Forum: Analoge Elektronik und Schaltungstechnik Sense Leitung - Beispiel-Schaltung


von Peter M. (pm4812)


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Hallo Zusammen,

ich bräuchte mal eine gute Idee. Vielleicht kann mir ja jemand auf die 
Sprünge helfen.

die Problematik ist wie folgt: Gegeben sei eine AC Spannungs-Quelle die 
hohe Ströme ausgibt. Ich möchte an der Last die Spannung sensen um den 
Spannungs-Abfall in der Leitung zur Last zu kompensieren.

Das ist noch einfach, dafür gibt's auch genug Beispiele. Aber dann kommt 
der Bediener ins Spiel. Ich möchte verhindern, dass große Ströme über 
die (dünnen) Sense-Leitungen fließen, wenn der Bediener die 
"Hochstrom"-Kabel nicht anschließt und ich möchte verhindern, dass der 
Mess-Eingang kein Signal bekommt, wenn der Benutzer die Sense-Leitung 
nicht anschließt.

Im Anhang ist die simulierte Schaltung nebst Simulations-Ergebnis. Zur 
Erläuterung der Schaltung: im Prinzip ist nur der Last-Widerstand R1 / 
R9 außerhalb des Gerätes / der Platine. Von der Spannungs-Quelle führt 
ein dickes Kabel zur Last, und eine (dünne) Sense-Leitung wieder zurück.

Um zu verhindern dass der Mess-Eingang in der Luft hängt, wenn keine 
Sense-Leitung angeschlossen ist, habe ich (simuliert) den Hochstrom 
Ausgangs-Stecker mit 1 kOhm zum Sense Eingangs-Stecker gebrückt. Je 
größer ich R4 / R12 mache, umso größer wird der Mess-Fehler. 1 kOhm ist 
in meinem Fall ein Kompromiss aus dem Wunsch den Strom durch die 
Sense-Leitungen bestmöglich klein zu halten, wenn die Strom-Leitungen 
nicht angeschlossen sind und dem entstehenden Mess-Fehler. Die Schaltung 
ist aber auch gar nicht mal mehr so gut.

Mein Ansatz gefällt mir nicht wirklich, aber mir fällt auch nichts 
besseres ein. Hat jemand eine Idee, wie ich das besser machen kann? Hat 
jemand eine Beispiel-Schaltung für diese Problematik?

Ich hab hier in den Beiträgen ein paar mal gelesen, dass die 
"Force-"Leitung hochohmig an Sense angebunden wird, aber wenn ich das 
simuliere, dann fällt (erwartungsgemäß) die Spannung an diesem 
Widerstand ab, wenn die Sense-Leitung nicht angeschlossen ist, und mein 
Eingangs-Spannungsteiler für die Mess-Schaltung (SP-Teiler -> OpAmp -> 
ADC) verhungert. Ich steh auf dem Schlauch und verstehe nicht, wie das 
funktionieren soll?

Danke und Grüße
pm

von Falk B. (falk)


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Peter M. schrieb:
> ich bräuchte mal eine gute Idee. Vielleicht kann mir ja jemand auf die
> Sprünge helfen.
>
> die Problematik ist wie folgt: Gegeben sei eine AC Spannungs-Quelle die
> hohe Ströme ausgibt. Ich möchte an der Last die Spannung sensen

Soso, sensen. Dann ist bald Sense! ;-)

> um den
> Spannungs-Abfall in der Leitung zur Last zu kompensieren.

Nennt sich Vierdrahtmessung.

> Das ist noch einfach, dafür gibt's auch genug Beispiele. Aber dann kommt
> der Bediener ins Spiel. Ich möchte verhindern, dass große Ströme über
> die (dünnen) Sense-Leitungen fließen, wenn der Bediener die
> "Hochstrom"-Kabel nicht anschließt

Kann gar nicht, denn bei einer korrekten Vierdrahtmessung hat man 2 
Meßleitungen und einen differentiellen Verstärker. Diese Signale sind 
sehr hochohmig, dort fließt klein Strom, nichtmal beim Kurzschluß gegen 
GND oder VCC.


> und ich möchte verhindern, dass der
> Mess-Eingang kein Signal bekommt, wenn der Benutzer die Sense-Leitung
> nicht anschließt.

Dafür gibt es interne Pull-Up/Down Widerstände, die eine Überspannung 
simulieren, wenn die Meßleitungen nicht angeschlossen sind.

