Forum: Mikrocontroller und Digitale Elektronik Netzspannung L1-L2 480 V mit ADC einer MCU messen


von Dirk F (Gast)


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Hallo ,
ich möchte die Spannung zwischen 2 Außenleitern L1 L2  480 V mit 
geerdetem Sternpunkt mit einem ADC eines Mikrocontrollers messen, der 
separat versorgt wird und die Masse ist mit PE verbunden, also keine 
floating Spannungsversorgung.

Welches Konzept könnt ihr hier empfehlen ?

MfG  Dirk

von Frank K. (fchk)


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Dirk F schrieb:

> ich möchte die Spannung zwischen 2 Außenleitern L1 L2  480 V mit
> geerdetem Sternpunkt mit einem ADC eines Mikrocontrollers messen, der
> separat versorgt wird und die Masse ist mit PE verbunden, also keine
> floating Spannungsversorgung.
>
> Welches Konzept könnt ihr hier empfehlen ?

Keines. Falscher Ansatz. Analoge Signale galvanisch zu trennen ist 
schwierig. Es ist viel einfacher, digitale Signale zu isolieren. Also 
nimmst Du einen externen ADC mit SPI und einen digitalen Isolator wie 
Si8641 mit Wide Body SOIC:

https://www.skyworksinc.com/-/media/Skyworks/SL/documents/public/data-sheets/si864x-datasheet.pdf

Es gibt auch extra Metering ICs, die Dir Spannungen, Ströme, Leistungen 
Frequenzen,... direkt ausgeben:

z.B.

https://www.analog.com/en/products/ade9078.html

fchk

von Dirk F (Gast)


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Frank K. schrieb:
> digitale Signale zu isolieren.

Hallo Frank,
danke für den Vorschlag.
Aber er ist ja doch aufwendig, z.B. eine isolierte Spannungsversorgung 
für den ADC bereitstellen.

Kann man nicht einfach einen Trafo bzw. Spannungswandler AC (kein 
Stromwandler) verwenden und dann die galvanisch getrennte Sekundärseite 
( z.B. 3 V) mit Kleinspannung auswerten ?

von Falk B. (falk)


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Dirk F schrieb:
> Hallo ,
> ich möchte die Spannung zwischen 2 Außenleitern L1 L2  480 V mit
> geerdetem Sternpunkt mit einem ADC eines Mikrocontrollers messen, der
> separat versorgt wird und die Masse ist mit PE verbunden, also keine
> floating Spannungsversorgung.
>
> Welches Konzept könnt ihr hier empfehlen ?

Einen 1000:1 Differenztastkopf. Kann man ggf. auch selber bauen, die 
klassische Schaltung mit OPV reicht.

von Andre G. (andgst01)


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Dirk F schrieb:
> Kann man nicht einfach einen Trafo bzw. Spannungswandler AC (kein
> Stromwandler) verwenden und dann die galvanisch getrennte Sekundärseite
> ( z.B. 3 V) mit Kleinspannung auswerten ?

Natürlich "kann" man das.
Wenn du einen passenden Trafo findest der 480V primär aushält und die 
gewünschte Spannung auf der Sekundärseite hat.

von Falk B. (falk)


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Dirk F schrieb:
> Hallo Frank,
> danke für den Vorschlag.
> Aber er ist ja doch aufwendig, z.B. eine isolierte Spannungsversorgung
> für den ADC bereitstellen.

Stimmt, das ist aufwändig und in vielen Fällen Overkill, vermutlich auch 
hier.

> Kann man nicht einfach einen Trafo bzw. Spannungswandler AC (kein
> Stromwandler) verwenden und dann die galvanisch getrennte Sekundärseite
> ( z.B. 3 V) mit Kleinspannung auswerten ?

Kann man, ist aber größer und schwerer als ein Differenztastkopf, vor 
allem, wenn man ihn selber baut.

von Frank K. (fchk)


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Dirk F schrieb:
> Frank K. schrieb:
>> digitale Signale zu isolieren.
>
> Hallo Frank,
> danke für den Vorschlag.
> Aber er ist ja doch aufwendig, z.B. eine isolierte Spannungsversorgung
> für den ADC bereitstellen.

Kann man fertig kaufen. Nennt sich DC-DC-Wandler. Beispiel:
https://www.xppower.com/portals/0/pdfs/SF_JMR03.pdf

Sicherheitsabstände beachten! Du willst mindestens 7-8mm Kriechstrecke 
zwischen Schutzkleinspannung und AC und ein Rating von 5kV für den DC-DC 
Wandler und den digitalen Isolator haben.

> Kann man nicht einfach einen Trafo bzw. Spannungswandler AC (kein
> Stromwandler) verwenden und dann die galvanisch getrennte Sekundärseite
> ( z.B. 3 V) mit Kleinspannung auswerten ?

