Galvanische Trennung von zwei Spannungsquellen nötig?

Michael schrieb:

Die Batteriezellen sind also nicht mit der Versorgungsspannung verbunden.

Das kann schwierig werden, denn theoretisch sind dann ja ein paar tausend Volt Potentialunterschied zwischen der Batterie und der Auswerteschaltung möglich.

In solchen Fällen bietet es sich an, die Auswerteschaltung aus der Batterie zu versorgen, und die Daten z.B. mittels Lichtleiter zur Anzeige etc. zu übertragen.

Michael schrieb:

ich möchte mithilfe von Differenzierern und Komparatoren eine Unterspannung bzw. Überspannung an Batteriezellen erkennen.

Mit Differenzierern?? Ähemm ...

Meine Frage ist nun, ob ich die Spannungen voneinander Galvanisch trennen muss

Spannungen kann man nicht galvanisch trennen. Du meinst vermutlich Schaltungspunkte. Welche genau möchtest du denn trennen?

Ich habe versucht es in Spice zu simulieren, aber dort kann man ja keine zwei Grounds einfügen, wodurch die Spannungen an den Batteriezellen keinen Sinn ergeben haben.

Die Schaltung braucht im Prinzip keine zwei Grounds. Ground ist ohnehin nur ein Name für ein Potential, dessen Lage bei Gleichspannung hier keine Rolle spielt. Poste mal ein Schaltbild nach deiner Vorstellung, dann kann man dir sagen, ob das, was du dir vorstellst, so funktioniert.

Wichtig ist, dass die Spannungen an den Eingängen der Komparatoren in keinem Betriebszustand wesentlich höher (Datenblatt beachten!) als deren Versorgungsspannung ist. Andernfalls können die Komparator-ICs sterben, das kann z. B. dann passieren, wenn die Versorgung deiner Überwachungsschaltung ausfällt. Da müsste man also Schutzwiderstände vor die Eingänge legen.

Michael schrieb:

Meine Frage ist nun, ob ich die Spannungen voneinander Galvanisch trennen muss und wenn ja, welch Lösung ist am besten?

Im Gegenteil, du musst sie verbinden um messen zu können und Beschädigungen der Bauteile vorzubeugen.

Dummerweise hast du mehrere Batteriezellen in Reihe, du solltest also GND mit - der unteren verbinden und hast dann Spannungen (eben in Bezug auf GND) bis + der oberen. Hoffentlich nicht mehr als deine Hilfs-Versorgungsspannung.

Schau mal hier vielleicht interessant.

Beitrag "Teensy Analog Eingang Schutz"

Hp M. schrieb:

Das kann schwierig werden, denn theoretisch sind dann ja ein paar tausend Volt Potentialunterschied zwischen der Batterie und der Auswerteschaltung möglich.

Angenommen, die Batterie versorgt die Last mit der Spannung V1 (positiv gegen einen Punkt X) und man versorgt die Auswerteschaltung mit der Spannung V2 (positiv gegen einen Punkt Y), dann muss man nur X mit Y verbinden, damit der Potentialunterschied nicht größer als |V1 - V2| sein kann.

In solchen Fällen bietet es sich an, die Auswerteschaltung aus der Batterie zu versorgen

Dann ist sie davon abhängig, dass die Batterie "funktioniert".

und die Daten z.B. mittels Lichtleiter zur Anzeige etc. zu übertragen

Unnötig und aufwendig digitalisieren? Kommt ganz auf das uns unbekannte Einsatzszenario an, ob man zum Schutz eine Potentialtrennung oder eine Remote-Anzeige braucht.

Hi, ich hätte mir das in etwa so wie in dem Bild vorgestellt, nur dass nach jeder der linken Spannungsquellen ein Subtrahierer kommt und anschließend noch ein Komparator. Allerdings habe ich laut der Falstad simulation schon bei einer Batteriezelle das Problem, dass die Ausgangsspannung am OP nicht passt. Die rechte Versorgungsspannung liegt bei 12V. Die linken spannungen sind aktuell bei jeweils 5 V. Die Ausgangsspannung am OP bei 1,214V. Ich habe momentan leider keine Ahnung was mein Fehler ist. Ich hoffe ihr könnt mir helfen.

Michael schrieb:

ich hätte mir das in etwa so wie in dem Bild vorgestellt, nur dass nach jeder der linken Spannungsquellen ein Subtrahierer kommt und anschließend noch ein Komparator. (...) Ich habe momentan leider keine Ahnung was mein Fehler ist.

Dein Fehler ist, dass du denkst, wir hätten hier Glaskugeln, die uns das Bild zeigen können, das du im Kopf hast.

Rolf schrieb:

Dein Fehler ist, dass du denkst, wir hätten hier Glaskugeln, die uns das Bild zeigen können, das du im Kopf hast.

Verdammt, danke für den Hinweis, ohne Bild kann das natürlich nicht funktionieren, sorry. Ich hoffe jetzt ist es besser.

Michael schrieb:

Ich hoffe jetzt ist es besser.

Offenkundig muss dein OpAmp eine negative Spannung produzieren obwohl er nur mit GND versorgt wird, klar kann das nicht funktionieren.

Vielen Dank für die Hilfe, da hatte ich die Formel falsch im Kopf. Das Problem sollte behoben sein, indem man die Eingänge zum OP tauscht. Funktioniert das auch noch bei mehreren Zellen in Reihe, also wenn Spannungen von bis zu 50V insgesamt erreicht werden? Die Eingangsdifferenzspannung wäre ja dann nach wie vor bei 5V. Die Eingänge des OPs müssten dann Wahrscheinlich dennoch für 50V ausgelegt sein?

Michael schrieb:

Das Problem sollte behoben sein, indem man die Eingänge zum OP tauscht. Funktioniert das auch noch bei mehreren Zellen in Reihe, also wenn Spannungen von bis zu 50V insgesamt erreicht werden? Die Eingangsdifferenzspannung wäre ja dann nach wie vor bei 5V. Die Eingänge des OPs müssten dann Wahrscheinlich dennoch für 50V ausgelegt sein?

Der OPV muss nicht nur mit der Differenzspannung zurechtkommen sondern auch mit der anliegenden, sehr hohen Gleichtaktspannung von z.B. 50V, welche den erlaubten Gleichtaktbereich des OPV übersteigt. Für solche Situationen gibt es fix und fertige Differenzverstärker (z.B. AD629, AD8479, INA117, INA148, INA149 etc.) mit sehr hohem Gleichtaktbereich, in denen die dazu notwendigen Präzisionswiderstände mitintegriert sind.