> Im Anhang ist die simulierte Schaltung nebst Simulations-Ergebnis.

Komische Schaltung. Versteh ich nicht so recht. Außerdem ist das kein 
differentieller Eingang.

> Zur
> Erläuterung der Schaltung: im Prinzip ist nur der Last-Widerstand R1 /
> R9 außerhalb des Gerätes / der Platine. Von der Spannungs-Quelle führt
> ein dickes Kabel zur Last, und eine (dünne) Sense-Leitung wieder zurück.

Reicht im Normalfall nicht, denn auch auf der Masse hast du ausreichend 
Spannungsabfall.

> Um zu verhindern dass der Mess-Eingang in der Luft hängt, wenn keine
> Sense-Leitung angeschlossen ist, habe ich (simuliert) den Hochstrom
> Ausgangs-Stecker mit 1 kOhm zum Sense Eingangs-Stecker gebrückt. Je
> größer ich R4 / R12 mache, umso größer wird der Mess-Fehler.

Wieso?

> Ich hab hier in den Beiträgen ein paar mal gelesen, dass die
> "Force-"Leitung hochohmig an Sense angebunden wird,

Das ist der genannte Pull-Up Widerstand.

> aber wenn ich das
> simuliere, dann fällt (erwartungsgemäß) die Spannung an diesem
> Widerstand ab, wenn die Sense-Leitung nicht angeschlossen ist, und mein
> Eingangs-Spannungsteiler für die Mess-Schaltung (SP-Teiler -> OpAmp ->
> ADC) verhungert.

Hä?

von Peter M. (pm4812)


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danke für die Antwort. Aber du hast nicht wirklich verstanden, was ich 
gefragt habe. Wie eine korrekt verdrahtete Vierleiter-Messung aussieht 
weis ich selber.

Die Frage zielt aber eben gerade darauf ab, wie man die Schaltung für 
den Fehlerfall so aufbauen kann, dass man
a) trotzdem noch die Spannung misst (schätzt) wenn vergessen wurde die 
Sense-Leitung anzuschließen
oder
b) die Sense-Leitung nicht wegbrutzelt, wenn die Sense-Leitungen an der 
Last angeschlossen sind, aber die Hochstrom-Leitung nicht verbunden ist.

Oder nochmal anders ausgedrückt: gibt es irgend einen Kniff um 
einerseits den Strom in den Sense-Leitungen wirksam zu begrenzen ohne 
dass aus der Messung ein Schätzeisen mit 50% Grundgenauigkeit wird.

von Manfred P. (pruckelfred)


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Peter M. schrieb:
> Aber du hast nicht wirklich verstanden, was ich
> gefragt habe. Wie eine korrekt verdrahtete Vierleiter-Messung aussieht
> weiß ich selber.

Und Du hast Falks "sehr hochohmig" und "Pull-Up Widerstand" nicht 
verstanden?

In die Sense-Leitung kommt ein Widerstand, der gegen den hochohmigen 
Meßeingang nicht stört, aber keinen nennenswerten Stromfluß zulässt.

Gegen die nicht angeschlossene Sense-Leitung hilft ein Widerstand 
zwischen Ausgang und Sense, so ist das in meinem Labornetzgerät. Da 
andere Idee von Falk war, Sense per Widerstand auf Plus zu ziehen, damit 
die Spannung bei offenem Sense weg ist.

von Falk B. (falk)


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Peter M. schrieb:
> danke für die Antwort. Aber du hast nicht wirklich verstanden, was ich
> gefragt habe.

Kann sein.

> Wie eine korrekt verdrahtete Vierleiter-Messung aussieht
> weis ich selber.

Hmm.

> Die Frage zielt aber eben gerade darauf ab, wie man die Schaltung für
> den Fehlerfall so aufbauen kann, dass man
> a) trotzdem noch die Spannung misst (schätzt) wenn vergessen wurde die
> Sense-Leitung anzuschließen

Sagt ich das nicht? Mit einem Pull-Up Widerstand, den su SELBER schon 
eingezeichnet hast!

> oder
> b) die Sense-Leitung nicht wegbrutzelt, wenn die Sense-Leitungen an der
> Last angeschlossen sind, aber die Hochstrom-Leitung nicht verbunden ist.

