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Thema: 230V Wechselspannung und Strom mit nicht differnziellem AD-Wandler messen

  1. #1
    Erfahrener Benutzer Begeisterter Techniker
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    230V Wechselspannung und Strom mit nicht differnziellem AD-Wandler messen

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    Hallo ...

    Ich baue einen Regler für einen Generator 400V 50Hz weil diese Industrieregler dauernd kaputt gehen. Der letzte ist dabei auch noch in Brand geraten ... Meine Lösung bekommt wie immer einen Controller (z.B. Arduinio Nano) damit man gleich Plausibilitätsprüfungen machen kann und bei Problemen das Gerät abstellen. Das ist allemal besser als einen Brand zu riskieren. Das man die Finger nicht an die Strom führenden Leitungen halten soll wenn das Gerät läuft ist mir bekannt ...

    Den Teil aus der Versorgungswicklung für die Erregerspannung eine Gleichspannung zu machen und den Strom durch die Erregerwicklung mit einem Mosfet zu regeln funktioniert schon. Was mir Probleme bereitet ist die Spannungsmessung an den drei Phasen. Ich würde die gerne als Kennlinie Messen also nicht Gleichrichten und die drei Phasen einzeln. 230V kann man ja leicht mit einem Spannungsteiler reduzieren. Das ändert aber nichts an der Wechselspannung. Kann man das mit einem Kondensator Koppeln und einem weiteren Spannungsteiler der das auf die Mitte der Gleichspannung (Controller Versorgung) anhebt?
    Klar das hat keine Galvanische Trennung das fasst aber auch keiner an im Betrieb.
    Oder gibt es da überhaupt eine besser Idee?

    Ich habe versucht Beispiele im Netz zu solchen Messungen zu finden die nehmen alle einen Gleichrichter. Oder Trafo mit Gleichrichter wegen der Galvanischen Trennung. Das würde reichen für die Regelung ich hätte aber wie gesagt gerne den Sinus Verlauf selbst gemessen um den Bewerten zu können. Das gleiche für den Strom. Da wäre evtl. so ein Hallstromsensor eine gute Möglichkeit.

    Grüße
    Alexander

  2. #2
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    Hallo
    isolierte Messung der Netzspannung ist schon der richtige Weg. Auf dem Netz sind auch einige Störungen unterwegs, die ohne galvanische Trennung evtl deinen uC abstürzen lassen. Strommessung via Hallsensor ist schon ok. Bei der Spannungsmessung ist ein Trafo zwar auf dem ersten Blick ok, die Frage ist, wie du das Problem der Phasenverschiebung siehst. Ein kleiner Netztrafo ohne Last verbiegt den Sinus und du hast eben ne ordentliche Phasenverschiebung. Wenn die nicht stört geht das schon, aber vermutlich wirst du testen müssen, welcher Netztrafo geeignet ist. Je kleiner desto schlimmer die Verbiegung des Sinus. Alternative wären Trenn- oder Isoverstärker.
    z.B.
    https://www.ti.com/lit/ds/symlink/is...oogle.com%252F

    Gruß
    Gerhard

  3. #3
    Erfahrener Benutzer Begeisterter Techniker
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    Wenig Phasenverschiebung wäre schon gut. Weil man dann besser/richtiger die Last die gerade geliefert werden muss berechnen kann.

    Der Trennverstärker ist schon eine schöne Lösung aber die kosten doch ein bisschen viel. Wobei mich mehr stört das es ein Bauteil ist das ich dann zusätzlich auch haben muss um schnell reparieren zu können. Ein paar Widerstände und Kondensatoren findet man da leichter ...

    Ich versuche ob ich da eine Lösung selber aufbauen kann ohne Trafo und Trennverstärker. Gegen die Störungen kann man ja Filter einbauen. Damit sollte es der uC dann schon vertragen können.

