analoge Meßschaltung- fuktioniert das?

[Hans Alborg]

Hallo Freunde des Stroms,

Ich möchte Spannungen zwischen 60 und 65 Volt messen, mit einem
einfachen Drehspulinstrument.

Dabei soll der Zeiger bei 60V auf "0" und bei 65V auf Vollausschlag stehen.

Schön wäre eine passive Schaltung (mit 2 Meßstrippen) und ein
Innenwiderstand von wenigstens 50KOhm bei 65V.

Da kam mir folgende Schaltung in den Sinn:

Mehrere ZD's (z.B. 5x12V) und dann einen Widerstand in Reihe geschaltet
und über den Widerstand dann das Voltmeter.
(Anoden der ZD's immer Richtung Minus, klarer Fall)

Die freie Anode der 1. ZD kommt an 0V und das "freie" Ende des Wider-
stands an den Plus (60...65V).

Also eine "schwimmende Masse" bei 60V für das Meßgerät.
Würde das funktionieren?

Ich zweifle aus 2 Gründen:

1- Läßt man den R weg ist das ja dasselbe mit dem Innenwid. des Meßwerks.
Und dann hat man das Meßgerät nur in Reihe zu den Dioden- man mißt 65Volt.
2- Die Schaltung müßte mir schon mal untergekommen sein, ich kann ja nicht
der Erfinder von sowas einfachen sein!

Andererseits: es kommt evtl. auf die Dimensionierung von Widerstand und Meß-
gerät an. Widerstand möglichst klein, Meßwerk ---> hoher Widerstand
(= mehr Strom---> ich kenne 1A-ZDioden, gibt's auch noch stärkere?).

Hat jemand soviel Theorie drauf mir da weiterzuhelfen?
Ich würds' testen, aber hier fehlt ein regelbares Netzteil :-(

Achja, FAQ habich gelesen ;-)

TIA, und guten Rutsch!

Hans

 

[Wolfgang Gerber]

Hans Alborg schrieb:

Ich möchte Spannungen zwischen 60 und 65 Volt messen, mit einem
einfachen Drehspulinstrument.

Dabei soll der Zeiger bei 60V auf "0" und bei 65V auf Vollausschlag stehen.

ok

Schön wäre eine passive Schaltung (mit 2 Meßstrippen) und ein
Innenwiderstand von wenigstens 50KOhm bei 65V.

Da kam mir folgende Schaltung in den Sinn:

Mehrere ZD's (z.B. 5x12V) und dann einen Widerstand in Reihe geschaltet
und über den Widerstand dann das Voltmeter.
(Anoden der ZD's immer Richtung Minus, klarer Fall)

also das Rad neu erfunden<g>

Die freie Anode der 1. ZD kommt an 0V und das "freie" Ende des Wider-
stands an den Plus (60...65V).

Also eine "schwimmende Masse" bei 60V für das Meßgerät.
Würde das funktionieren?

ja - so macht man das schon immer.

Ich zweifle aus 2 Gründen:

1- Läßt man den R weg ist das ja dasselbe mit dem Innenwid. des Meßwerks.
Und dann hat man das Meßgerät nur in Reihe zu den Dioden- man mißt 65Volt.

nö - zumindest nicht wenn das Messgerät einen geeigneten RI hat.

2- Die Schaltung müßte mir schon mal untergekommen sein, ich kann ja nicht
der Erfinder von sowas einfachen sein!

sowas ist schon uralt

Andererseits: es kommt evtl. auf die Dimensionierung von Widerstand und Meß-
gerät an. Widerstand möglichst klein, Meßwerk ---> hoher Widerstand
(= mehr Strom---> ich kenne 1A-ZDioden, gibt's auch noch stärkere?).

Was willst du denn mit 1A-Dioden? hier geht es um Milliampere. Und
statt 5 x 12 V ZD diode würde ich gleich einen passenden Wert nehmen.
Oder zumindest z.B. 2 x 30 V. Ist handelsüblich.



Gruss Wolfgang
--
No reply to "From"! - Keine Antworten an das "From"
Keine privaten Mails! Ich lese die NGs, in denen ich schreibe.
Und wenn es doch sein muss, dann muss das Subjekt mit NGANTWORT beginnen.

