ich will über einen ADC (MCP3208), der mit 5V betrieben wird prüfen, das ob das PTC-Element eines Asynchronmotors, der mit bis zu 400V zwischen den Phasen betrieben wird, im Normaltemperaturbereich liegt. Das geht, indem ich den Widerstand des PTC über den Spannungsabfall ausrechne.
Konkret sieht das ganze so wie im Anhang aus und es funktioniert auch.
Der ADC Messeingang ist am Pin ptc_8 angeschlossen und misst gegen Masse. Zwischen ptc_8_out und ptc_8_in wird das PTC-Element geklemmt.
Jetzt ist es nicht ausgeschlossen, dass jemand zwischen diesen beiden Klemmen einfach mal bis zu 24V anlegt und diese vielleicht auch noch verpolt. Die Zener-Diode und die BAT85 bewahren die Schaltung vor dem Risiko.
Aber es kann auch sein, dass jemand im Motorklemmkasten aus Versehen mal einen oder beide Klemmen auf 2 Leiter legt und ich dann dort 230V oder 400V Wechselspannung anliegen habe. Und da hilft mir das mit den Dioden eben nicht.
Eine galvanische Trennung zum Rest der Schaltung ist denkbar, aber aufwendig.
Die einzige andere Idee, die mir gekommen ist wäre, einen Varistor mit sagen wir mal 30V zwischen ptc_8_out und ptc_8_in einzusetzen. Aber damit habe ich das Problem nur kurzfristig gelöst, denn es ist nicht sicher gestellt, dass die Stromversorgung zum Asynchronmotor durch einen Leitungsschutz etc. wirklich unterbrochen wird (zumal da ggf. noch ein Frequenzumrichter dazwischen hängt). Was wäre, wenn man jeweils einen Varistor von ptc_8_out sowie ptc_8_in auf den PE-Leiter legt? Dann würde der FI-Schalter auslösen und der Motor wäre vom Strom getrennt.
Ist das überhaupt möglich oder gar "verboten"? Gibt es eine andere schön Lösung dafür?
Ggf. gehört der Thread auch in eine andere Kategorie, weiß aber nicht, in welche...
hm, gesetzlich habe ich keine ahnung, aber von den spannungsnetzteilen (buck-converter etc) ist als rückmeldung aus dem kleinspannungsbereich ein spannungsfester optokoppler und gegebenenfalls ein sehr kleiner spannungsfester keramikkondensator anzutreffen. nur was mir so einfällt.
ich denke es geht da auch um die FI-auslösestromstärke, wegen den kammerflimmern
Zwischen ptc_8_out und ptc_8_in hängt nur das PTC-Element, also praktisch ein Widerstand. Da liegt keine weitere externe Spannung an (außer man schließt das eben fälschlicherweise an einen Leiter an).
Die ganze Schaltung (und alles links davon) wird über ein Netzteil gespeist, ist also vom 220V-Netz galvanisch getrennt. Insofern haben die keine gemeinsame Masse, wenn Du das meinst.
Ist das überhaupt möglich oder gar "verboten"? Gibt es eine andere schön
Lösung dafür?
Welchen Potentialbezug hat denn diese Schaltung? Wie geht die rechts
weiter?
Zwischen ptc_8_out und ptc_8_in hängt nur das PTC-Element, also
praktisch ein Widerstand. Da liegt keine weitere externe Spannung an
(außer man schließt das eben fälschlicherweise an einen Leiter an).
Die ganze Schaltung (und alles links davon) wird über ein Netzteil
gespeist, ist also vom 220V-Netz galvanisch getrennt. Insofern haben die
keine gemeinsame Masse, wenn Du das meinst.
Wie wär's mit einer superflinken Sicherung in Serie?
Bin mir nicht sicher, ob das hilft. Wenn ich die Sicherung z.B. zwischen ptc_8_in und w2 (das ist die Masse im Niederspannungskreislauf) lege und jemand L1 auf ptc_8_in anlegt, fließt dann überhaupt ein signifikanter Strom, der die Sicherung auslösen würde?
Aber es kann auch sein, dass jemand im Motorklemmkasten
aus Versehen mal einen oder beide Klemmen auf 2 Leiter
legt und ich dann dort 230V oder 400V Wechselspannung
anliegen habe. Und da hilft mir das mit den Dioden eben
nicht.