  4. #4
    Erfahrener Benutzer Roboter Genie Avatar von White_Fox
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    Schau mal hier:
    https://www.st.com/content/ccc/resou...DM00284856.pdf

    Seite 62, den OPV unten links. Im Prinzip werden zuerst beide Netzpotentiale mit einem absurd hohen Vorwiderstand (jeweils 3x470kΩ) belegt. Dann wird ein Eingang des OPVs mittels Spannungsteiler auf die halbe Eingangsspannung gelegt, und der OPV hält von der anderen Seite her dagegen. Am Ende sieht das Signal so aus: Keine Netzspannung -> mittlere Betriebsspannung am Ausgang des OPV, Scheitelpunkt der positiven Halbwelle -> OPV liefert eine Spannung irgendwo in der Nähe von 0V, negative Halbwelle -> OPV liefert eine Spannung irgendwo in der Nähe von 3,3V.

    Die Schaltung funktioniert recht gut, wie ich aus eigener Erfahrung sagen kann, und wie du den Phasenwinkel im Netz bestimmst, da gibt es auch eine sehr gute Verfahrensbeschreibung in dieser PDF.

  5. #5
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    Das sieht gut aus was die da gemacht haben. Nur bei dem OP würde ich gerne einen anderen nehmen weil ich den schon an anderer stelle auch verwende. Ich konnte jetzt nicht wirklich was sehen das dagegen spricht. Hier mal Links zu den beiden.

    Der aus dem Dokument: https://www.mouser.de/ProductDetail/...ZgO%2FeQ%3D%3D
    Den ich habe: https://www.mouser.de/ProductDetail/...nZg6iSVw%3D%3D

    Den Vergleich direkt zu verlinken habe ich nicht hin bekommen aber man muss nur bei beiden Seiten den Hacken setzen dann bekommt man den Produktvergleich angezeigt. Ich hoffe das hilft falls jemand das anschauen will.

    Bei einem Oszilloskop hat man doch das gleiche Problem beim Messen von Wechselspannungen wie lösen denn die das.

  6. #6
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    Ein anderer OPV sollte kein Problem sein.


    Zitat Zitat von alexander_ro Beitrag anzeigen
    Bei einem Oszilloskop hat man doch das gleiche Problem beim Messen von Wechselspannungen wie lösen denn die das.
    Da gibt es viele Möglichkeiten. ADCs mit differentiellen Eingängen, analoge Vorverstärker die einem den Pegel geradeziehen, ...

  7. #7
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    Ja differentielle ADC sind auch eine gute Sache aber die haben die meisten Controller nicht. Gut dann machen die das auch nicht wirklich anders. War nur so eine Idee ...

  8. #8
    Erfahrener Benutzer Roboter Genie Avatar von White_Fox
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    Naja, ich denke nicht daß man das in (guten) Oszilloskopen direkt so bauen würde. Für Netzspannung ist das ok, aber für eine Analogeingangsstufe zum präzisen und schnellen Messen ist das nix. Einerseits wäre die Eingangsimpedanz dann doch etwas gering, sind ja nur <3MΩ, gute Oszilloskope haben 10MΩ. Dafür verrauschen die vielen Widerstände aber alles.

  9. #9
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    Das war jetzt nicht so im Detail gemeint. Nur so vom Prinzip Analoge Eingangsstufe und je nach dem einen normalen oder differentiellen AD-Wandler. Ich würde ja für genauere Messungen eher zu einem differentiellem AD-Wandler greifen. Wobei mein Problem ja eher den Analogen Teil betrifft. Der oben genannte Trennverstärker ist zwar recht gut aber auch eher nicht für Oszilloskope gedacht.

  10. #10
    Erfahrener Benutzer Begeisterter Techniker
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    Die Schaltung habe ich jetzt so nach gebaut. Das funktioniert vom Prinzip auch nur das am Ausgang das eher ein Rechteck mit runden Ecken ist und weniger ein Sinus. Das sieht am Eingang wo die zwei Dioden sind schon weniger wie ein Sinus aus.

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