Forum: Analoge Elektronik und Schaltungstechnik Wechselstromregler für konstante Scheitelspannung


von Sandro D. (sandro_d)


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Hallo Forum,

ich habe eine Schaltung zum Verbessern vorgesetzt bekommen, eine 
Wheatstone-Brücke, welche mit Wechselspannung arbeitet.

Diese funktioniert mit 50V-Wechselspannung, welche durch einen 
Transformator 
(http://www.distrelec.ch/Web/Downloads/_t/ds/120128_eng_tds.pdf?mime=application%2Fpdf) 
von der Netzspannung her transformiert wird. Dabei sollen Änderungen im 
Promillebereich gemessen werden können. Dies wird aber durch die 
inkonstante Scheitelspannung vom Netz verunmöglicht.

Ausser einer doppelten Transformation von 230V AC auf DC und dann zurück 
auf 50V AC konnte ich jedoch noch keine passende Lösung finden. Gibt es 
schlicht keine passive Schaltung, die eine „konstante Wechselspannung“ 
erzeugen kann? Oder habe ich falsch danach gesucht?

Einen schönen Tag und frohe Grüsse,
Sandro

: Bearbeitet durch User
von Lothar M. (Firma: Titel) (lkmiller) (Moderator) Benutzerseite


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Sandro D. schrieb:
> Gibt es schlicht keine passive Schaltung, die eine „konstante
> Wechselspannung“ erzeugen kann?
Muss diese "konstante" Wechselspannung unbedingt Sinusform haben?

Falls "nicht unbedingt", dann sieh den 
Beitrag "Re: Gibt es überhaupt einen AC Regler" an...

: Bearbeitet durch Moderator
von Werner H. (werner45)


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Eine geschickt dimensionierte Glühbirne (Dunkelrotglut) oder ein 
Eisen-Urdox-Widerstand können auch Wechselspannungen stabilisieren.
Ebenso ein großer LDR mit Glühbirnen-Beleuchtung.
Beide bei höherer Eingangsspannung als 50 V.

Ein Rechteck oder Dreieck mit nachfolgendem (LC) Filter.
Ein DAC mit festem oder geregelten Verstärker.

Gruß   -   Werner

von Dergute W. (derguteweka)


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Moin,

Mir fallen noch "Magnetische Konstanter" ein. Ist aber ziemlich 
oldschool und schwer und kann auch nicht wirklich ausregeln, eher nur 
die Schwankungen der Netzspannung verkleinern iirc.

Gruss
WK

von Matthias S. (Firma: matzetronics) (mschoeldgen)


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Auch eine kleine (Audio-) Endstufe mit AGC könnt man verwenden. 
Allerdings muss diese wieder mit DC gespeist werden. Als Eingang könnte 
man den Sinus vom Netz benutzen.

von Sicher (Gast)


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Fuer Aenderungen im Promille bereich muss die Spannung etwas besser 
stabilisiert sein. Dh ich wuerd sie auch gleich so erzeugen. Also 
Funktionsgenerator, OpAmp (zB APEX) und fertig.

von Messer (Gast)


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Sandro D. schrieb:
> eine Schaltung zum Verbessern

Was sollst Du verbessern?
Die Brückenspannung ist im Abgleich Null Volt, unabhängig von der 
Speisespannung, bei einer Ausschlagbrücke nicht.

von Andrew T. (marsufant)


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Sandro D. schrieb:
> Gibt es
> schlicht keine passive Schaltung, die eine „konstante Wechselspannung“
> erzeugen kann?

Passiv: mag. Konstanter, PTC (Glübirne,...)

aktiv: War in den 70ern mal angesagt: Wandel&Goltermann WS5  und 
Geschwister .-)
Ein paar Bauanleitungen (für 230V Stabi.) mit FET gab es auch (google: 
Pelka)

von Sandro D. (sandro_d)


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Hallo zusammen,

Vielen Dank für alle Eure Ideen und Inputs!

Passiv war falsch, ich meinte Schaltung ohne Mikrocontroller. Immerhin 
sitzt auch ein OpAmp in der Schaltung.

Die Wahrscheinlich unkomplizierteste Lösung scheint mir das Einbauen von 
zwei Spannungsreglern zu sein. Unkompliziert heisst, dass das bestehende 
Gehäuse verwendet werden kann und keine zusätzlichen „grossen“ Geräte 
dazukommen, wie bei einem externen Netzteil oder einem 
Funktionsgenerator oder auch einem Magnetkonstanter. Wobei bei einem 
Funktionsgenerator auch erst einer mit 50V Ausgangsspannung gekauft 
werden müsste.

Die Spannung muss keine Sinusform haben, Wechselspannung reicht. So wie 
ich das Datenblatt verstehe kann ich also die Scheitelspannung bei 48V 
begrenzen und somit die variablen Spitzen einfach auslassen. Je nach 
Testergebnis wird dieser Wert noch angepasst.

Die Schaltung misst die Wasserhöhe über den Wasserwiderstand mittels 
Ausschlagbrücke. Dabei soll auf einen Meter ein Höhenunterschied von 
einem Millimeter messbar sein. Das Grundprinzip funktioniert, einfach zu 
ungenau, und soll nun verbessert werden. Erste Kontrollmessungen haben 
die schwankende Scheitelspannung und hochfrequente Piks gezeigt, die es 
nun auszumerzen gilt mittels Filter. Ein Bild sagt mehr als tausend 
Worte, darum der aktualisierte Schaltkreis im Anhang. Die 
Widerstandswerte der Spannungsregler sind berechnet, die anderen 
ausgemessen. RM ist dabei der zu messende Wasserwiderstand.

