Forum: Analoge Elektronik und Schaltungstechnik Spannung von Lichtmaschine messen mit INA219 und ADUM1250, EMV


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von Raphael Z. (raphaelz)



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Hallo zusammen,

ich baue mir gerade einen kleinen Lichtmaschinenprüfstand für 48V-LiMas. 
Das Herz der Steuerung ist ein Arduino Mega 2560.
Die Spannung der Lichtmaschine soll über einen INA219 gemessen werden 
(kann nur bis 32V messen ...deshalb zusätzlicher Spannungsteiler). Der 
INA219 ist über einen ADUM1250 (galvanische Trennung für I2C) mit dem 
I2C-Bus des Arduino Mega verbunden (siehe angehängte Skizze). Dieser 
Teil der Schaltung funktioniert derweil gut, nachdem ich diesen Beitrag 
hier studiert habe:
Beitrag "ADuM1250 brennt durch"
Meinen ersten ADUM1250 habe ich auch zerstört, weil ich die beiden C's 
weggelassen habe anfangs ;-) ... jetzt habe ich 2x Keramikkondensator 
mit 100nF verbaut zwischen GND und Vdd.

Meine Frage ist nun, wie ich die Schaltung am besten erweitere (roter 
Teil der Schaltung), damit das Gesamtsystem möglichst wenig unter der 
vermutlich "bösartigen" Spannung der Lichtmaschine leidet und ich 
trotzdem noch zutreffende Spannungswerte erhalte. Ich habe den Generator 
noch nicht angeschlossen - vermute aber, dass das ganze relativ kritisch 
ist in Bezug auf die Spannungspeaks etc. Nach meiner Recherche, scheint 
der ADUM1250 auch eine Prinzessin zu sein und soll schnell mal das 
zeitliche segnen, wenn ihm etwas nicht passt.
Ich habe an eine Kombination aus Spannungs-Surpressordioden und 
Kondensatoren gedacht ... mir fällt aber nichts Überzeugendes ein. Habt 
ihr hier Tipps, Ideen oder Erfahrungen? Würde mich über alle Vorschläge 
freuen.

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von Udo S. (urschmitt)


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Wo ist denn die Belastung der Lichtmaschine?

von Frank K. (fchk)


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Ein INA228 kann bis zu 85V ab. Das schafft schon mal Luft nach oben.

Numm mal ein Oszi und schau mal, wie hoch die Spannungsspitzen gehen. 
Als Schutz würde ich dann erstmal eine fette Z-Diode vorsehen.

Spannungsversorgung der isolierten Seite des ADuM mit einem normalen 
isolierten DC-DC Wandler, wie den hier:
https://www.tracopower.com/sites/default/files/products/datasheets/tdr2_datasheet.pdf

Unbedingt die EMC Considerations beachten:
https://www.tracopower.com/de/deu/media/742/download?attachment

Damit wirst Du die Powerbank los.

fchk

von Rick (rick)


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Der INA219 ist für High-Side-Shunt-Messungen gemacht. Damit will man 
nicht nur die Spannung, sondern auch den Strom (und damit die Leistung) 
messen.
Wenn du nur an der Spannung interessiert bist, dann nimm einen ADC und 
einen passenden Spannungsteiler um dir die Sache zu Vereinfachen.

von Thomas R. (thomasr)


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Die 48Volt Limas sind aber doch neueren Baudatums? Dann sollte deren B6U 
aus Zenerdioden bestehen.....

von Raphael Z. (raphaelz)


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Udo S. schrieb:
> Wo ist denn die Belastung der Lichtmaschine?

Die Belastung der LiMa hängt auch an B+ und B- ... hab ich in der 
Zeichnung weggelassen. Ist eine variable Ohmsche Last mit acht 
schaltbaren Widerständen ... also 256 Zustände.

Frank K. schrieb:
> Ein INA228 kann bis zu 85V ab. Das schafft schon mal Luft nach oben.

Ja stimmt ... wäre ganz praktisch. Ich hatte allerdings das INA219-Modul 
schon fertig hier rumliegen.

Frank K. schrieb:
> Spannungsversorgung der isolierten Seite des ADuM mit einem normalen
> isolierten DC-DC Wandler, wie den hier:
> 
https://www.tracopower.com/sites/default/files/products/datasheets/tdr2_datasheet.pdf

Danke für den Tipp. An isolierte DCDC-Wandler habe ich jetzt noch 
garnicht gedacht. Werd ich wohl mal später dann verwenden. Wobei das mit 
der Powerbank erstmal auch funktioniert.
Habe allerdings im Datenblatt eben gesehen, dass z.B. der TDR 2-0511 
eine Input-Voltage Range von nur bis zu 9V DC hat ... dann müsst ich 
zusätzlich auch noch irgendeinen Linearregler davorschalten (und die 
meisten können ja auch nur bis ca. 40V Eingangsspannung)

Rick schrieb:
> Der INA219 ist für High-Side-Shunt-Messungen gemacht. Damit will man
> nicht nur die Spannung, sondern auch den Strom (und damit die Leistung)
> messen.
> Wenn du nur an der Spannung interessiert bist, dann nimm einen ADC und
> einen passenden Spannungsteiler um dir die Sache zu Vereinfachen.

Ja - ich weis ;-) Vielleicht ist das Perlen vor die Säue geworfen. Ich 
unterfordere den Chip etwas. Da ich aber eh ein fertiges Modul für 3€ 
hier hatte und es gut funktioniert, verwende ich es.
Wenn ich über den interenen ADC des Arduino gegangen wäre, hätte ich ja 
das Problem gehabt, dass ich das Signal nicht galvanisch trennen kann 
(mir ist kein Bauteil bekannt, dass wie ein Optokoppler für analoge 
Signale fungiert)

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