Gleichzeitige Spannungsversorgung und Spannungsmessung über ein AC/AC 230V/9V Netzteil

[Erik (Gast)]

Hallo,

ich möchte über ein 230VAC/ 9VAC Spannungswandler sowohl eine 
Spannungsmessung, als auch die Versorgung meines µC-Boards realisieren.

Hinter dem Spannungswandler befindet sich zum einen das Netzteil( Es ist 
so aufgebaut wie im Anhang zu sehen) zur generierung einer 5V 
Gleichspannung.

Parallel dazu befindet sich ein Spannungsteiler (560k - 16k)dessen 
Ausgang an einen ADC geschaltet ist.

Problem:
Sobald ich das Netzteil hinzuschalte wird das Spannungssignal am ADC 
Eingang verzerrt. Das Signal besitzt dann Spitzen auf den negativen 
Amplituden, so ähnlich wie im Anhang zu sehen. Außerdem wird die 
positive Amplitude kleiner(scheint so als wäre ein negativer Offset 
hinzugekommen).

Kennt jemand eine möglichst einfache Lösung für dieses Problem?

MfG
Erik

[Kurt B. (kurt-b)]

Erik schrieb:

>
> Parallel dazu befindet sich ein Spannungsteiler (560k - 16k)dessen
> Ausgang an einen ADC geschaltet ist.
>
> Problem:
> Sobald ich das Netzteil hinzuschalte wird das Spannungssignal am ADC
> Eingang verzerrt. Das Signal besitzt dann Spitzen auf den negativen
> Amplituden, so ähnlich wie im Anhang zu sehen. Außerdem wird die
> positive Amplitude kleiner(scheint so als wäre ein negativer Offset
> hinzugekommen).
>
> Kennt jemand eine möglichst einfache Lösung für dieses Problem?
>

Der Gleichrichter ist nur während der Spitzen leitend, das kann der 
Innenwiderstand des Trafos nicht ausmerzen.
Lösung: ein kleiner Trafo der nur für die Messung dient, belastet mit 
einem R.

 Kurt

[Route_66 H. (route_66)]

Erik schrieb:
> Parallel dazu befindet sich ein Spannungsteiler (560k - 16k)dessen
> Ausgang an einen ADC geschaltet ist.

Hallo!
Wo liegt dann die Masse des ADC? Auch an diesem Spannungsteiler oder an 
der 5V-DC-Schiene?

[Oliver R. (orb)]

Zeichne Deinen Spannungsteiler doch mal in den Schaltplan ein und sieh 
Dir mal genau an, wo da Masseverbindungen sind. Wenn die Bezugsmasse für 
Deine Messung vor dem Gleichrichter, die Masse für die Schaltung aber 
dahinter ist schicks Du den halben Gleichrichter in den Urlaub.

[Erik (Gast)]

> Wo liegt dann die Masse des ADC?

> Wenn die Bezugsmasse für
> Deine Messung vor dem Gleichrichter, die Masse für die Schaltung aber
> dahinter ist schicks Du den halben Gleichrichter in den Urlaub.

Ich habe hier nochmal meine Zeichnung ergänzt.
Da der ADC (integiert in Kinetis-M µC) differentiell arbeitet, 
kontaktiere ich die Masse des Kinetis-M µC bei der Spannungsmessung 
nicht. Demnach sollte es dabei keine Probleme geben, oder doch?


> Der Gleichrichter ist nur während der Spitzen leitend, das kann der
> Innenwiderstand des Trafos nicht ausmerzen.

Was genau hat der Innenwiderstand des Trafos damit zu tun?
Und warum bleiben die positiven Amplituden vollkommen unberührt? Die 
negativen Amplituden werden hingegen verzerrt.
(Normal sind negative und positive Amplituden bei etwa +-400mV. Nach 
hinzuschalten des Netzteiles sind die negativen Amplituden dann bei etwa 
-600mV und es enstehen diese (Doppel-)Spitzen.)

MfG
Erik

[Jonas Biensack (Gast)]

Was ein Murks...

