Messgerät Eingang galvanisch Trennen?
Ich bin gerade mit einem Gedankenspiel beschäftigt. Nämlich damit, ein Tischmultimeter zu realisieren, welches mittels Arduino gesteuert wird. Also nicht sowas popeliges wie in den ganzen YT videos gezeigt wird. sondern was "richtiges".
Zum Einen besitzt der Arduino schon einen 10bit AD Wandler, der bei 5V Versorgungsspannung von Haus aus schon bis 5mV erkennt. Mit einem OPV und ein bisschen Hühnerfutter sollte man eine (Niedrige) Eingangsspannung also schon recht hoch auflösen können.
Zum Anderen hat der Arduino genug "Rechenpower" um so Spielereien wie einen PC Anschluss sowie automatische "Messbereichswahl" (also Interne Umschaltung der Spannungsteiler) zu Steuern. (Vor allem dieser Teil reizt mich, da auch einfache Datenlogger schnell Sehr sehr teuer sind.)
Soweit so gut, was momentan mein Problem ist :
1.) um die größtmögliche Sicherheit zu gewährleisten wird es nötig sein, das Tischmultimeter galvanisch von der zu messenden Quelle zu trennen (oder... ich möchte ein Netzteil verbauen, da Batterien generell immer Samstags abends leer werden, wenn sonst keine mehr da sind.) (wenn ich etwa 600V Cat II erreichen möchte ? Wie Realisiert man das am besten (auch für DC?)? Trennverstärker kosten ja Unsummen ...
2.) eine Automatische Messbereichswahl wollte ich über ein Paar verschiedene Spannungsteiler + Relais Realisieren. (weil wegen Trennung) ist das eine brauchbare idee? oder könnte die Kontaktabnutzung (nennenswerte) Fehler verursachen ?
--> Ja ich weis das man solche Geräte "einfacher und billiger" fertig bekommt. aber das ganze soll ja ein Selbstbauprojekt werden.. Ja ich weis auch "Strom ist böse" Aber mein technischer Hintergrund sollte mehr als ausreichend sein um damit "gefahrlos" umgehen zu können.
Danke schonmal für eure antworten
4 Antworten
Auch CAT II Messgeräte besitzen keine Trennung zwischen dem Eingang und dem ADC und der Auswertung. Bei teuren Profi-Geräten gibt es eine optische Kopplung um dann die Daten vom multimeter lesen zu können.
Der Eingang am Strom-Messkreis wird über eine superschnelle Sicherung geschützt. Weil der Shunt meist weniger als 1 ohm hat, fällt dann dort keine hohe Spannung die den ADC zerstört. Zusätzlich ist das noch mit einer Diode oä abgesichert.
Der Spannungseingang ist komplizierter. Hier sichern Dioden und Varistoren den Eingang ab. Wie man das macht ohne die Messung zu verfälschen ist hohe Kunst.
Wichtiger als den ADC zu sichern ist es den Nutzer zu schützen!
Zu1 Es hat gute Gründe warum genaue Trennverstärker nicht billig zu haben sind. Die galvanische Trennung solltes du zwischen den AD-Wandler und dem Eingang des Prozessor verwirklichen. Da wäre ein Ardolino nicht meine erste Wahl.
Zu2 Gute Relais mit Goldkontakten funktionieren gut wenn sie keine hohen Ströme schalten.
Gutes Gelingen wünscht dir diroda
Hier sind die Grundlagen der galvanischen Trennung ganz gut beschrieben:
http://www.wikiwand.com/de/Galvanische_Trennung
Du kannst es mit FM-Modulation machen:
Hier mal ein Beispiel mit Erklärung und benötigten Bauteilen:
https://wikivisually.com/lang-de/wiki/Trennverstärker
Viel Erfolg!
Und hier auch beschrieben in deutsch
https://www.elektronik-kompendium.de/public/schaerer/isoamp1.htm
nunja .. das möchte ich glaubich garnicht wissen :D spezialteile sind nie billig... vor allem nicht wenn ich als Privatperson nur 1 davon brauche...
Was mir eher noch einleuchtet ist einen externen AD Wandler zu benutzen, welcher I²C kann und dann den Bus zu trennen vom Arduino
Hast du die Seite denn gelesen?
https://www.elektronik-kompendium.de/public/schaerer/isoamp1.htm
Zitat:
Der HCNR200 und HCNR201 gibt es bei Farnell für nur 3.65 Euro, bzw 4.04 Euro (Einzelstück) bei relativ grosser Lagerhaltung (01.2013).
Jetzt ca. 5 Euro für 1 Stück, ist doch nicht zu viel. Preis ist verschieden je nach Ausführung (Toleranz, ...) und Bestellmenge.
Hier bekommst du ihn: http://de.farnell.com/search?st=HCNR201
Viel Spaß!
Denkanstoß:
Bedienknöpfe, PC-Schnittstelle, Netzteil ect galvanisch von der Arduino abkoppeln anstatt die Messstelle vom Arduino.
Wäre zumindest der leichtere Weg, wie eine galvanische Trennung der Messstelle... Ist jedoch die Frage, welche Bauteile (Optokoppler ect) die sichere galvanische Trennung nach CAT II gewährleisten. Die Kurzschlussfestigkeit des Eingangs über eine entsprechend Leistungssicherung ist ja weniger das Problem. Und das umsetzen der PC-Verbindung mit galvanischer Trennung wird eine kleine Herrausforderung...
Sonst bleibt eig nur einen ext A/D-Wandler und diesen galvanisch getrennt von der Arduino... Mit dem internen A/D-Wandler wird es schwierig... Gerade wenn DC gemessen werden soll.... Da fällt mir so kein Lösungsweg ein...
DC Spannungsmessung kann man doch über einen spannungsteiler realisieren. DC Strom über einen Shuntwiderstand.
lg, Anna
Der Spannungsteiler an sich, ist denke ich nicht das Problem. Die Umschaltung ist ja auch über Relais vorgesehen, so wie ich das verstanden habe. Außerden noch ein guter Varistor zwischen Sicherung und Arduino, und dder Transientenschutz bis 2500V (bei 300V Messbereich) ist gegeben...
Ich denke, die Befürchtungen sind eher die, das beim messen evt mal auf dem Massepotential der Arduino 230V Phase liegen (Nicht umsonst soll es wohl CATII werden). Und die Arduino hat glaube ich keinen galv getrennte Schnittstelle.Masse ist dann geerdet. Ist dann der PC verbunden, macht es einen Blitz und das wars...
Dem kann man noch entgehen, wenn man unbedingt alle zu messenden Geräte über einen Trenntrafo anschaltet. Dann sind die Messstellen galv vom Netz getrennt und es ist egal, welchen Bezugspunkt mir die Arduino in die Geräte schleift und ggf auch erdet...
Hier ist ein Optokopler HCNR200 oder HCNR201 von HP
der mit OPV arbeiten kann. Mit OPV kennst du dich ja aus 👍!
Dort sind auch mehrere Beispielschaltungen, je nach Anspruch (wie soll es denn sein? schnell oder präzise, ...) mit "Hühnerfuttter" wie du es nennst, aufgezeigt!
http://pdf.datasheetcatalog.com/datasheet/hp/HCNR200.pdf
Was der kostet, kannst ja selber google!