Eine galvanische Trennung zum Rest der Schaltung ist
denkbar, aber aufwendig.
Ich würde wohl versuchen, den PTC mit Wechselspannung zu
messen und zur galvanischen Trennung einen Trafo verwenden.
Ja: versuch nicht, jede Dummheit vorauszuahnen und abzufangen. Das klappt nämlich nicht.
Sorg dafür, daß Deine Schaltung keinen Verletzen kann wenn das passiert und gut ist's.
Wenn es vorkommen kann, daß unqualifizierte Leute an dem Motor rumschrauben, sollen sie auch die Folgen spüren, dann geht er halt kaputt.
tvs-dioden oder varistor, funkenstrecke ist zu langsam.
wenn da ein verbindungsschluß zum pe-leiter passieren soll, sollte dann eine sicherung zügig trennen und zweitens kein kammerflimmern auslösen, weil man nicht weiß ob der pe-schutzleiter intakt ist. so vermute ich mal.
oder was ?
ist denn der kontroller berührungssicher ? oder muß der in kleinspannung geführt werden ?
Wieso erfindest du das Rad neu? Selbstverständlich gibt es für die Temperaturüberwachung in größeren Drehstrommotoren entsprechende Überwachungsrelais die potentialgetrennt sind. Die wirst du sowohl neu als auch gebraucht finden.
Die Widerstände um Faktor 100 vergrößern und den Kondensator um Faktor 10 verkleinern. evt noch einen parallel zu den Dioden. Das ganze dann spannungsfest auslegen; keine smd 406 ;-)
Die Widerstände um Faktor 100 vergrößern und den Kondensator um Faktor
10 verkleinern. evt noch einen parallel zu den Dioden. Das ganze dann
spannungsfest auslegen; keine smd 406 ;-)
Ganz so einfach ist es nicht, wenn man die Widerstände um den Faktor 100 vergrößert dann ist auch der Messstrom und damit das zu messende Signal um den Faktor 100 geringer, wird dann wahrscheinlich nicht mehr reichen mit der Messgenauigkeit.
Aber so lassen kann man es auch nicht, 230V auf 1k Widerstand (R416) gibt rechnerisch immerhin 53W Verlustleistung. In der Hinsicht könnte tatsächlich eine Schmelzsicherung helfen so dass der Strom unterbrochen wird bevor der Widerstand durchbrennt (muss man allerdings passend dimensionieren mit Abschaltzeit/Schmelzintegral der Sicherung und Pulsbelastbarkeit des Widerstands). Und für die Zeit bis dahin sollte man die 5V-Schiene eventuell auch noch mit einer Kombination aus Z-Diode und Schottky schützen, sonst bräuchte man schon recht große Kondensatoren um die 230 mA Wechselstrom (230 V / 1 kOhm) wegzufiltern.
Den Widerstand zu Z-Diode/ADC kann man dagegen tatsächlich (in gewissen Grenzen) hochohmiger machen. Hilft eventuell auch, noch einen Widerstand zwischen Z-Diode und ADC zu schalten, im Datenblatt des MCP3208 stehen zwar keine Details zur Eingangsbeschaltung aber bei 4 kV ESD-Rating sind wahrscheinlich doch irgendwelche Schutzdioden verbaut und mit dem Widerstand hätte man dann einen zweistufigen Schutz.
Und noch ein Punkt: Ich gehe mal davon aus dass die Schaltung per Schutzleiter geerdet ist. Falls jemand die 230V am GND-Anschluss für den Temperatursensor anklemmt dann fließt der volle Kurzschlussstrom durch die Schaltung bis der LS und/oder FI abschaltet. Das sollte man beachten bei der Leiterbahnbreite auf der Platine und dem Kabelquerschnitt des Sensorkabels.
Ganz so einfach ist es nicht, wenn man die Widerstände um den Faktor 100
vergrößert dann ist auch der Messstrom und damit das zu messende Signal
um den Faktor 100 geringer, wird dann wahrscheinlich nicht mehr reichen
mit der Messgenauigkeit.
Genau so ist es.
