Isolierte Spannungsmessung
hallo erstmal!
mein name ist andreas und ich bin elektrotechnik-student.
ich möchte mit eurer hilfe gerne einem bekannten elektriker helfen, der ein selbst gebautes 50v solarpanel hat und gerne die gewonnene energie (per laptop/sd karte..) loggen möchte.
das teil ist aus 10 kleinen einzelzellen zusammengebaut die jeweils 5v haben und in reihe geschaltet sind.
er kennt sich mit den gefahren der dort vorhanden ströme etc. aus und ist auch geschult, allerdings kann er nicht programmieren und hat mit elektronik wenig zu tun.
ich kann dafür etwas programmieren und hoffe nun mit einem arduino irgendwie helfen zu können.
die anforderungen:
isolierte spannungsmessung bis zu 50v.
messgenauigkeit von 10mv.
gerne: spannungsmessung jeder einzelnen solarzelle.
strommessung bis zu 10a.
messgenauigkeit von 10ma.
es geht erstmal um das thema der isolierten spannungsmessung:
ich habe bisher überlegt ein arduino uno/nano zu nehmen und "irgendwie" die 50v spannung isoliert von der solarseite - verkleinert auf 5v - auf die arduinoseite zu bekommen.
dort könnte ich dann mittels ads1115 die spannung recht genau (15bit) auslesen.
problem ist aber, wie ihr euch vorstellen könnt, die spannung isoliert und verkleinert auf die arduinoseite zu bekommen.
zuerst dachte ich irgendwie die spannung über einen optokoppler "übertragen" zu lassen, indem man ihn im linearen bereich betreibt, aber das nimmt einiges auflösung weg, da die modelle, die ich gefunden habe nur in einem kleinen spannungsbereich mit wenigen ma betrieben werden können.
dann habe ich nach alternativen gesucht und einen hcpl-7860 gefunden.
das klingt sehr gut, allerdings würde ich ungerne auf der solarseite einen spanungsregler verbauen und somit unnötig energie verbraten.
außerdem wäre es schön, wenn man zusätzlich jede einzelne solarzelle messen könnte um zu überwachen, welche besonders gut/schlecht sind.
wenn ich nun 10 (für jede zelle eine) hcpl-7860 kaufen müsste, wären das alleine dafür 60€...
daher wollte ich einfach mal fragen, ihr dafür nehmen würdet und preislich vielleicht auch etwas vertretbarer wäre.
vielleicht gibt es ja lösungen die sich schön bewährt haben oder sogar fertige shields/module etc.
ich danke euch schonmal für eure unterstützung!
mein name ist andreas und ich bin elektrotechnik-student.
ich möchte mit eurer hilfe gerne einem bekannten elektriker helfen, der ein selbst gebautes 50v solarpanel hat und gerne die gewonnene energie (per laptop/sd karte..) loggen möchte.
das teil ist aus 10 kleinen einzelzellen zusammengebaut die jeweils 5v haben und in reihe geschaltet sind.
er kennt sich mit den gefahren der dort vorhanden ströme etc. aus und ist auch geschult, allerdings kann er nicht programmieren und hat mit elektronik wenig zu tun.
ich kann dafür etwas programmieren und hoffe nun mit einem arduino irgendwie helfen zu können.
die anforderungen:
isolierte spannungsmessung bis zu 50v.
messgenauigkeit von 10mv.
gerne: spannungsmessung jeder einzelnen solarzelle.
strommessung bis zu 10a.
messgenauigkeit von 10ma.
es geht erstmal um das thema der isolierten spannungsmessung:
ich habe bisher überlegt ein arduino uno/nano zu nehmen und "irgendwie" die 50v spannung isoliert von der solarseite - verkleinert auf 5v - auf die arduinoseite zu bekommen.
dort könnte ich dann mittels ads1115 die spannung recht genau (15bit) auslesen.
problem ist aber, wie ihr euch vorstellen könnt, die spannung isoliert und verkleinert auf die arduinoseite zu bekommen.
zuerst dachte ich irgendwie die spannung über einen optokoppler "übertragen" zu lassen, indem man ihn im linearen bereich betreibt, aber das nimmt einiges auflösung weg, da die modelle, die ich gefunden habe nur in einem kleinen spannungsbereich mit wenigen ma betrieben werden können.
dann habe ich nach alternativen gesucht und einen hcpl-7860 gefunden.
das klingt sehr gut, allerdings würde ich ungerne auf der solarseite einen spanungsregler verbauen und somit unnötig energie verbraten.
außerdem wäre es schön, wenn man zusätzlich jede einzelne solarzelle messen könnte um zu überwachen, welche besonders gut/schlecht sind.
wenn ich nun 10 (für jede zelle eine) hcpl-7860 kaufen müsste, wären das alleine dafür 60€...
daher wollte ich einfach mal fragen, ihr dafür nehmen würdet und preislich vielleicht auch etwas vertretbarer wäre.
vielleicht gibt es ja lösungen die sich schön bewährt haben oder sogar fertige shields/module etc.
ich danke euch schonmal für eure unterstützung!
der hcpl braucht eine stromversorgung auf beiden seiten, das bedeutet einen hohen aufwand.
beste isolation und potential-ausgleich bietet ein flying-capacitor. der kondensator wird auf die zu messende spannung aufgeladen, dann abgetrennt und den ad-wandler gelegt. die umschaltung kann z.b. über (reed-)relais erfolgen. eine stromversorgung wird nicht benötigt. falls ein spannungsteiler benötigt wird, dann muß der auf der primär-seite liegen, da er sonst nach dem umschalten zum adc strom aus dem kondensator zieht, und damit den meßwert verfälscht.
ansonsten ginge eine reihe von ad-wandlern, die (wie der hcpl) einzeln versorgt werden, und über isolierte sinalleitungen mit dem controller kommunizieren. oder f-u wandler (spannung in frequenz).
für 10mv auflösung bei 50v braucht man mindestens einen 13 bit wandler. bei 5v (pro zelle) reichen dafür die 10 bit des arduino-adc.
für die strommessung gibt es fertige module, die isoliert mit hall-sensoren messen.
beste isolation und potential-ausgleich bietet ein flying-capacitor. der kondensator wird auf die zu messende spannung aufgeladen, dann abgetrennt und den ad-wandler gelegt. die umschaltung kann z.b. über (reed-)relais erfolgen. eine stromversorgung wird nicht benötigt. falls ein spannungsteiler benötigt wird, dann muß der auf der primär-seite liegen, da er sonst nach dem umschalten zum adc strom aus dem kondensator zieht, und damit den meßwert verfälscht.
ansonsten ginge eine reihe von ad-wandlern, die (wie der hcpl) einzeln versorgt werden, und über isolierte sinalleitungen mit dem controller kommunizieren. oder f-u wandler (spannung in frequenz).
für 10mv auflösung bei 50v braucht man mindestens einen 13 bit wandler. bei 5v (pro zelle) reichen dafür die 10 bit des arduino-adc.
für die strommessung gibt es fertige module, die isoliert mit hall-sensoren messen.
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