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Forum: Analoge Elektronik und Schaltungstechnik messen der Netzspannung am Mega32


Autor: Wolfram Quehl (quehl)
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ich will am Mega32 die Netzspannung messen. Die direkte Verbindung 
gefällt mir nicht, weil der Mega32 am PC angeschlossen wird und da 
vielleicht Kurzschlüsse entstehen könnten. Es sollte eine galvanische 
Trennung vorhanden sein. Was kann man da am Besten machen? Ich hab schon 
mal an einen Trafo gedacht, aber der ist recht groß und die Spannung, 
die drauf steht, kommt auch nicht immer raus. Es müßten wohl ca. 3v 
Wechselspannung raus kommen, die ohne Kondensator gleichgerichtet 
werden. Gibt es da noch bessere Möglichkeiten?

mfg
Quehl

Autor: Thomas S. (Gast)
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Die einfachste Lösung ist ein Miniaturtrafo (es gibt welche <1Watt). Die 
Spannung kann ja über einen Spannungsteiler angepasst werden.

Autor: Zacc (Gast)
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Kapazitiv ? Isolierversterker ? Ich wuerde einen 1 Watt Trafo nehmen.

Autor: Benedikt K. (benedikt) (Moderator)
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Bei Pollin gibt es momentan einen 0,2VA Trafo. Der ist winzig klein:
Printtrafo BV020-0317.0

Autor: Zacc (Gast)
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Wichtig bei kleinen Trafos ist die Spannungsueberhoehung bei Unterlast. 
Dh man sollte den Trafo mit einer Last (=Widerstand) abschliessen. Die 
muss nicht der Nennlast entsprechen, aber konstant sein. Ein Elko ist 
keine Last.

Autor: Power (Gast)
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Ich kenn das auch mit den kleinen Trafos (1VA) von Wandlerbaugruppen zur 
Leistungsmessung. Da ist auch ein Spannungsteiler mit Poti als Last 
dran, um das teil zu kalibrieren. Sind primär 100V und sekundär 10Veff, 
geht aber auch mit 220V.

Autor: Wolfram Quehl (quehl)
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da kommen aber ganz schön viele Ungenauigkeiten rein.

Sekundärspannung ist nicht definiert. Ich kauf da also irgendein Trafo, 
der mit einer Last auf die entsprechende Spannung runtergedrückt wird. 
Der Widerstand wird heiß und muß sich daher erst einpegeln. Bei anderen 
Umgebungstemperaturen habe ich dann eine andere Temp. des Widerstands 
und damit einen anderen Widerstand und damit eine andere Spannung.
Jeder Fehler wird durch das Übersetzungsverhältnis 100 fach verstärkt.
Ein- und Ausgangsspannung müssen zur Kalibrierung gemessen werden und 
dieses Meßgerät kann auch Ungenauigkeiten aufweisen, die auf der 
Sekundärseite auch 100 fach verstärkt werden.
Wenn ich cos phi noch anders messen könnte als mit der Spannung, könnte 
ich die Spannung einfach mit 225V annehmen und daraus dann die Leistung 
berechnen. Aber wie cos phi?
Der angenommene Spannungswert könnte genauer sein als die obige 
Versuchsanordnung.

mfg
Quehl

Autor: Power (Gast)
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Die Wandler die ich kenne werden nicht warm. Die Sekundärspannung wird 
nicht wesentlich belastet, da ist nur ein Spannungsteiler mit Poti dran, 
um die Ausgangsspannung abgleichen zu können.
Den Strom kannst du direkt mit Allegro-Stromsensoren (bipolare Typen) 
messen, die machen bis zu 36kHz, am Ausgang hast du präzise den Strom, 
die Frequenz und die Nulldurchgänge. Die Nulldurchgänge der Spannung 
hast du ja auch, also lässt sich der cos-phi leicht berechnen.
Jetzt hast du alle Daten zur Wirk- und Blindleistungsmessung parat.

Autor: Tobias Paul (Gast)
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Ich stehe nun vor dem gleichen Problem, wie ich die 230VAC Netzspannung 
mit meinem ATmega messen kann. Das ganze soll später eine Art 
Datenlogger werden, der Schwankungen der Netzspannung registriert und 
aufzeichnet.

Die Lösung mit dem Spannungsteiler direkt am ADC gefällt mir nicht so 
gut, da keine galvanische Trennung vorhanden ist. d.h. im Fehlerfall 
liegt also die Netzspannung direkt am ADC, was dem ATmega sicherlich 
nicht so gut gefällt.

Die Lösung mit dem Miniaturtrafo scheint ja nicht sonderlich genau zu 
sein.
Oder kann mir jemand sagen wie genau bzw. wie ungenau diese Methode ist?

Am einfachsten wäre es, wenn ich mir mit einem "Wandler" eine 
propotionale Gleichspannung (0-5V) abhängig von der Netzspannung 
erzeugen könnte, die ich dann problemlos mit dem ADC messen könnte.

Für Vorschläge jedlicher Art, wie ich die Netzspannung messen kann, bin 
ich sehr dankbar.

Autor: Florian (Gast)
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Der Spannungsteiler kommt hinter den Trafo und damit sollte dann schon 
die galvanische Trennung da sein.

Autor: Tobias Paul (Gast)
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Das mit dem Spannungsteiler hinter dem Trafo ist mir schon klar. Nur wie 
sieht es mit der Genauigkeit dieser Methode aus ?
Verläuft die Ausgangsspannung schön linear, oder muss ich mir die 
Spannung nachher über eine Funktion berechnen.

