Moin Zusammen, ich hab seit längerem eine selbstgebaute E-Last im Betrieb, mit welcher ich Kennlinien durchfahre. In Kombination mit der E-Last ist auch eine 4-Punkt Messung für Strom und Spannung verbaut, mit welcher ich die Kennliniendaten erfasse. Dabei ist die Spannungsmessung von der Strommessung isoliert und die Strommessung hat den Massebezug zur Versorgungsspannung. Die Ansteuerung des Arbeitspunktes erfolgt durch eine Sollwertvorgabe von einem DAC auf einen OP, welcher dann ein Mosfet (hier als Poti dargestellt) regelt. Den DAC stelle ich mit bis zu 50 kHz auf den nächsten Messwert ein, dass heißt im schlimmsten Fall liegt alle 20 us ein anderer Strom an. Nun zur Frage / Problem: Die Regelung wird derzeit ausschließlich über den Strom gesteuert, es gibt aber Kennlinien (z.B. Solar) welche deutlich besser über eine Spannungsregelung gemessen werden können. Nun würde ich gerne aus dem isolierten Spannungsbereich die Spannung auf den OP geben (anstatt des Stroms). Ich bin allerdings ein bisschen überfragt, was dazu der beste Weg ist. Ich hab mir schon isolierte OPs angeschaut, diese haben aber (im Bereich <40€) immer 3-4 us Ansprechzeit und dadurch erscheinen mir die 20 us zur Einregelung und Messung sehr kurz. Gibt es da noch andere Wege/Komponenten die euch einfallen? Viele Grüße Hannes
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Hannes schrieb: .. > Weg ist. Ich hab mir schon isolierte OPs angeschaut, diese haben aber > (im Bereich <40€) immer 3-4 us Ansprechzeit und dadurch erscheinen mir > die 20 us zur Einregelung und Messung sehr kurz. > Gibt es da noch andere Wege/Komponenten die euch einfallen? > Ich glaube du kannst einfach ein normales OP nehmen.
Ich sehe keine Regelung. Die passiert wohl softwareseitig. Wenn du die Spannung eh erfasst und softwareseitig regelst, dann kannst du auch über die Spannung regeln. Eine isolierte Spannungserfassung ist eigentlich unnötig, du könntest den Spannungsabfall am Shunt zurück rechnen, außer du misst so genau, dass Übergangswiderstände relevant werden.
Antti L. schrieb: > Hannes schrieb: > .. >> Weg ist. Ich hab mir schon isolierte OPs angeschaut, diese haben aber >> (im Bereich <40€) immer 3-4 us Ansprechzeit und dadurch erscheinen mir >> die 20 us zur Einregelung und Messung sehr kurz. >> Gibt es da noch andere Wege/Komponenten die euch einfallen? > > Ich glaube du kannst einfach ein normales OP nehmen. Meine isolierte Spannungsmessung hat eine andere Masse als die Regelstrecke. Also nein, ich kann keinen „normalen“ OP nehmen. Udo S. schrieb: > Ich sehe keine Regelung. > Die passiert wohl softwareseitig. > Wenn du die Spannung eh erfasst und softwareseitig regelst, dann kannst > du auch über die Spannung regeln. > Eine isolierte Spannungserfassung ist eigentlich unnötig, du könntest > den Spannungsabfall am Shunt zurück rechnen, außer du misst so genau, > dass Übergangswiderstände relevant werden. Die Regelung geschieht über Sollwert vom DAC und Istwert von Amperemeter. Natürlich gibts am gezeigten OP noch Bauteile für die Reglung. Die Zeichnung zeigt nur das Schema. Ich hab teils hohe Ströme >20A und da wird bei ein bisschen längerer Leitung der Spannungsabfall so groß, dass die Pegel auseinander driften. Ich kann also nicht sicherstellen, dass die Spannungsmessung immer im -15 bis +15V Bereich bezogen auf allg. Masse liegen. Daher ist der Bereich isoliert. Also isoliert bleibt und die Regelung ist auch Analog.
Ha. Ja, dann eben ein isoliertes steuerbares Supply nehmen. Wo genau liegt nun das Problem ?
