
Danke für die schnell Antwort.
Kannst du vll einen HV Wandler empfehlen?
Die Widerstände für den Spannungsteile sind Hochspannungsgeeignet
(HHV-50JT-52-47M)
Aber dennoch muss ich das ganze galvanisch trennen.
Ich habe das ganze bereits auf eine Lochraster Platine gelötet - vorerst
nur zu Versuchszwecken - dabei habe ich die Löcher um das HV Potential
ausgebohrt um Kriechströme zu vermeiden.
Dave schrieb:> Gerhard O. schrieb:>>> Das Problem hatte ich auch mal. Ich löste es (Hoechst elegant:-) ) indem>> ich einen HV Wandler mit eingebauten Widerstands Teiler spezifizierte.>>>> Sonst such Dir entsprechende HV Widerstände oder such Dir Rs mit>> möglichst guter Spannungsfestigkeit und baue sie in Serie ein. Wenn eine>> LP dazu entwickelt werden muss, dann Route auch entsprechende Luftspalte>> gegen Kriechstrom und gegen Überschlag zu haben. Entsprechenden Abstand>> zu anderen Niederspannungskompomponenten haben. Ein gutes Design>> Beispiel sind die HV LP von Laser Druckern wo man gut sieht wie solche>> LP ausgelegt werden müssen. Konstruktion ist also nicht wirklich ein>> Problem.>>>> ...>> Danke für die schnell Antwort.> Kannst du vll einen HV Wandler empfehlen?
Der war von Ultravolt, ein 10-25ADS, fuer 25kV
>> Die Widerstände für den Spannungsteile sind Hochspannungsgeeignet> (HHV-50JT-52-47M)> Aber dennoch muss ich das ganze galvanisch trennen.
Mit dem HCNR200-300E kann man genau arbeitende lineare Trennung
erreichen.
Es gibt auch galvanisch getrennte OPVs. Studiere mal die Datenblätter
und App Notes dazu. Da brauchst einen getrennten OPV auf beiden Seiten.
Funktioniert aber recht gut. Habe ich schon oft benutzt.
Allen diesen Lösungen ist gemeinsam, daß die Prüfspannungen im Multi-kV
Bereich liegen aber trotzdem nur mit ein paar hundert Volt dauernd
betrieben werden können.
Ich würde vorschlagen einen uC auf der getrennten Seite einzusetzen der
die ADC macht und dann seriell über eine auseinander liegende IR-Diode
und Detektor übertragen. Dann genügt eine "Leitung" Ich machte das mal
auch mit einem Bluetooth Module als Serial Device um galvanische
Trennung zu haben. Es gibt einige Ansätze wie man solche Probleme lösen
kann. Notfalls mußt Du während des Gebrauchs die uC Schaltung mit einer
Batterie betreiben. Wenn deine Anwendung nur eine Laborsache ist, dann
ist das tragbar.
>> Ich habe das ganze bereits auf eine Lochraster Platine gelötet - vorerst> nur zu Versuchszwecken - dabei habe ich die Löcher um das HV Potential> ausgebohrt um Kriechströme zu vermeiden.
Das ist OK.
Gerhard O. schrieb:> Mit dem HCNR200-300E kann man genau arbeitende lineare Trennung> erreichen.> Es gibt auch galvanisch getrennte OPVs. Studiere mal die Datenblätter> und App Notes dazu. Da brauchst einen getrennten OPV auf beiden Seiten.> Funktioniert aber recht gut. Habe ich schon oft benutzt.
Das mit dem HCNR200-300E klingt sehr interessant, allerdings habe ich
durch meinen aktuellen Spannungsteiler nur einen sehr geringen Strom
1300V/47,18MOhm = 27 uA
Für den HCRN200 benötige ich einen mindest Strom von 10mA.
Es werden 4 Platinen gefertigt welche über einen uC Gesteuert werden
sollen.
Der Schalter ist bisher ein HV-Relais und später ein MosFET.
Mich interssiert bei der Messung vor allem das Schaltverhalten der
Schalter und später das der kapazitiven Last.
Dieter schrieb:> Optische Ablesen einen Elektrostatometers, wenn die Genauigkeit nur> mittelmaessig genug sein sollte.