Hilft eventuell auch, noch einen Widerstand
zwischen Z-Diode und ADC zu schalten
Kannst Du das etwas genauer erläutern, inwiefern das ggf. hilft? Was kommt dann noch an Spannung beim MCP an und was wäre die Konsequenz?
Ich gehe mal davon aus dass die Schaltung per
Schutzleiter geerdet ist.
Die Schaltung sitzt auf einer Niederspannungs-Platine. Die ist nicht geerdet. Der PTC-Sensor selbst ist nicht aus Metall und ist deshalb auch nicht geerdet. Oder was genau meinst Du?
Ich hole noch mal ein bisschen weiter aus, sonst fehlen vielleicht ein paar Infos.
Der MCP3208 hängt mit weiteren Komponenten auf anderen Platinen an einer gemeinsamen Spannungsversorgung (5V-Netzteil, galvanisch zum Netz getrennt).
Der MCP3208 kommuniziert per SPI mit einem µC.
Welche Fehlbedienung will ich absichern?
Dass jemand eine Seite des PTC an einen Leiter anschließt.
Dass jemand eine Seite des PTC an einen Leiter, die andere Seite an den Nullleiter oder GND anschließt.
Dass jemand beide Seiten des PTC an unterschiedliche Leiter anschließt (und ich dann dort 400V anliegen habe.
Was kann ich notfalls in Kauf nehmen?
Dass der PTC kaputt geht.
Notfalls, dass der MCP kaputt geht.
Was will ich absichern?
Dass weitere Komponenten, die mit dem MCP3208 an einer gemeinsamen 5V-Versorgungsspannung hängen (auf einer anderen Platine), kaputt gehen.
Dass der mit dem MCP3208 kommunizierende µC kaputt geht.
Vermutlich wäre eine Variante, die 4 SPI-Leitungen über Optokoppler zum µC zu trennen und den MCP3208 an ein ganz separates Netzteil zu hängen. Dann würden diese anderen Komponenten nichts von der Netzspannung abbekommen. Das Netzteil des MCP würde allerdings dann die 220V sehen. Das ist kein Trafo, sondern ein Schaltnetzteil von Meanwell. Da könnte man auf der Sekundärseite dann eine Z-Diode oder einen Varistor zwischen VCC (+5V) und GND schalten und in Serie eine Schmelzsicherung. Dann würde das Netzteil vielleicht auch noch heil bleiben. Keine Ahnung, wie Schaltnetzteile abgesichert sind.
Wäre das eine Lösung? Fehlen zum Verständnis noch Details?
Hilft eventuell auch, noch einen Widerstand
zwischen Z-Diode und ADC zu schalten
Kannst Du das etwas genauer erläutern, inwiefern das ggf. hilft? Was
kommt dann noch an Spannung beim MCP an und was wäre die Konsequenz?
Die Annahme ist dass der MCP eventuell eine Diode vom Eingang nach GND bzw. VCC hat, viele ICs haben so etwas. Ist leider nicht weiter spezifiziert im Datenblatt, kann man aber messen ob die Diode da ist. In dem Fall ist eine leichte Überspannung noch kein Problem wenn der Strom durch den Widerstand begrenzt ist, bei den meisten µC sind zumindest ein paar mA über die Schutzdioden kein Problem.
Wenn die Platine komplett galvanisch getrennt ist/potentialmäßig in der Luft hängt (und alles ordentlich isoliert ist), dann ist ein einpoliger Kontakt mit Netzspannung gar kein Problem, dann liegt eben das Potential der ganzen Platine auf 230V. Der zweipolige Fall ist da schon eher ein Problem, im schlimmsten Fall mit 2 Phasen also 400V. Da braucht man schon einen gewissen Aufwand an Schutzschaltung damit da nicht zu viel kaputt geht.
Vielleicht kann man das Problem aber auch ganz anders lösen indem man für den Sensor bewusst ein eher filigranes Kabel (z.B. 2x0.25 mm2 oder 2x0.35 mm2) und einen kleinen und offensichtlich nicht 230V-tauglichen Steckverbinder nimmt. Wenn das Sensorkabel nur da passt wo es hinsoll und durch die Wahl von Kabel/Steckverbinder auch dem letzten Grobmotoriker klar ist dass das auf jeden Fall nicht für Netzspannung gedacht ist dann ist so eine Verwechslung schon sehr unwahrscheinlich.
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