Hallo, ich möchte ein Oszilloskop mit einem Arduino Nano als Messsystem bauen. Da ich bis zu 230V bzw. 400V (2 Phasen bei Drehstrom) messen können möchte brauche ich ein Potentiometer (Geplant ist 1MOhm) um die Eingangsspannung auf die maximal 5V zu regeln. Da dieses Potentiometer im Zweifel auf Phase liegt möchte ich es natürlich nicht per Hand steuern sondern idealerweise über den Arduino (der bekommt die einzustellende Höhe des Widerstandes von einem weiteren Arduino, der über einen Optokoppler galvantisch getrennt ist). Da bei Digitalpotis die beiden Kreise nicht galvanisch getrennt sind, fallen diese, soweit ich gesehen habe, weg. Allerdings habe ich auch kein Motorpoti gefunden, dass für solche Fälle geeignet ist. In einem anderen Beitrag (Beitrag "Mikrocontroller statt 230V Poti") wurde bei einem ähnlichen Fall ein Optokoppler empfohlen, der ist mir allerdings nicht linear genug (ich würde gerne die Ansteuerung des Nano gleichzeitig als Normierung für meine dargestellte Kurve nutzen ohne den tatsächlich eingestellten Widerstand nochmal extra messen zu müssen) und würde natürlich zu einem stark variablen Eingangswiderstand des Oszilloskops führen (das würde ich idealerweise auch vermeiden wollen). Kennt jemand ein passendes Bauteil bzw. hat noch eine andere Idee? Vielen Dank im Voraus
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WTux schrieb: > Da ich bis zu 230V bzw. 400V (2 Phasen bei Drehstrom) messen können > möchte brauche ich ein Potentiometer Das kann ich nicht nachvollziehen. Zeichne mal in einen Schaltplan, wie du dir das vorstellst. Ich glaube aber fast, die Lösung deiner Aufgabe sieht anders aus...
WTux schrieb: > Da ich bis zu 230V bzw. 400V (2 Phasen bei Drehstrom) messen können > möchte brauche ich ein Potentiometer (Geplant ist 1MOhm) um die > Eingangsspannung auf die maximal 5V zu regeln. Wie willst du damit vernünftig etwas messen können. Dazu müsstest du jederzeit den am Poti eingestellten Wert GENAU kennen und auch noch das Poti gegen Fehlbedienung absichern. Was spricht gegen einen Tastkopf, der für solche Aufgaben konzipiert ist?
Angehängte Dateien:
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Skizze1.png
5,4 KB
Vielen Dank für die schnellen Antworten, ich habe mal eine vereinfachte Skizze angehängt (Für die negativen Spannungen habe ich noch einen Offset vom GND, der ist hier aber nicht von Bedeutung). Es geht um das Potentiometer RV1, das einfach einen Spannungsteiler darstellt. Über dieses kann ich den Spannungsbereich einstellen, der an A0 anliegt Lege ich außen zum Beispiel maximal 100V an, dann muss 2->3 5kOhm betragen. Ich denke, was ich nicht richtig zum Ausdruck gebracht habe ist, dass ich diesen Wert einmal einstelle (Wie bei einer Messbereichseinstellung beim Multimeter) bevor die Messung beginnt, ich will den Widerstand nicht während der Messung nachregeln.
Da kommt auf jeden Fall kein Poti an 230Volt. Die hohe Eingangsspannung wird zunächst mal mit einem Spannungsteiler aus Festwiderständen in einen gemütlicheren Level gebracht. Wenn man mag, kann dann ein Poti dahinter, oder auch den unteren R des Spannungsteilers bilden. Wie damit dann allerdings genaue Messungen möglich sein sollten, ist nicht ganz klar...
Jetzt erst den Schaltplan gesehen. Da kann ich nix mehr dazu sagen und bin raus...