Gruß Jonas

[Kurt B. (kurt-b)]

Erik schrieb:

>
> Was genau hat der Innenwiderstand des Trafos damit zu tun?
> Und warum bleiben die positiven Amplituden vollkommen unberührt? Die
> negativen Amplituden werden hingegen verzerrt.


Du legst eine -Spannung an den ADC an, das kann der ev. nicht.

 Kurt

[Erik (Gast)]

> Was ein Murks...

OK.
Wie kann man das besser lösen? Sind unbedingt zwei Trafos erforderlich 
oder gibt es auch eine Lösung bei der ich nur den einen Trafo ans Netz 
anschließen muss?

MfG
Erik

[Marc V. (Firma: Vescomp) (logarithmus)]

Erik schrieb:
> Außerdem wird die
> positive Amplitude kleiner(scheint so als wäre ein negativer Offset
> hinzugekommen).

 Die Verzerrung kommt vom Spannungsabfall an der Graetz-Brücke.
 Masse ist damit um etwa 0.7V angehoben, ADC kriegt negative Impulse
 um 0.7V 'negativer' und positive um 0.7V kleiner.

[Schaulus Tiger (Gast)]

Wie genau muss das werden? Weil, messen kann man mit nur einem Trafo 
nicht. Dein Messergebnis hängt immer von der Stromaufnahme deiner 
Schaltung ab (durch den Innenwiderstand des Trafos). Ein Trafo mit 2 
getrennten Wicklungen hilft auch nicht, der Fehler wird nur etwas 
kleiner.

Mal angenommen, die Stromaufnahme wäre konstant. Dann könntest du den 
Mittelwert der Spannung am 470u-Elko messen. Das ist viel 
übersichtlicher / einfacher als die jetzige Schaltung und genauso 
(un)genau.

Theoretisch könnte man den Strom messen und den Spannungsabfall im Trafo 
rausrechnen. Noch theoretischer könnte man nur abtasten, wenn kein Strom 
durch den Gleichrichter fließt, also so +/-20 Grad um den Nulldurchgang 
herum.

Wahrscheinlich muss man in jedem Fall jedes Gerät einzeln abgleichen, 
Netztrafos sind ja keine Spannungswandler (oder wie weit streuen die?).

[Carsten R. (kaffeetante)]

Erik schrieb:
> Was genau hat der Innenwiderstand des Trafos damit zu tun?

Du hast Dort einfach keinen sauberen Sinus mehr, da der Trafo über 
Gleichrichter+Stützkondensator niederohmig impulsartig mit einer spitzen 
Stromnadel belastet wird. Der Trafo kann dem nicht ganz folgen.

Zum Schaltplan:

Du hast -ADC_1 ohne Vorwiderstand mit dem Teil vor dem Gleichrichter 
verbunden. Dummerweise liegt Spannung genau im Scheitelpunkt um eine 
Diodenspannung jenseits des Bereiches vom Stützkondensators. Der µC 
hängt aber zwischen den Potentialen das Gleichrichters.

Nun passiert folgendes:

Die Schutzdiode im µC versucht das Schlimmste zu verhindern. (Allerdings 
fehlt ihr der Vorwiderstand zur Strombegrenzung.) Die hat selber auch 
einen Spannungsabfall. Im Bereich Masse ist der resultierende 
Unterschied vergleichsweise gering. Im Bereich Vcc sorgt aber der 
Spannungsregler für einen gewissen Abstand zur maximalen Spannung. Dann 
kommt noch die Diodenspannung des Gleichrichters hinzu. Und das liegt 
dann auf dem ungeschützten -ADC_1-Pin. Was dort ankommt ist zeitwelig 
weit außerhalb des zulässigen Bereiches für den µC. Das muß zu Störungen 
und Verzerrungen führen. Da liegt zeitweilig Spannung jenseis von Vcc 
an. Und dann mißt du differentiell, während ein Bezugspunkt stärker 
gestört ist als der Andere. Je nachdem wie herum du auswertest ist das 
Ergebnis gestört.