 

[Rolf Bombach]

Hans Alborg wrote:

Ich möchte Spannungen zwischen 60 und 65 Volt messen, mit einem
einfachen Drehspulinstrument.

Dabei soll der Zeiger bei 60V auf "0" und bei 65V auf Vollausschlag stehen.

Schön wäre eine passive Schaltung (mit 2 Meßstrippen) und ein
Innenwiderstand von wenigstens 50KOhm bei 65V.

Da kam mir folgende Schaltung in den Sinn:

Mehrere ZD's (z.B. 5x12V) und dann einen Widerstand in Reihe geschaltet
und über den Widerstand dann das Voltmeter.
(Anoden der ZD's immer Richtung Minus, klarer Fall)

Die freie Anode der 1. ZD kommt an 0V und das "freie" Ende des Wider-
stands an den Plus (60...65V).

Also eine "schwimmende Masse" bei 60V für das Meßgerät.
Würde das funktionieren?

Würde nicht gut funktionieren. Die Z-Diode braucht einen
minimalen Strom, um einigermassen stabile Spannung zu liefern.
Um 60V hier würde man in dieses Gebiet "hineinschleichen".
Der Skalenanfang wird dadurch stark verzerrt.
Dazu kommt die Temperaturabhängigkeit, bei den genannten
Dioden etwa 0.06V/Grad.

Richtig ist die Idee, mehrere Z-Dioden in Serie zu
schalten. 2 Dioden a 30V hätten (bei 5mA) einen dynamischen
Innenwiderstand von 180 Ohm, 5 Stück a 12V einen solchen
von 100 Ohm. 8 Stück a 7.5V hätten dann nur noch einen
Innenwiderstand von 56 Ohm . Würde man zu diesen
Dioden noch 12 normale Dioden in Reihe schalten, wär
der Temperaturkoeffizient weg :-].

Ich würde die Gedanken eher in folgende Richtung lenken:

Vorwiderstand ca. 47kOhm aus den Eingangsspannung an
eine temperaturkompensierte Z-Diode (meist 7.5V oder so,
notfalls eine 6.8V Z-Diode in Reihe mit normaler Diode).
Damit fliesst ein einigermassen konstanter Strom von
etwa 1mA in die Z-Diode und produziert dort sehr konstante
7.5V. Zweiter Spannungsteiler, welcher auch 7.5V herstellt
bei 60V Input. Bei 65V Input stehen dann dort 8.12V an.

In die Brückendiagonale käme dann ein 100uA Instrument.
Hat dieses einen Innenwiderstand von 1 kOhm, müssten
die restlichen 5.25kOhm vom Spannungsteiler kommen.
Also oben 42kOhm, unten 6kOhm. Oder ein bisschen nieder-
ohmiger, dann kann man noch einen Trimmer in Serie
zum Instrument legen und "65V" genau abgleichen.
Paralleldiode über Meter empfehlenswert, sonst wickelt es
bei Spannungen unter 60V den Zeiger auf.

--
mfg Rolf Bombach

 

[Hans Alborg]

Hallo Rolf,
frohes Neujahr!

"Rolf Bombach" schrieb...

Hans Alborg wrote:

Ich möchte Spannungen zwischen 60 und 65 Volt messen, mit
einem einfachen Drehspulinstrument.
Dabei soll der Zeiger bei 60V auf "0" und bei 65V auf Vollausschlag
stehen.

Würde nicht gut funktionieren.

Grundsätzlich schon? <freu>

Die Z-Diode braucht einen minimalen Strom, um
einigermassen stabile Spannung zu liefern.

Rechne ich richtig: 1,2mA bei 50K/60V? Das wäre wirklich
nicht viel, den Innenwiderstand der Dioden mal nicht
berücksichtigt.
Ich glaube aber für meine Zwecke könnte sogar ein geringerer
Widerstand besser sein (erhöht den Stromfluss am Meßpunkt
und ergibt dadurch größere U- Schwankungen).

Es ist so (Beispiel): bei Ub 62...64V geht's zu einem Relais "X"
über ca. 100 Kontakte anderer Relais.
Nach 20...Jahren Betrieb sind die Kontakte nich mehr so doll.