Ein Oszilloskop mit einem arduino? Dem arduino fehlt jedwene Beschaltung um analoge Signale linear zu verstärken oder abzuschwächen, er hat keinen Hardware trigger und zumindest die interne Referenz ist auch nicht so genau. Und bedenke auch das das komplette layout so ausgelegt werden muss, das das signal möglichst rauschfrei am ad Wandler ankommt. Selbst dann ist aber nicht mehr als NF darstellbar, da die max. sample rate des AD nicht mehr hergibt. Um es kurz zu sagen: Diese "Oszilloskope" mit arduino,display und einfacher Eingangsstufe sind nur brauchbar, wenn das Eingangssignal im NF Bereich liegt und nur grob beurteilt werden soll. Aber wenn du das trotzdem bauen willst, ist ein Spannungsteiler aus festen Widerständen die bessere Wahl . damit teilst du die Spannung z.b. im Verhältnis 1:400 runter. Besser noch ein kleiner trafo als übertrager, der galvanisch trennt. Nachfolgend dann ein OPV um die negative Halbwelle im mess signal in den positiven Bereich anzuheben da der ad Wandler eine positive Spannung braucht Bedenke bitte das die Schaltung auf netzpotential liegt und jede Berührung während der Messung Lebensgefahr bedeutet.
WTux schrieb: > Ich denke, was ich nicht richtig zum Ausdruck gebracht habe ist, dass > ich diesen Wert einmal einstelle Bei richtigen automatisierten Messgeräten hörst du beim Selbsttest nach drm Einschalten die Reedrelais klappern. Und so funktioniert das dann auch in der Wirklichkeit. Deine Schaltung ist übrigens viel zu einfach, denn 1. hat eine Z-Diode einen merklichen Leckstrom und 2. darf die Impedanz (vereinfacht der Widerstand) am ADC-Pin nicht arg viel größer sein als etwa 5kOhm, wenn du zügig messen willst.
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Dein Schaltplan ist nicht nur fehlerhaft sondern gefährlich! Wenn das Poti auch nur minimal zu weit aufgedreht wird, grillst du den arduino. Zudem liegt die gesamte Schaltung auf netzpotential, bei Berührung besteht Lebensgefahr! Zudem zeigt der Schaltplan das du noch nicht genügend Verständnis hast um so etwas sicher zu bauen und zu betreiben, von den oben schon beschriebenen unzulänglichkeiten des arduino mal abgesehen. ->bitte LASS es um deiner selbst willen!
Vielen Dank für die vielen Hilfreichen Hinweise, insbesondere an Lothar M.. Die 5kOhm Impedanz ist an dieser Stelle glaube ich das größte Problem. Ich habe nach der Kapazität der Eingänge des Arduino gesucht aber nicht gefunden, können sie mir sagen, wo sie die Werte her haben bzw. welcher Zeitkonstante das entspricht? Mir ist vollkommen bewusst, dass diese Schaltung hochgefährlich ist und das ich sie so nie aufbauen würde, gerade deswegen will ich ja den Messkreis galvanisch vom Bedienkreis trennen, damit der Nutzer eben nicht mit dem auf Potential liegenden Messkreis in Kontakt kommt. Die Unzulänglichkeiten des Arduino sind mir bewusst, das ich damit mit einem GS/s Oszi nicht mithalten kann ist mir vollkommen klar, ich habe Arduino Projekte mit 100kHz Messfrequenz gefunden, das würde für mich mehr als vollkommen ausreichen. Die Idee mit dem Transformator finde ich ganz gut, allerdings befürchte ich, dass in diesem Frequenzbereich das transformierte Signal schon zu stark verfälscht ist.
WTux schrieb: > Kapazität der Eingänge des Arduino gesucht aber nicht gefunden, können > sie mir sagen, wo sie die Werte her haben Aus dem Datenblatt des verwendeten uC. Der Andruide besteht eigentlich nur aus dem uC, deshalb sind dessen DB und die entsprechenden Appnotes die Referenz schlechthin.
WTux schrieb: > Da dieses Potentiometer > im Zweifel auf Phase liegt möchte ich es natürlich nicht per Hand > steuern Warum nicht? Solche Potis sind massenhaft in Dimmern verbaut. Ansonsten könnte man natürlich auch ein Motorpoti nehmen.
Harald W. schrieb: > Ansonsten könnte man natürlich auch ein Motorpoti nehmen. Da glaube ich nicht, dass die für derartige Spannungen ausreichend isolieren. Aber die Aufgabe braucht prinzipiell kein Poti. Wenn schon, dann einen Stufenschalter oder ein paar Relais. Da muss man nichts neu erfinden, sondern eindsch mal mit der Bilder Suche nach "autorage voltage meter schematics" suchen.