Aus diesem Grund fällt das rein optische Ablesen leider raus.
Danke für die bisherigen Lösungsvorschläge
Ich würde es gern vermeiden einen zusätzlichen uC auf jedes der Boards
zu verwenden.
Was ich mir noch überlegt habe:
- AD-Wandler an den Spannungsteiler (über die 180kOhm)
- AD-Wandler mit isolierten DC/DC Konverter über meine 24V versorgen
- Digitales Signal von ADW über Optokoppler an meinen einen uC senden
2. Möglichkeit:
mit dem Oszi die Spannung an den Spannungsteiler messen
-> nur habe ich da keine Galvanische Trennung, oder? Ich würde ja an
meinem HV-GND das GND vom Oszi anschließen
einen Trenntrafo haben wir leider nicht, der wäre dafür aber notwendig?
Dave schrieb:> Was ich mir noch überlegt habe:> - AD-Wandler an den Spannungsteiler (über die 180kOhm)> - AD-Wandler mit isolierten DC/DC Konverter über meine 24V versorgen> - Digitales Signal von ADW über Optokoppler an meinen einen uC senden
das sollte grundsätzlich funktionieren.
Dave schrieb:> mit dem Oszi die Spannung an den Spannungsteiler messen> -> nur habe ich da keine Galvanische Trennung, oder?
Nei, dann hast du natürlich bei den allermeisten Oszis keine galvanische
Trennung. (Ausnahmen bestätigen die Regel.)
Aber wenn die Messung mit dem Oszi ein Option darstellt, wie wäre es
dann mit der Messung mit einem batteriebetriebenen Multimeter? Das
gewährleistet die galvanische Trennung. Hohe Bandbreiten wirst du am
Ausgang deines Spannungsteilers ohnehin nicht haben. Und es wäre
wahrscheinlich die genauste der bisherigen Optionen (das Multimeter
belastet den Spannungsteiler z.B. wesentlich definierter, als das bei
den meisten ADCs der Fall wäre).
Du musst ggf. darauf achten, dass das Multimeter isoliert eingbaut wird
(also z.B. niemand an die Messstrippen greifen kann). Aber ablesen lässt
sich ein Multimeter auch galvanisch getrennt aus sicherer Entfernung.
Und manche Multimeter haben z.B. auch eine Infrarot-Schnittstelle, mit
der du die Daten galvanisch getrennt auf einen Rechner übertragen
kannst.
Dave schrieb:> Für den HCRN200 benötige ich einen mindest Strom von 10mA.
Schau dir mal dies an:
Beitrag "Lineare High-Side-Strommessung mit Optokopplern"
Diese Schaltung kann man für deinen Zweck benutzen. Dort hab ich zwar
nur bis ca. 150µA gemessen, die Übertragungsfunktion ist aber dort noch
sehr linear. Ganz sicher geht es noch deutlich weiter runter, musst du
halt mal selbst messen.
ArnoR schrieb:> Dave schrieb:>> Für den HCRN200 benötige ich einen mindest Strom von 10mA.>> Schau dir mal dies an:>> Beitrag "Lineare High-Side-Strommessung mit Optokopplern">> Diese Schaltung kann man für deinen Zweck benutzen. Dort hab ich zwar> nur bis ca. 150µA gemessen, die Übertragungsfunktion ist aber dort noch> sehr linear. Ganz sicher geht es noch deutlich weiter runter, musst du> halt mal selbst messen.
Danke, ArnoR,
Diese Schaltungsweise war mir nicht bekannt.
Wenn 1...25 Hz gemessen werden soll, warum dann nicht über einen
MessTransformator das ganze galvanisch trennen. Die statische Spannung,
wie auch die dynamische, kann auch über eine Piezokoppler getrennt
abgegriffen werden. Das wäre für die quasi leistungslose Messung eine
Lösung.
An der TU-München gab es eine Doktorarbeit hierzu. Um die Kopplung noch
Hochspannungsfester zu machen, wurden über Funk abfragbare
Dehnungsmeßstreifen aufgebracht.
Galvanische_Trennung.png
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