Da du das wesentliche nicht preisgeben willst, kann man nur pauschale Hinweise geben: Nimm für die Spannungsmessung einen Instrumentenverstärker, und sorge ggf. durch Spannungsteiler dass die Eingangsspannungen im erlaubten Bereich bleiben. Dann brauchst du keine isolierte Messung.
Moin, ich will gar keine Salamitaktik anwenden aber weiß nicht genau wo wir uns gerade missverstehen. - Ich messe eine Spannung, diese kann durch den Kabelwiderstand deutlich in der Masse zum Strom verschoben sein. Damit das kein Thema ist, ist die Messung mit isoliert aufgestellt. - Ich messe einen Strom, dieser hat Massebezug zur Versorgung. - Ich regel ein Mosfet als dynamischen Widerstand welches im Strompfad ist - Die Reglung vom Mosfet geschieht über einen Sollwert von einem DAC sowie dem Istwert von der Strommessung -> Ich möchte jetzt die Reglung vom Mosfet über einen Sollwert von einem Dac sowie dem Istwert von der isolierten Spannungsmessung umsetzen. Daher die Frage wie man das gut und insbesondere schnell lösen kann. Trennverstärker / isolierte OPs sind relativ träge. Da der Spannungsbereich isoliert ist, kann ich keine unisolierte Verbindung nutzen. Viele Grüße Hannes
Das wird mir zu konfus. Du schreibst "die Regelung ist auch Analog". Zeige deine ominöse Regelung als Schaltplan. Wo ist dein gemeinsamer Massepunkt von Regelung und Regelstrecke? Ein Instrumentenverstärker misst die Spannung ohne Fehler durch Spannungsabfall durch Leitungs und Kontaktwiderstände und gibt das Ergebnis als Spannung relativ zu dieser Masse aus. Die Eingänge müssen nur im erlaubten Spannungsbereich bleiben. Werde dir erst mal klar wie dann dein Regelverhalten aussehen soll wenn Hannes schrieb: > Die Regelung wird derzeit ausschließlich über den Strom gesteuert, es > gibt aber Kennlinien (z.B. Solar) welche deutlich besser über eine > Spannungsregelung gemessen werden können. So langsam glaube ich nämlich dass analog nur das Stellen des Mosfets über die Gatespannung vorhanden ist, und deine Regelung über die Strommessung, die Software und den DAC passiert. Aber dann hast du schon alles was du brauchst, du musst nur noch dir klar werden wie du deine Spannung als (zusätzliche) Regelgröße mit einrechnen willst.
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Udo S. schrieb: > Das wird mir zu konfus. > > Du schreibst "die Regelung ist auch Analog". > Zeige deine ominöse Regelung als Schaltplan. Siehe Skizze das Amperemeter und der DAC gehen in einen OP welcher mit einem PI-Glied das Mosfet regelt. Es geht hier aber überhaupt nicht um diese Regelstrecke, diese funktioniert aber in der Realität schon und darf auch so bleiben. Ich möchte in Zukunft nur über den Strom oder die Spannung im isolierten Bereich regeln. > Wo ist dein gemeinsamer Massepunkt von Regelung und Regelstrecke? Unten Rechts in der Skizze. > Ein Instrumentenverstärker misst die Spannung ohne Fehler durch > Spannungsabfall durch Leitungs und Kontaktwiderstände und gibt das > Ergebnis als Spannung relativ zu. dieser Masse aus. > Die Eingänge müssen nur im erlaubten Spannungsbereich bleiben. Es geht mir gar nicht darum wie man eine Spannung misst. Das mache ich in dem Bereich bereits schon, es geht mir darum wie ich eine analoge Größe schnell aus dem isolierten in den nichtisolierten Bereich bekomme. > > Werde dir erst mal klar wie dann dein Regelverhalten aussehen soll wenn > Ich möchte in Zukunft auch einen Spannungswert vorgeben und die E-Last soll dann zu der Spannung regeln. Aktuell tut sie das nur über den Strom.