Kann man machen. Dann ist es aber nicht mehr genau. Mit einem Trafo 
holst Du Dir eine Frequenzabhängigkeit rein. Daher macht man das im 
echten Leben so nicht. Schau Dir digitale Stromzähler an, wie die die 
Messungen machen.

https://www.ti.com/lit/ug/tidudj5a/tidudj5a.pdf

fchk


fchk

von Falk B. (falk)


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Frank K. schrieb:
>> Kann man nicht einfach einen Trafo bzw. Spannungswandler AC (kein
>> Stromwandler) verwenden und dann die galvanisch getrennte Sekundärseite
>> ( z.B. 3 V) mit Kleinspannung auswerten ?
>
> Kann man machen. Dann ist es aber nicht mehr genau. Mit einem Trafo
> holst Du Dir eine Frequenzabhängigkeit rein.

Nö. Wenn man es denn WIRKLICH braucht, kauft man einen passenden 
Meßwandler, das ist ein "Präzisionstrafo". Der kostet aber ne ganze 
Stange!

> Daher macht man das im
> echten Leben so nicht.

Doch, wenn gleich nicht überall.

> Schau Dir digitale Stromzähler an, wie die die
> Messungen machen.

Wir wissen doch gar nicht, wie genau der OP WIRKLICH messen muss. Man 
muss nicht immer gleich mit Kanonen auf Spatzen schießen.

von Dirk F (Gast)


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1-3 % Genauigkeit reicht aus

von MaWin (Gast)


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Dirk F schrieb:
> Welches Konzept könnt ihr hier empfehlen ?

Ein Widerstand führt zu definiertem Strom, z.B. 480k zu 1mA (wieso 
eigentlich 480?).

Dann den Strom durch einen (meist 1:1) Stromwandlertrafo schicken, der 
isoliert galvanisch und ist viel genauer als ein Spannungstrafo 1:100.

https://www.ebay.de/itm/234488428880

So machen es die Profis für Energiekostenzähler wie HLW8032

von Georg (Gast)


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Andre G. schrieb:
> Wenn du einen passenden Trafo findest der 480V primär aushält

Es ist nicht die höchste Professionalitätsstufe, aber man kann

1. 2 kleine (gleiche!) Trafos für 230 V nehmen.
2. Mit einem genauen Voltmeter vergleichen und den Messwert danach 
korrigieren (das Kalibrieren zu nennen wäre übertrieben). Die Belastung 
verändert sich ja nicht bzw. ist nicht vorhanden.

Georg

von Dirk F (Gast)


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MaWin schrieb:
> ieso
> eigentlich 480?

USA

von Falk B. (falk)


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Dirk F schrieb:
> MaWin schrieb:
>> ieso
>> eigentlich 480?
>
> USA

Die haben 208V ;-)

480V klingt nach 400V +20%.

von Frank K. (fchk)


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@TE:
Was GENAU interessiert Dich eigentlich? Den SpannungsVERLAUF? 
Scheitelwert (Umax-Uavg)? Spitze-Spitze (Vpp, Umax-Umin)? 
Gleichrichtwert? (Arithmetisches Mittel des Absolutwertes)? 
Effektivwert? (weißt Du überhaupt, was das ist?)

Und was sind die 480V? Spitze-Spitze? Effektivwert?

fchk

von Stefan F. (Gast)


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Dirk F schrieb:
> 1-3 % Genauigkeit reicht aus

Was sollen immer diese Wischi-Waschi Angaben?

Wie viel Prozent brauchst du? Nenne EINE Zahl. Und gebe an, ob sich die 
Prozent auf den Maximalwert oder auf den aktuellen Messwert bezieht. In 
welchem Messbereich soll das gelten? Vermeide einen Bereich von Null 
bis x, weil die Annäherung an Null die Sache wieder um ein vielfaches 
komplizierter und teurer macht.

Es ist klar, dass man gerne bessere Systeme hätte als die 
minimal-Anforderung, doch das ist letztendlich immer eine Frage des 
Geldes. Also wenn du diese Option auch diskutieren willst, dann musst du 
schon sagen, wie Geld du dafür ausgeben magst.

Wie willst du auf Spannungsspitzen im Netz reagieren? Sollen sie 
gemessen oder ignoriert/gefiltert werden? Von welcher Bandbreite reden 
wir da?

von Dirk F (Gast)


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Falk B. schrieb:
> Die haben 208V ;-)

Ja auch im Haushalt.
Industienetz ist 480 V 3 Phasen.

von Dirk F (Gast)


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Frank K. schrieb:
> Und was sind die 480V? Spitze-Spitze? Effektivwert?

Effektivwert

von Dirk F (Gast)


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Georg schrieb:
> 1. 2 kleine (gleiche!) Trafos für 230 V nehmen.

oder einen 230 V Trafo mit Vorwiderständen.

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