niedrige Wechselspannung galvanisch getrennt messen

[Michael G. (mjgraf)]

Hallo zusammen,

ich möchte die Ausgangsspannung eines Trafos (Größenordnung 9V nominal) 
mit einem Mikrocontroller messen/überwachen (Schätzeisen-Genauigkeit +/- 
0.5V genügt, +/- 0.2 V wären schön). Der Mikrocontroller kann über USB 
mit einem PC verbunden und auf diesem Weg geerdet sein; der Trafoausgang 
soll aber "freischwebend" bleiben. Die Messung muss also galvanisch 
getrennt erfolgen.

Aktuell fallen mir zwei Wege ein, das zu realisieren:

- Zu messende Spannung über einen Überträger (z.B. Reichelt NFU 1-1) 
auskoppeln, gleichrichten und messen. Vorteil: Einfach. Nachhteil: 
braucht vglw. viel Platz, ist vglw. teuer (und muss erst geliefert 
werden).

- Aus der Trafospannung mit Diode und 78L05 eine Hilfsspannung erzeugen, 
die einen ATtiny und einen Optkoppler versorgt. Der ATtiny misst die 
(gleichgerichtete) Trafo-Ausgangsspannung, und schickt das Ergebnis über 
den Optokoppler an den "Haupt-Mikrocontroller".  Vorteile: Klein(er), 
billig(er), alle Teile da. Nachteil: zusätzliche Komplexität.

Habe ich eine bessere Lösung übersehen?

Gruß & Dank
Michael

[LoSide (Gast)]

Beitrag "Lineare High-Side-Strommessung mit Optokopplern"

[Frank K. (fchk)]

Erstens: Wenn Du es genau haben willst und nur am Effektivwert 
interessiert bist, nimmst Du keine Diodenbrücke, sondern einen RMS-to DC 
Umsetzer. In Multimetern wird gerne der AD637 verwendet. Der gibt Dir 
unabhängig von der Wellenform stets den Effektivwert als positive 
Gleichspannung raus.

https://www.analog.com/media/en/technical-documentation/data-sheets/AD637.pdf

Zweitens: Die Gleichspannung misst Du dann mit einem SPI-ADC wie z.B. 
MCP3301 (13 Bit).

https://ww1.microchip.com/downloads/en/DeviceDoc/21700E.pdf

Drittens: Anbindung an einen PC isoliert per digitalem Isolator wie z.B. 
ISO7741 oder Si8641...

https://www.ti.com/lit/ds/sllsep4g/sllsep4g.pdf
https://www.silabs.com/documents/public/data-sheets/si864x-datasheet.pdf

... und Anbindung per USB via MCP2210:

https://www.microchip.com/wwwproducts/en/MCP2210

Damit brauchst Du keinerlei Firmware mehr, nur SOftware auf Deinem PC.

Die Genauigkeit hängt davon ab, wie gut Deine Filterung und wie sauber 
Deine analogen Spannungsversorgungen sind und wie gelungen Dein Layout 
ist.

fchk

[Michael G. (mjgraf)]

Danke für die Antworten!

> Erstens: Wenn Du es genau haben willst

Meine Anforderungen an die Genauigkeit sind nicht sonderlich hoch -- wie 
eingangs geschrieben: Schätzeisen-Genauigkeit +/- 0.5V genügt, +/- 0.2 V 
wären schön.

Ich habe hier immer wieder ältere Geräte mit älteren Netzteilen auf dem 
Tisch, bei denen ich weder Gerät noch Netzteil vollständig vertraue. Ich 
möchte deshalb eine Schaltung bauen, die
- ich zwischen Gerät und Netzteil schalten kann,
- die Spannung und Stromstärke überwacht und an einen PC herausschreibt, 
und
- wenn eins von beiden aus dem Ruder läuft, über ein Relais die 
Verbindung trennt

Die Messung muss deshalb nicht präzise sein, solange "zu hoch" und "zu 
niedrig" sicher erkannt werden.

Für die Strommessung würde ich einen Hall-Sensor ACS712 verwenden, 
bleibt nur noch die Spannungsmessung.

[Bernd (Gast)]

Michael G. schrieb:
> - ich zwischen Gerät und Netzteil schalten kann,
> - die Spannung und Stromstärke überwacht und an einen PC herausschreibt,
> und
> - wenn eins von beiden aus dem Ruder läuft, über ein Relais die
> Verbindung trennt
Wie wäre es mit einem passenden Labornetzteil?