Hannes schrieb: > Es geht mir gar nicht darum wie man eine Spannung misst. Das mache ich > in dem Bereich bereits schon, es geht mir darum wie ich eine analoge > Größe schnell aus dem isolierten in den nichtisolierten Bereich bekomme. Anscheinend schreibe ich auf Suaheli? Indem du einen Instrumentenverstärker benutzt um direkt eine Spannungsmessung ohne Masseversatz zu haben! Hannes schrieb: > Ich möchte in Zukunft auch einen Spannungswert vorgeben und die E-Last > soll dann zu der Spannung regeln. Aktuell tut sie das nur über den > Strom. So, und was machst du wenn deine Spannungsregelung sagt "mehr", deine Stromregelung aber "weniger"? Du brauchst eine Formel/Logik/Algorithmus die daraus dann einen Stellwert erzeugt/berechnet.
Udo S. schrieb: > Hannes schrieb: >> Es geht mir gar nicht darum wie man eine Spannung misst. Das mache ich >> in dem Bereich bereits schon, es geht mir darum wie ich eine analoge >> Größe schnell aus dem isolierten in den nichtisolierten Bereich bekomme. > > Anscheinend schreibe ich auf Suaheli? > Indem du einen Instrumentenverstärker benutzt um direkt eine > Spannungsmessung ohne Masseversatz zu haben! > Sprichst du nicht, aber auch wenn ich die Spannungsmessung mit einem Instrumentenverstärker mache, ist sie doch immer noch im isolierten Bereich? > Hannes schrieb: >> Ich möchte in Zukunft auch einen Spannungswert vorgeben und die E-Last >> soll dann zu der Spannung regeln. Aktuell tut sie das nur über den >> Strom. > > So, und was machst du wenn deine Spannungsregelung sagt "mehr", deine > Stromregelung aber "weniger"? > Du brauchst eine Formel/Logik/Algorithmus die daraus dann einen > Stellwert erzeugt/berechnet. Es soll ein entweder oder sein. Also entweder Spannungsgeführt oder Stromgeführt. Aktuell geht nur Stromgeführt.
> Die Ansteuerung des Arbeitspunktes erfolgt durch eine > Sollwertvorgabe von einem DAC Baue den DAC dahin wo du sein Potential haben willst und schicke seine Eingangsignale durch einen modernen Koppler fuer die Potentialtrennung. Vanye
Vanye R. schrieb: >> Die Ansteuerung des Arbeitspunktes erfolgt durch eine >> Sollwertvorgabe von einem DAC > > Baue den DAC dahin wo du sein Potential haben willst und > schicke seine Eingangsignale durch einen modernen > Koppler fuer die Potentialtrennung. > Vanye Die Kommunikations zum DAC könnte ich auch isolieren, aber das ist ja nicht das Problem. Das Mosfet/dynamischer Widerstand ist immer im I Pfad und ich möchte die IST Größe aus dem U Pfad bekommen.
> Das Mosfet/dynamischer Widerstand ist immer im I Pfad und ich möchte die > IST Größe aus dem U Pfad bekommen. Dann haenge doch deinen ADC da rein und trenn dessen kommunikation auf. Vanye
Vanye R. schrieb: >> Das Mosfet/dynamischer Widerstand ist immer im I Pfad und ich > möchte die >> IST Größe aus dem U Pfad bekommen. > > Dann haenge doch deinen ADC da rein und trenn dessen kommunikation auf. > Vanye Ich möchte das Mosfet ja analog regeln, da hilft mir ein digitalisierter Wert nur so geht so weiter
Hannes schrieb: > - Ich messe eine Spannung, diese kann durch den Kabelwiderstand deutlich > in der Masse zum Strom verschoben sein. Damit das kein Thema ist, ist > die Messung mit isoliert aufgestellt. Ich nehmen an du misst die Spannung differentiell? Der Differenzverstärker lässt sich so auslegen, dass es (fast) egal ist wie sehr die zu messende Spannung von Masse bzw. Betriebsspannunggrenzen abweicht. Ein isolierter Aufbau ist technisch gesehen nicht wirklich notwendig. Das war aber nicht deine eigentliche Frage. Hannes schrieb: > -> Ich möchte jetzt die Reglung vom Mosfet über einen Sollwert von einem > Dac sowie dem Istwert von der isolierten Spannungsmessung umsetzen. > Daher die Frage wie man das gut und insbesondere schnell lösen kann. > Trennverstärker / isolierte OPs sind relativ träge. Da der > Spannungsbereich isoliert ist, kann ich keine unisolierte Verbindung > nutzen. Was ist unter "besonders schnell" zu verstehen? Mit einem linearen Optokoppler (z.B. LOC110, LOC112, LOC117, LOC210, IL300. HCNR200, HCNR201) ließe sich der analoge, isolierte Istwert an die (analoge) Regelung weiterreichen. Es lassen sich, je nach Betriebsmodus und Beschaltung, Bandbreiten bis zu ~100kHz erreichen und unipolare, bipolare oder aber differentielle Spannungen übertragen.