Falls jetzt zB. Kontakt Nr.20 (etwas) schlecht ist schwankt ab da
die Spannung, Rel.X ist das _noch_ egal.

Um vor dem Ausfall der Anlage was tun zu können möchte ich halt
die (noch minimale) Ub-Schwankung erkennen und mit Messungen
zwischen den Kontakten eingrenzen können.

Um 60V hier würde man in dieses Gebiet "hineinschleichen".
Der Skalenanfang wird dadurch stark verzerrt.

Das wäre in meinem Fall nicht schlimm, es kommt nur auf ein _deutliches_
Zeigerwackeln an im Gegensatz zu einem 0...65V- Meßbereich.

Dazu kommt die Temperaturabhängigkeit, bei den genannten
Dioden etwa 0.06V/Grad.

Der Raum hat 21...28°C, im Extremfall.

Richtig ist die Idee, mehrere Z-Dioden in Serie ...
...8 Stück a 7.5V hätten dann nur noch einen
Innenwiderstand von 56 Ohm .

Je mehr in Reihe desto < Ri? Das ist entgegen meiner Logik,
aber ich glaub das mal...

Würde man zu diesen Dioden noch 12 normale Dioden in
Reihe schalten, wär der Temperaturkoeffizient weg :-].

Das ist kein Joke? An ein paar Dioden muß ich nicht sparen

Ich würde die Gedanken eher in folgende Richtung lenken:

Jetzt kommts...

Vorwiderstand ca. 47kOhm aus den Eingangsspannung an
eine temperaturkompensierte Z-Diode (meist 7.5V oder so,

_Der_ Satz ist irgendwie verquer und ich krieg' keinen Sinn rein.
oder...

notfalls eine 6.8V Z-Diode in Reihe mit normaler Diode).
Damit fliesst ein einigermassen konstanter Strom von
etwa 1mA in die Z-Diode und produziert dort sehr konstante
7.5V. Zweiter Spannungsteiler, welcher auch 7.5V herstellt
bei 60V Input. Bei 65V Input stehen dann dort 8.12V an.

Also ich mit einem Blatt Papier bewaffnet verstehe das so:
Ich brauche eine konst. 60V Spannung (aus den 65V gemacht).
Ein Spannungsteiler 47K---ZD7,5V kommt jetzt an die 60V,
ein Spannungsteiler 47K---ZD7,5V geht an die 60...65Volt.

In die Brückendiagonale käme dann ein 100uA Instrument.
Hat dieses einen Innenwiderstand von 1 kOhm, müssten
die restlichen 5.25kOhm vom Spannungsteiler kommen.
Also oben 42kOhm, unten 6kOhm. Oder ein bisschen nieder-
ohmiger, dann kann man noch einen Trimmer in Serie
zum Instrument legen und "65V" genau abgleichen.

Klar. Ich habe nur Bedenken wegen des Stroms. Bei einer
Optokoppler- Schaltung an diesen 60V mußte ich mal- entgegen
meiner Erwartung- einen ziemlich großen Rv einbauen (5W?).
Und ich hatte so eine tolle kleine Platine geätzt ;-<

Paralleldiode über Meter empfehlenswert, sonst wickelt es
bei Spannungen unter 60V den Zeiger auf.

Das ist auch eine wichtige Sache. Wenn ich die Brückenschaltung
aufbaue sollte ich wohl 2 Dioden antiparallel schalten?
Oder eine parallel, eine in Reihe?
(was ist besser/ gibt weniger Messfehler?)
Immerhin wenn ich die Meßleitung von den 65V abnehme dreht
sich ja die Polarität im Meßwerk um...
Die 60V "Vergleichsspannung" wird wohl einen kleinen Elko
brauchen und liegt daher noch etwas länger an (2-Strippen-
Variante = die Meßleitung liefert auch die 60V stab.).

Also ich werd` erstmal ein paar ZD's und Dioden riskieren und die
erste Schaltung mal aufbauen. Mal sehen was die ZD/D/R- Reihe
überhaupt an den 65V macht. Schade daß ich kein entspr. regelbares
Netzteil dahabe.

Die Brückenschaltung auf dem Papier sieht aber auch "richtig" aus
und ist evtl. sogar besser wenn ich die Spannung (später) weiter
auswerten möchte (Zeitschreiber...).