Lothar M. schrieb: > Aber die Aufgabe braucht prinzipiell kein Poti. Das ist mir klar, aber ich habe mich hier an die häufige Forderung "Bitte nur die Frage das TEs beantworten" gehalten. :-)
Mal anders herum gefragt : was genau willst du eigentlich mit dem gerät machen?
WTux schrieb: > Die Idee mit dem Transformator finde ich ganz gut, allerdings befürchte > ich, dass in diesem Frequenzbereich das transformierte Signal schon zu > stark verfälscht ist. Welcher Frequenzbereich?
Jens G. schrieb: > Welcher Frequenzbereich? Dem der bei der hiesigen Netzspannung ziemlich üblich ist....
Hauptaufgabe wäre bei Basteleien im Niederspannungsbereich <20V Signale anzuschauen, bei denen ein Multimeter nicht mehr reicht (z.B. zeitabhängige Input und Outputsignale des Arduino ~1kHz, Ansteuerung bürstenloser Motor <10kHz, ...). Mir hat sich dann nur die Frage gestellt, ob man das Gerät nicht mit wenig Aufwand auch so auslegen könnte, dass man für den Fall der Fälle auch alle Haushaltsprobleme darstellen kann (sprich alles unter 400V ~50Hz) ohne dabei Gefahr zu laufen selber zum Leiter zu werden in dem ich Bedienung und Messung galvanisch trenne. Dabei hatte ich erwartet, dass es ein Standardteil gibt, über das man ein Potentiometer im 230V Wechselstromkreis über eine galvanisch getrennte Steuerung ansteuern kann. Vielen Dank für die vielen Hinweise und Hilfen ich werde nochmal darüber nachdenken, ob das so überhaupt funktionieren kann, insbesondere mit der 5kOhm Beschränkung für den analogen Eingang auf die mich Lothar M. aufmerksam gemacht hat.
Das kann ich dir beantworten : nein es funktioniert so nicht, zumindest nicht zufriedenstellend. Selbst wenn der arduino mit 100kHz samplen kann, liegt deine analoge Bandbreite damit gerade einmal bei etwa 10kHz, um Signale wirklich beurteilen zu können. Kurzfristige transienten siehst du evtl gar nicht. Dazu kommt das du selbst für diese 10 kHz wie bereits beschrieben einen guten, rauscharmen und störarmen, möglichst linearen analogen Vorverstärker/abschwächer brauchst. Dazu kommt die notwendige beschaltung und Software für den Trigger. Und direkt 230/400v AC messen wäre dann auch nur mit Verwendung eines externen tastkopfs z.b. 100:1 und eines vollisolierten Gehäuses möglich. Deine Schaltung würde den arduino zerstören wie ich bereits schrieb. Ich rate dir nachwievor es zu lassen. Schau dich doch nach Scopemetern um. Die gibts teils recht günstig und du hast ein einfaches oszi und Multimeter in einem.
WTux schrieb: > deswegen will ich ja den Messkreis galvanisch vom Bedienkreis trennen Dazu muss dein Alanogteil wesentlich aufwändiger ausgeführt werden als "ein Poti und ein Optokoppler". Die Bildersuche mit https://www.google.com/search?q=trennverstärker+schaltplan&tbm=isch gibt dazu erste Anhaltspunkte. WTux schrieb: > Dabei hatte ich erwartet, dass es ein Standardteil gibt, über das man > ein Potentiometer im 230V Wechselstromkreis über eine galvanisch > getrennte Steuerung ansteuern kann. Wer braucht sowas? > insbesondere mit der 5kOhm Beschränkung für den analogen Eingang Die 5k sind erst mal nur ein Warnsignal: "Obacht, hier wird es glatt!" Im Grunde ist es natürlich komplizierter als einfach nur "kleiner als 5kOhm und gut". Zur Bewertung des Ganzen und im Besonderen dann, wenn man an die Grenzen des AD-Wandlers will, muss man das Messverfahren und die Hintergründe der AD-Wandlung verstanden haben. Weil das Problem aber vorerst mal ein arg Analoges ist und die AD-Wandlung erst viel später kommt, verschiebe ich den Thread ins Analogforum.
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