Spanningsniveau logger maken

Hi Guys,

Ik ben deels voor mijn studie, deels voor mijn werk, maar vooral omdat ik het leuk vind, met een projectje bezig waar ik wat guidance bij kan gebruiken.

Het gaat om een logger die registreert wat de spanning is, op een lijn, terwijl hij diezelfde lijn gebruikt als zijn voeding.

Ik ben voor mijn studie wat bezig met Opamps en dat is niet mijn sterkste kant, zodat ik dit project ook kan gebruiken om daar wat meer inzicht in te kunnen krijgen.
Verder is het creeren van een negatieve spanning nog iets waar ik geen ervaring in heb, waarbij tips ook welkom zijn.

Onderstaand een ruwe opzet.
In grote lijnen de gelijkrichter met (vooralsnog) alleen een 7809, waar volgens mij dan nog een 7909 bij moet voor de negatieve spanning.
Daar horen ook nog wat condensatoren bij, maar de waarde en waar ze te plaatsen moet ik ook nog even onderbouwd zien.

Het spanningsuitlees deel betreft een spanningsdeler 1:3, zodat ik 1/4e van de spanning heb.
Die sluit ik aan op een Opamp vanwege de hoogomige ingangsweerstand.
Als ik het goed heb geleerd wordt de versterkingstrap bepaald door R2 en R3, waarbij de verhouding de versterking bepaalt.
De opzet is om op 1/3 van de gemeten spanning uit te komen.

Aangelegde wisselspanning is 10-60V.
Door de spanningsdeler wordt dat 2,5-15V. Met een 1/3e verzwakking van de spanning zou ik mooi kunnen meten met een AD omzetter tussen 0,8-5V.

Tot zover. Ruw, en met beperkte kennis.
Ik wil wel graag met de opamp blijven werken ivm het leeraspect van dit onderdeel.

Suggesties zijn welkom. :-)

[edit]
* Fantomaz realiseert zich dat de spanningsdeling ná de diodebrug met elco moet komen omdat hij anders de wisselspanning meet.

Een 7809 gaat een voedingsspanning van 60 volt niet overleven.

Beter hier een dc/dc omzetter switcher voor inzetten.

[Bericht gewijzigd door Peter112 op (31%)]

waar volgens mij dan nog een 7909 bij moet voor de negatieve spanning.

Dan zal je ook een trafo met midden aftakking nodig hebben.

En let ook op de maximum spanning die een IC aan kan.

Een AD converter heeft een ingangsweerstand die hoog genoeg is om aan een spanningsdeler te kunnen meten. Zeker als de weerstanden van de deler en met name de laatste weerstand die direct over de AD converter staat 10k ohm of lager is. Dat is dan weerstand waarover de AD converter meet.

Een opamp is dan niet nodig.

Zelfs voor lage spanning meten is een opamp niet nodig er bestaan al ad converters die zelf al 128x versterken.

Wat is de frequentie van die wisselspanning? Is dat constant of varieert dat? Hoeveel stroom moet de 9V leveren?

(Misschien is dit een mooie voor een capacitive dropper, met daarachter dan een zener/shuntregelaar ipv de 7809)

Omdat je van een wisselspanning begint kun je dat soort tructjes. Een negatieve spanning maken kan ook, maar omdat je toch omlaag moet… ipv + en - 9 zou je ook +18 en +9 kunnen maken…

De opamp is er een beetje bijgesleept, maar kan wel als 1x buffer na de deler. Of als ‘precisiegelijkrichter’.

Een tijdje terug ben ik bezig geweest met een soortgelijke constructie om met weinig common mode lek (aanraakveiligheid) de netspanning te meten.

Ik gebruikte twee AC gekoppelde hoogohmige verzwakkers met daarachter een twee-opamp instrumentatieversterker met zijn GND op de halve referentiespanning. Het idee werkte aardig, maar was in verband met de noodzakelijke compensatie en voor de spanning geschikte weerstanden niet veel compacter als meer gebruikelijke oplossingen. Voor lage spanning zal dat echter wat eenvoudiger gaan, en voor een experiment maakt het niet uit. AC koppeling is in ieder geval handig.

Als de bron een relevante impedantie heeft is het hier wel belangrijk dat de stroom die de logger trekt goed voorspelbaar is. Omdat het slechts om tientallen mA zal gaan (?) zou ik dan neigen naar een shunt regelaar en een weerstand. Dan is het bij deze spanningen redelijk een ohmse last.
[edit] Constante stroom veranderd in ohmse last.

OK... Inderdaad...
De spanning naar die 7809 is te hoog.

Ik heb geen mogelijkheid om een midden aftakking te maken.
Wellicht kan ik wat met met een 7815 (als die al bestaan, maar iig iets in die richting) waarbij ik met een spanningsdeler met weerstanden en een middenaftakking een + 7,5 en een -7,5 kan creeren.
Even luidop denkend hoor.