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Robert M. schrieb: > Ich nehmen an du misst die Spannung differentiell? Der > Differenzverstärker lässt sich so auslegen, dass es (fast) egal ist wie > sehr die zu messende Spannung von Masse bzw. Betriebsspannunggrenzen > abweicht. Ein isolierter Aufbau ist technisch gesehen nicht wirklich > notwendig. Ich glaube das ist mir einfach nicht so richtig klar. - Also nehmen wir an es liegt eine Spannung von 400V an (Maximalspannung) und der Massepunkt liegt wie gezeichnet am I- unten rechts. - Ich möchte 4 Punkt messen, damit ich den echten Spannungswert erhalte. Wie kann ich denn darauf einen Differenzverstärker auslegen, der nicht abbrennt, wenn eine der - Verbindungen offen ist (Zum Beispiel Klemme am Testobjekt rutscht ab)? Fall 1: U- rutscht ab, dann hätte ich über dem Messwiderstand auf beiden Seiten 400V also differentiell 0V aber 400V gegenüber I- Fall 2: I- rutscht ab, dann über den Messwiderstand weiterhin die Spannung die man messen will aber -400V gegenüber I- Kannst du mir da weiterhelfen?
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Ich hab mich jetzt mal selbst probiert aus dem, wie ich es mir zusammenreime. Sieht zumindest in der Simulation sehr gut aus.
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Hannes schrieb: > - Also nehmen wir an es liegt eine Spannung von 400V an > (Maximalspannung) und der Massepunkt liegt wie gezeichnet am I- unten > rechts. > > - Ich möchte 4 Punkt messen, damit ich den echten Spannungswert erhalte. Passiver Spannungsteiler (z.B. 100:1) + Differenz-/Instrumentenverstärker mit Einheitsverstärkung. Ein vereinfachtes Schaltbild ist angehängt. Bedingt durch den hohen Strom (30A) und dem Eigenwiderstand (200mOhm) der "dicken" Zuleitungen entsteht eine Gleichtaktspannung von -6V bezogen auf Masse. Im Eingangsspannungsteiler wird diese um den Faktor 100 reduziert, womit der Differenzverstärker keine Probleme hat. Der Verstärker würde selbst mit einer mehr als 100fach höheren Gleichtaktspannung zurechtkommen. Das hier einfach gehaltene Schaltbild kommt ohne einen Eingangsschutz, AC-Kompensation des Spannungsteilers sowie einer Abgleichmöglichkeit für die Gleichtaktunterdrückung und Ausgangsoffsets daher. Der Instrumentenverstärker ließe sich auch aus einzelnen (schnellen) OPVs aufbauen, was der Fall sein dürfte wenn eine gewisse Bandbreite angestrebt wird. Hannes schrieb: > Fall 1: U- rutscht ab, dann hätte ich über dem Messwiderstand auf beiden > Seiten 400V also differentiell 0V aber 400V gegenüber I- > > Fall 2: I- rutscht ab, dann über den Messwiderstand weiterhin die > Spannung die man messen will aber -400V gegenüber I- Egal was "abrutscht", der Differenzverstärker an sich wird es überleben und dabei entweder keine oder aber eine Ausgangsspannung, die von dem zu erwartenden Istwert mehr oder weniger abweicht, ausgeben. Die Frage ist eher was die (analoge) Regelung in solchen Fehlersituationen machen wird und ob die eigentliche E-Last dies überlebt.
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