Forum: Mikrocontroller und Digitale Elektronik Netzsicherung für Labor


von Mathiable (Gast)


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Guten Tag

Seit ich gestern im Gehäuse meines neusten Projektes versehentlich ans 
Netz gefasst habe, habe ich meine frühere Idee von einer 
Netz-Schutzschaltung wider aufgegriffen. Auch will ich bei nicht 
getrennten Systemen nicht au mein Oszilloskop verzichten.
Das Ding beinhaltet einen 1:1-Trenntrafo, Netzfilter, Strommessung und 
besonders eine digitale superflinke Sicherung.
Diese möchte ich mit der 5A Version des ACS712 (Hall Strommesser) 
realisieren. Dieser soll eine mindest Bandbreite von 50 kHz haben, ich 
begnüge mich aber mit 2 kHz.
Das analoge Ausgangssignal des ACS712 wird in einem Mikrocontroller über 
eine im ROM gespeicherte Tabelle quasi auf den DC-Strom hochgerechnet. 
Übersteigt der Strom den Wert, den man an einem Potenziometer 
eingestellt hat, löst sich das SSR-Relais (normale sind vermutlich zu 
träge). Durch Drücken eines Tasters wird diese wider eingeschaltet, oder 
eben nicht.
An einem 2x16 Zeichen Display soll die momentane Leistung, sowie Peaks 
angezeigt werden.
Dafür habe ich kurz ein Blockdiagramm gezeichnet, um das 
Funktionsprinzip visuell zu zeigen.

Ich komme mit dem Plan nun zu euch, da ich wissen möchte, ob ich 
irgendwo Überlegungsfehler gemacht habe, ob es überhaupt sinnvoll zu 
realisieren ist, ob es noch Ergänzungen gibt, ob das bezahlbar schon 
fertig existiert, usw.

U.A. weil ich auch mit Kondensatornetzteilen arbeite, würde ich auch 
gerne die Netzspannung am Oszilloskop überwachen (ich vertraue den 
Viechern noch nicht ganz). Kann ich nach dem Trenntrafo ein hochohmiger 
Spannungsteiler anbringen, oder ist auch dann noch ein kleiner Trafo zu 
empfehlen?

Ich danke im Voraus für die Unterstützung.

von Erich (Gast)


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Eine
>Netz-Schutzschaltung
???

Du willst also das Netz schützen, vor den Auswirkungen deiner 
Experimente?

Gruss

von Mathiable (Gast)


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>Du willst also das Netz schützen, vor den Auswirkungen deiner
>Experimente?

Unter anderem, ja ;-)

Bei einem Kurzschluss will ich nicht, dass der Computer und andere 
Hardware abschmiert, gleichzeitig möchte ich meine Hardware besser 
schützen, als es eine FI machen würde, sprich schnellere Reaktionszeit 
bei kleinerer Leistung. Damit ich aber nicht für jedes meiner Geräte 
andere externe Sicherungen anbringen muss, möchte ich eine variabel 
einstellbare Sicherung, die mir auch gleich anzeigt, wie schlimm der 
Fehler war.

von Stefan (Gast)


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Wenn Duein Oszilloskop an den Ausgang des Trenntravos anschließt, ist 
deine Netzspannung nicht mehr Potentialfrei, da das Oszilloskop geerdet 
ist.

Wenn Du eine Superflinke Sicherung verwendest, wird die immer sofort 
rausfliegen, sobald Du irgendein Gerät mit Kapazitiver Last einschaltest 
(also praktisch alle).

Warum willst Du den Sensor mit einer Bandbreite von 50kHz abfragen, 
obwohl die Netzfrequenz 50Hz beträgt?

Im ersten Satz hast Du erwähnt, dass es um versehentliches Anfassen 
einer Spannungsführenden Leitung ging. Dein Ansatz schützt das Stromnetz 
vor Überlast, aber nicht die Person.