Andrew T. schrieb:
> Ein paar Bauanleitungen (für 230V Stabi.) mit FET gab es auch (google:
> Pelka)
Hast Du vielleicht einen Link? Ich finde zwar Artikel über elektronische 
Schaltungen, jedoch keine, die 230V stabilisieren soll.

Frohe Grüsse,
Sandro

von Werner H. (werner45)


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Hallo Sandro!

Das Verfahren ist aber sehr unsicher!
Die Leitfähigkeit des Wassers (besonders Regenwasser) ändert sich sehr 
stark mit der Wasserqualität (gelöste Salze, CO2) und stark mit der 
Temperatur!
Etliche mm Fehler sind da gleich drin.

Besser wäre es, auf andere Verfahren zurückzugreifen, z.B:
Radar-, Ultraschall-Reflektion der Oberfläche.
Abkühlung eines eingetauchten, geheizten dünnen Drahtes (R-Messung)
Koaxial-Tauch-Kondensator (Kapazität oder Oszillatorfrequenz).

Suche mal nach "Füllstandsmessung", da gibt es sehr viele verschiedene 
Verfahren.

Gruß   -   Werner

von Sandro D. (sandro_d)


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Hallo Werner,

Das stimmt. Im Moment habe ich Wasser aus einem grossen Tank (1 mio l) 
zur Verfügung, das während einer Messreihe dieselbe Leitfähigkeit haben 
sollte. Im finalen Gerät soll dann auch noch ein Leitfähigkeitssensor 
und regelbare Potis Platz finden, um dies zu berücksichtigen.

Radar und Ultraschall fallen ins Wasser (;-)), da die Messung auch in 
dünnen Rohren funktionieren soll, bei denen die Radar- und 
Ultraschallwellen zu viele Interferenzen produzieren.

Sind die Messungen mit dem geheizten Draht und dem 
Koaxial-Tauch-Kondensator nicht auch Wassertemperatur- oder 
–salzgehaltabhängig?

Leider ist ein Wechsel der Messmethode keine Option, da explizit auf 
diese Art gefordert.

Danke für die Denkanstösse und einen schönen Nachmittag,
Sandro

von Sicher (Gast)


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Die praktische Methode, die bei Fluessen angewendet wird ist ein 
Druckschlauch. Dabei pumpt man mit einer Aquariumpumpe Luft in einen 
Schlauch, der im Wasser auf den Grund geht. Dort laesst man blubbern. 
Der Druck an der Pumpe entspricht der Hoehe. Diese Methode ist immun 
gegen alles was so anfaellt.

von Werner H. (werner45)


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Hallo Sandro!

Die Heizdrahtmessung hängt sehr wenig vom Salzgehalt ab, da die spez. 
Wärme von Wasser sehr hoch ist und nur wenig vom Salzgehalt abhängt, vor 
Allem im Vergleich mit Luft.

Die Dielektrizitätskonstante von Wasser ist ebenso sehr hoch, die 
Abhängigkeit vom Salzgehalt ist vermutlich auch gering, habe noch nicht 
nachgeforscht.
Der Mittelleiter muß isoliert und straff gespannt sein (geschichtetes 
Dielektrikum).

Beides geht auch in Heizöl.

Gruß   -   Werner

PS: @ Sicher:
Die Aquariumpumpe reicht nicht, die hört bei 1,5 m auf. Druckluft geht.

: Bearbeitet durch User
von Harald W. (wilhelms)


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Sandro D. schrieb:

> Leider ist ein Wechsel der Messmethode keine Option, da explizit auf
> diese Art gefordert.

Ich glaube nicht, das Du mit dieser Messmethode die von Dir
gewünschte Genauigkeit erreichen kannst.

von Sandro D. (sandro_d)


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Guten Morgen,

Ich behalte Eure Inputs im Hinterkopf. Never say never, vielleicht wird 
die Messmethode ja eines Tages geändert. Oder aber alle Assistenten 
müssen sich da einmal daran versuchen.

Die Messung wird für Modelle von Staudämmen, Flüssen etc. gebraucht, 
1,5m würden da schon reichen.

Mal schauen, was die neue Schaltung so rausholt, dann sehen wir weiter.
Einen schönen Tag und frohe Grüsse,
Sandro

von Harald W. (wilhelms)


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Sandro D. schrieb:

> Wechselstromregler für konstante Scheitelspannung

Es macht wenig Sinn, auf eine konstante Scheitelspannung zu regeln,
da sich diese durch Störimpulse immer wieder kurzfristig ändert.
Allgemein ist es ein Wechselspannungsregler grundsätzlich träge,
weil die Erfassung der Istgröße "Ausgangsspannung" schwierig ist.

von Lurchi (Gast)


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Die Messung über die Leitfähigkeit ist schon problematisch. Wenn es 
überhaupt einigermaßen von der Wasserqualitöt unabhängig sein so, müsste 
man schon 2 der Widerstände im Wasser habe, so dass der eine sich ändert 
und der andere fest bleibt. Damit könnte man die variable Leitfähigkeit 
wenigstens teilweise kompensieren - es bleibt aber die Möglichkeit, dass 
die Leitfähigkeit nicht überall gleich ist.

Bei der kapazitven Methode geht die genaue Leitfähigkeit bzw. DK des 
Wassers nicht so ein, die ist immer sehr groß gegen die von Luft. Das 
entspricht vor allem einer änderung der Fläche die wirkt. Das Problem 
ist aber ggf. bei nicht so sauberem Wasser ein Biofilm auf der 
Oberfläche - der kann die Messung verfälschen.

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