Das kann sie gar nicht, denn die Sense-Leitung ist ein hochohmiger 
Eingang, wo soll da Strom fließen? Allerdings muss dieser Eingang den 
vollen Ausgangsspannungsbereich mitmachen, ohne zu klemmen oder 
parasitär Strom fliegen zu lassen. Die meisten Verstärker können das.

> Oder nochmal anders ausgedrückt: gibt es irgend einen Kniff um
> einerseits den Strom in den Sense-Leitungen wirksam zu begrenzen

Dafür muss man praktisch nahezu NICHTS tun. Schau in deine Schaltung. Wo 
soll aus der (einzigen) Sense-Leitung Strom in die Last fließen? Die 
Last legt den Sense-EINGANG auf praktisch 0V, wenn die Force-Leitung 
nicht angeklemmt ist. Der Spannungsregler regelt dann auf Maxium was er 
kann. Ist aber egal, die Force-Leitung ist ja nicht angeklemmt.

> ohne
> dass aus der Messung ein Schätzeisen mit 50% Grundgenauigkeit wird.

Ich sehe dein Problem nicht.

von Falk B. (falk)


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Ok, jetzt sehe ich dein Problem (glaube ich). Du willst 1% 
Spannungsabfall der Zuleitung mit dem Verstärker kompensieren. Du hast 
101k Eingangswiderstand und einen 1k Pull-Up Widerstand (R12), welcher 
im Fehlerfall die Eingangsspannung hochziehen soll. Der wird im 
Normalbetrieb von der Zuleitung gebrückt(R10), die hat nur 1mR. Und 
jetzt glaubst du, daß du damit 1% Fehler in die Messung bekommst. Das 
tust du aber nicht.

von Michael B. (laberkopp)


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Peter M. schrieb:
> gibt es irgend einen Kniff um einerseits den Strom in den
> Sense-Leitungen wirksam zu begrenzen

Das Prinzip Vorwiderstand.

Aber bisher scheint mit deine Schsltung undinnig.

Es gibt 2 Leitungen die die hohe Wechselspannung vor der Last führen.

Warum nennst du beide davon sense ?

Klingt fur mich unsinnig.

von Rainer W. (rawi)


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Peter M. schrieb:
> Ich möchte an der Last die Spannung sensen um den
> Spannungs-Abfall in der Leitung zur Last zu kompensieren.

Die Spannung kannst du ganz normal messen. Da brauchst du nicht zu 
sensen.

> Ich möchte verhindern, dass große Ströme über die (dünnen) Sense-Leitungen
> fließen, wenn der Bediener die "Hochstrom"-Kabel nicht anschließt

Dann schalte einen Widerstand in die Messleitungen. Aus der Spannung und 
dem zulässigen Strom kannst du den Mindestwert mit dem ohmschen Gesetz 
ausrechnen.

von Old P. (Firma: nix) (old-papa)


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Peter M. schrieb:
> Hallo Zusammen,
> .......
> Ich möchte an der Last die Spannung sensen um den
> Spannungs-Abfall in der Leitung zur Last zu kompensieren.

Der Satz kommt sofort in meine Stilblütensammlung!

Old-Papa

von Lu (oszi45)


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Manfred P. schrieb:
> Und Du hast Falks "sehr hochohmig" und "Pull-Up Widerstand" nicht
> verstanden?

So sehe ich das auch und ebenfalls die Masse-Leitung hat 
Spannungsabfall.

von Peter M. (pm4812)


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Falk B. schrieb:
> Ok, jetzt sehe ich dein Problem (glaube ich). Du willst 1%
> Spannungsabfall der Zuleitung mit dem Verstärker kompensieren. Du hast
> 101k Eingangswiderstand und einen 1k Pull-Up Widerstand (R12), welcher
> im Fehlerfall die Eingangsspannung hochziehen soll. Der wird im
> Normalbetrieb von der Zuleitung gebrückt(R10), die hat nur 1mR. Und
> jetzt glaubst du, daß du damit 1% Fehler in die Messung bekommst. Das
> tust du aber nicht.

ja, jetzt hast du es glaube ich so verstanden, wie ich es gemeint habe.
Das Problem ist in der Tat: ich brauche einen Eingangs-Spannungsteiler 
(die 101k) um von z.b. 60V auf eine Spannung zu kommen, bei der die 
OpAmps nicht verschmoren.

Und wenn ich jetzt deine Antwort richtig verstehe, dann ist mein 
Problem, dass mein Eingang zu niederohmig ist, um die Lösung zu 
verwenden, die üblicherweise verwendet wird?

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