Um Personen zu schützen, verwendet man FI-Schalter. Gibt's in jedem 
Baumarkt und ist seit einigen Jahren für Badezimmer Pflicht. Diese 
Automaten machen etwas GANZ anderes, als Dein Schaltungsentwurf.

http://de.wikipedia.org/wiki/Fehlerstromschutzschalter

von MaWin (Gast)


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Solid-State Relais trennen nicht wirklich,
und echte Relais können zweipolig abschalten.
Als Stromsensor würde ich einen Stromtrafo verwenden.
Zur Abschahtung eine saubere direkt analoge Lösung.
So machen des kleine FI-Zwischensteckdosen.
Die könnte man natürlich auch umbauen.

von Helmut L. (helmi1)


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Bist du sicher das dein SSR den Kurzschlussstrom sicher abschalten kann?
Ich ware mir da nicht so sicher. Wenn du Pech hast ist das SSR eher ein 
leitender Klumpen geworden. Es hat schon seinen Grund warum Halbleiter 
nicht als trennende Elemente zu gelassen sind sonder nur Stabile 
Kontakte. Und mit 2 KHz brauchst du ohnehin nicht zu messen. Ein SSR 
macht fruehsten nach dem naechsten Nulldurchgang wieder auf. Und der 
kommt bei 50 Hz alle 10ms.

von Mathiable (Gast)


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Danke erstmals für die schnellen Antworten.

>Warum willst Du den Sensor mit einer Bandbreite von 50kHz abfragen,
>obwohl die Netzfrequenz 50Hz beträgt?
50 Hz sind für superflinke Sicherungen viel zu langsam. Desswegen wird 
der eingelesene Wert auch mittels Tabelle (entspricht quasi einer 
invertierten Sinus Kurve) umgerechnet, damit ich in jeder Situation den 
ungefähren Effektivwert herauslesen kann. Besonders auf Peaks muss ich 
achten, mit 50 Hz habe ich nur einen Durchschnittswert. Nebenbei ist 
meine Bandbreite 2 kHz (alle 500us), 50kHz würde meines erachtens nach 
keinen grossen unterschied machen.

>Wenn Du eine Superflinke Sicherung verwendest, wird die immer sofort
>rausfliegen, sobald Du irgendein Gerät mit Kapazitiver Last einschaltest
>(also praktisch alle).
Da ist allerdings was drann. Das könnte aber Softwaremässig gelösen 
werden, indem es Kurz nach einschalten mehr Toleranz bietet. Und die 
Schmelzsicherung wird dann eben nur eine Flinke.

>Im ersten Satz hast Du erwähnt, dass es um versehentliches Anfassen
>einer Spannungsführenden Leitung ging. Dein Ansatz schützt das Stromnetz
>vor Überlast, aber nicht die Person.
Das ist mir natürlich bewusst. Die Gefahr sinkt aber mit getrenntem 
Netz.

>Um Personen zu schützen, verwendet man FI-Schalter.
Das Verwendete Netzt habe ich bereits mit einer zusätzlichen FI 
ausgerüstet. Was im Haus installiert ist, weiss ich gerade nicht 
auswendig, denke aber LS-Schalter.
Die bieten aber keinen richtigen Harwareschutz, besonders nicht bei 
kleinen Leistungen.

>Als Stromsensor würde ich einen Stromtrafo verwenden.
>Zur Abschahtung eine saubere direkt analoge Lösung.
Ich sehe gerade keine konkrete Vorteile gegenüber einer digitalen 
Lösung, neben der Zuverlässligkeit. Für den Worst-Case habe ich ja noch 
eine Schmelzsicherung.

>Bist du sicher das dein SSR den Kurzschlussstrom sicher abschalten kann?
>Ich ware mir da nicht so sicher. Wenn du Pech hast ist das SSR eher ein
>leitender Klumpen geworden. Es hat schon seinen Grund warum Halbleiter
>nicht als trennende Elemente zu gelassen sind sonder nur Stabile
>Kontakte. Und mit 2 KHz brauchst du ohnehin nicht zu messen. Ein SSR
>macht fruehsten nach dem naechsten Nulldurchgang wieder auf. Und der
>kommt bei 50 Hz alle 10ms.
Ich denke langsam ich muss mich von der Superflinken Sicherung auf AC 
Seiten trennen. Ich werde wohl auf AC Seiten nur eine Flinke machen und 
DC seitens ein Superflinkes equivalent bauen. Das dürfte wohl auch etwas 
zuverlässiger sein.
Dann wird hier wohl doch ein normales Relais verwendet.
Die Auswertung möchte ich aber in etwa beibehalten. Schreit fast nach 
experimentieren. Oder sieht irrgend jemand noch weitere Probleme?

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