Autor: Florian (Gast)
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Das Einzige, was im deutschen Stromnetz relativ konstant ist, ist die 
Frequenz und da höchstens geringe Schwankungen in der Frequenz zu 
erwarten sind, sollten da auch keine unschönen Effekte im Trafo zu 
erwarten sein. Der Spannungsteiler liefert Dir natürlich nach wie vor 
eine Wechselspannung, die Du entsprechend abstasten musst.

Autor: Tobias Paul (Gast)
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Und wenn ich die Spannung hinter dem Spannungsteiler mit einem 
Brückengleichrichter gleichrichten würde und dann messen würde ?
Die Spannung müsste sich ja dann immer noch propotional mit der 
Eingangsspannung ändern, oder ?

Autor: MR (Gast)
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was ihr braucht ist ein Linear Optocoupler
http://www.vishay.com/docs/83622/83622.pdf

Autor: Christian_RX7 (Gast)
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Wenn dir die Version mit dem Trafo nicht gefällt, warum nimmst du dann 
nicht eine AVR der per Spannungsteiler die 230V direkt miesst und die 
Daten dann über einen Optokoppler an dein restliches System schickt?

Viele Grüsse,
Christian

Autor: Tobias Paul (Gast)
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Ich habe nicht behauptet, das mir die Version mit dem Trafo nicht 
gefällt. Es  würde mich nur interessieren ob meine leicht abgeänderte 
Version:
Netzspannung -> Trafo -> Spannungsteiler -> Gleichrichter -> ADC-Eingang
funktionieren würde und wie es mit der Genauigkeit bzw. Linearität 
aussieht.

Autor: spess53 (Gast)
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Hi

Im Prinzip ja. Allerdings würde ich keinen Brückengleichrichter 
verwenden.
Einen aktive Gleichrichtung ist da wesentlich genauer (Anhang S.16).

MfG Spess

Autor: Knut Ballhause (Firma: TravelRec.) (travelrec) Benutzerseite
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Bei entsprechender Beschaltung des ADC über einen UB/2-Spannungsteiler 
ist eine aktive Gleichrichtung gar nicht erforderlich. Die 
Wechselspannung wird als Abweichung vom Mittelwert gemessen und in 
Software "gleichgerichtet", somit sind auch Spitzenwert- und 
Effektivwertmessungen möglich. Im übrigen halte ich einen Meß-Trafo für 
übertrieben. Bei ordentlich ausgelegten, hochohmigen und 
hochspannungsfesten Spannungsteilern ist sowohl der Sicherheit, als auch 
der Genauigkeit Genüge getan. Mit den internen Schutzdioden im ATxxxx 
muß man dann auch keine Angst um die Portpins haben. Es muß aber auf ein 
sogfältiges Layout und eine angemessene Bauteilauswahl Wert gelegt 
werden! Arbeiten am Netz sind sowieso nur etwas für geschultes 
Fachpersonal (rein rechtlich und gesundheitlich)!

Autor: nemon (Gast)
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schau mal bei schricht nach der bestellnummer 362635

Autor: Tobias Paul (Gast)
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Der Spannungswandler bei Schuricht ist mit rund 40 Euro nicht gerade 
eine günstige Lösung.

Ich werde mal die Lösung mit dem Miniaturtrafo aufbauen und testen.

Autor: Tobias Paul (Gast)
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Habe eben mal eine kleine Testschaltung mit einem Miniaturtrafo (230/12 
V 0.35VA) -> Brückengleichrichter -> Spannungsteiler -> Digitales 
Voltmeter
aufgebaut und eine kleine Messreihe durchgeführt.

Nunja, wirklich schön linear ist es nicht, oder was meint ihr ?

Autor: spess53 (Gast)
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Hi

Dieser Verlauf wird durch die Dioden im Brückengleichrichter 
hervorgerufen.
Deshalb hatte ich den aktiven Gleichrichter empfohlen.

MfG Spess

Autor: Michael U. (Gast)
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Hallo,

man sollte vielleicht fragen, was messen? Wenn Netzspannung, um z.B. 
Spannungsschwankungen o.ä. zu erfassen, könnte ein Bereich unter 180V 
kaum von Interesse sein. Damit würde das Thema nötige Linearität ganz 
anders aussehen...

Gruß aus Berlin
Michael

Autor: Tobias Paul (Gast)
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> ... Das ganze soll später eine Art Datenlogger werden, der Schwankungen der > 
Netzspannung registriert und aufzeichnet.

Der effektive Messbereich sollte also 180..280 Volt betragen.
Die Genauigkeit sollte schon +/- 2 Volt betragen.

Autor: Michael U. (Gast)
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Hallo,

sorry, wohl überlesen...

Dann sollte Linearität auch mit Trafo und Brückengleichrichter kein 
wirkliches Problem sein. Trafoausgangsspannung so hoch wählen, daß bei 
der unternr Meßgrenze genug Abstand zur Flußspannung der Dioden ist. 
Dahinter eben einen Spannungsteiler. Besser vermutlich 
Einweggleichrichter und den Spannungsteiler mit Z-Diode und Widerstand 
aufbauen, Z-Diode in Reihe, über dem Widerstand wird gemessen. Macht 
dann gleich eine 0-Punkt Unterdrückung und spreizt den ADC-Bereich über 
den gewünschten Bereich.

Eine 6,2V-Z-Diode hat einen Temperaturkoeffizienten nahe 0, ein 9V-Trafo 
hätte bei 230V Uspitze ca. 12,7V, -0,7V Diode - 6,2V Z-Diode wären knapp 
5,8V spitze für 230V.
Für 180V und 280V müßte man es mal durchrechnen.

Gruß aus Berlin
Michael

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