Ik zou graag die Opamp als buffer er tussen willen houden omdat dit een deel van de studie is en ik moet iets maken waarin ik kan aantonen dat ik geleerde zaken in praktijk breng.

De AD omzetter zit in de Arduino die ik ook wil gebruiken om te loggen en dit naar een SD kaart te zetten. (Telemetrie is een wens voor de toekomst, maar nu nog niet relevant).

Ik zou dus de gelijkrichter eerst moeten plaatsen. Daarna de spanningsdeler tbv het meten en parallel daaraan ook de spanningsregelaar, voorzien van een voorschakelweerstand.
Het voordeel is dat het geheel nauwelijks stroom gaat trekken, zodat ik niet bang hoef te zijn voor een spanningsval.

Dan zou het dit worden...

Op vrijdag 3 mei 2024 23:45:57 schreef Lucky Luke:
Wat is de frequentie van die wisselspanning? Is dat constant of varieert dat? Hoeveel stroom moet de 9V leveren?

50Hz, Stabiel omdat deze ergens diep in een installatie uit een netspanningstrafo komt.
En de stroom? Hoeveel neemt een microprocessor met SD module? Zeer minimaal.
En natuurlijk de spanningsdeler waarvan ik de weerstanden niet te klein moet houden.

Nu meet je enkel de topspanning van je gelijkgerichte wisselspanning, dat is wellicht niet wat je wilt.

Ik zou je elektronica halve golf gelijkgericht of zelfs gescheiden voeden (via een DCDC) zodat je de massa van je meetschakeling direct aan de te meten spanning kunt knopen.

En dan de wisselspanning actief gelijkrichten, in een integrator duwen en meten.

-edit-

Hier staat een flike bult info:

https://www.nutsvolts.com/magazine/article/the-ac-volt

[Bericht gewijzigd door Sine op (12%)]

Op zaterdag 4 mei 2024 10:14:45 schreef Sine:.

En dan de wisselspanning actief gelijkrichten, in een integrator duwen en meten.

Opgebouwd met opamps! :D

Op zaterdag 4 mei 2024 10:14:45 schreef Sine:
Nu meet je enkel de topspanning van je gelijkgerichte wisselspanning, dat is wellicht niet wat je wilt.

Dat is een kwestie van "ijken", door er softwarematig wat mee te rekenen.
De Diodes halen ten slotte ook wat weg van de spanning.

Ik zou je elektronica halve golf gelijkgericht voeden...

Bedoel je een enkele diode ipv een diodebrug?

zodat je de massa van je meetschakeling direct aan de te meten spanning kunt knopen.

Heb ik indirect overwogen. Maar dan kan ik niet die +7,5V en -7,5V gebruiken voor de opamp.

Hier staat een flike bult info:

https://www.nutsvolts.com/magazine/article/the-ac-volt

Ga ik induiken.

Op zaterdag 4 mei 2024 13:13:10 schreef Fantomaz:
[...]
Dat is een kwestie van "ijken", door er softwarematig wat mee te rekenen.
De Diodes halen ten slotte ook wat weg van de spanning.

Ja, en nee. Bij een actieve gelijkrichter heb je geen Vf. En topwaarde is NIET hetzelfde als effectieve waarde / 1.41.
Dat gaat alleen op als je spanning sinusvormig is, en dat is zelfs het lichtnet al niet meer tegenwoordig.

[...]
Bedoel je een enkele diode ipv een diodebrug?
Heb ik indirect overwogen. Maar dan kan ik niet die +7,5V en -7,5V gebruiken voor de opamp.

Jep, met twee diodes ... kun je prima een symmetrische spanning maken tov een gemeenschappelijke massa.

En dan nog zou ik een DCDC doen, zeker met het spanningsbereik wat je verwacht.

Mijn voorstel voor aanpak van dit project:Bouw eerst de onderdelen:

* CPU die op SD kaart een spanning logt.
* voeding die van jou input een spanning maakt die de CPU(module) kan voeden.
* het te meten signaal (ofwel AC, ofwel een DC afgeleide van het input signaal, wat je maar wilt).

Pas als die drie dingen lukken, DAN is het tijd om het aan mekaar te gaan koppelen. Dat wil niet zeggen dat het uitgesloten is dat je het schema of de software voor de drie onderdelen nog aanpast, maar je hebt een werkend "subproject" waar je mee kan werken.

Op zaterdag 4 mei 2024 14:13:10 schreef rew:
Mijn voorstel voor aanpak van dit project:Bouw eerst de onderdelen:

* CPU die op SD kaart een spanning logt.
* voeding die van jou input een spanning maakt die de CPU(module) kan voeden.
* het te meten signaal (ofwel AC, ofwel een DC afgeleide van het input signaal, wat je maar wilt).
.

Goed argument om alles in fases te doen.

Ik heb de eerste 2 stappen al eens gedaan bij andere projecten.
Ik ga er even mee puzzelen.

@Sine, in navolging van hierbovenstaande, ga ik wat doen met je aanbevelingen.