Vielen Dank!
Hans

 

[MaWin]

Hans Alborg <Hans.Alborg@Hai-tec.de> schrieb im Beitrag <3ff42382$0$19086$9b4e6d93@newsread2.arcor-online.net>...

_Der_ Satz ist irgendwie verquer und ich krieg' keinen Sinn rein.
oder...

Messspannung --+-----+

| |
47k 42k
| |
+-|>|-+
+--A--+ (100uA/1k)
| |
7V5 6k
| |
Masse ---------+-----+
--
Manfred Winterhoff, reply-to invalid, use mawin at despammed.com
homepage: http://www.geocities.com/mwinterhoff/
de.sci.electronics FAQ: http://dse-faq.elektronik-kompendium.de/
Read 'Art of Electronics' Horowitz/Hill before you ask.
Lese 'Hohe Schule der Elektronik 1+2' bevor du fragst.

 

[Hans Alborg]

Hi MaWin,

"MaWin" schrieb/zeichnete...

Messspannung --+-----+
| |
47k 42k
| |
+-|>|-+
+--A--+ (100uA/1k)
| |
7V5 6k
| |
Masse ---------+-----+

Ah ja, doch anders als ich dachte, das wird auch probiert...

Danke!

Hans

 

[MaWin]

Hans Alborg <Hans.Alborg@Hai-tec.de> schrieb im Beitrag <3ff49cf3$0$19070$9b4e6d93@newsread2.arcor-online.net>...

Messspannung --+-----+
| |
47k 42k
| |
+-|>|-+
+--A--+ (100uA/1k)
| |
7V5 6k
| |
Masse ---------+-----+

Ah ja, doch anders als ich dachte, das wird auch probiert...

Tatsaechlich. Sogar anders als ich sie gezeichnet habe.

Automatischer fixed-Font nach Proportionalfont Schaltplanwandler ?
--
Manfred Winterhoff, reply-to invalid, use mawin at despammed.com
homepage: http://www.geocities.com/mwinterhoff/
de.sci.electronics FAQ: http://dse-faq.elektronik-kompendium.de/
Read 'Art of Electronics' Horowitz/Hill before you ask.
Lese 'Hohe Schule der Elektronik 1+2' bevor du fragst.

 

[Hans Alborg]

"MaWin"schrieb...

Automatischer fixed-Font nach Proportionalfont Schaltplanwandler ?

Jepp. Man klemmt das Ding zwischen Tastatur und Rückenlehne.
Hat aber noch Macken :->

<stöhn> ich werd mal an meiner Fonteinstellung schrauben...

schönes Wochenende

Hans

 

[Rolf Bombach]

Hans Alborg wrote:

Hallo Rolf,
frohes Neujahr!

Hallo Hans, ditto, und vielen Dank an MaWin für's Aufzeichnen!

Richtig ist die Idee, mehrere Z-Dioden in Serie ...
...8 Stück a 7.5V hätten dann nur noch einen
Innenwiderstand von 56 Ohm .

Je mehr in Reihe desto < Ri? Das ist entgegen meiner Logik,
aber ich glaub das mal...

Es gibt zwei Prinzipien, die zur Spannungsstabilisierung
in diesen Dioden herangezogen werden. Welches verwendet
wird, steht nur indirekt in Form der Spannung drauf.
Bei tiefen Spannungen, etwa bis 4 V, wird der Zener-
Effekt verwendet, eine Art innere Feldionisation.
Temperatur hilft diesem Prozess, also Spannung sinkt
mit zunehmender Temperatur. Bei Z-Dioden über 10V
wird der Lawinendurchbruch verwendet, ein Effekt, der
durch Temperatur behindert wird, Spannung steigt also
mit der Temperatur. Daher gibt es irgendwo dazwischen
Spannungswerte, bei denen kaum Temperatureinfluss
da ist. So bei 5V etwa. Anders sieht es mit dem
dynamischen Innenwiderstand aus. Bei einem Betriebs-
strom vom 5mA beträgt der bei kleinen Spannungen
etwa 90 Ohm, sackt bei Spannungen um 7-9 V auffällig
auf unter 10 Ohm ab und nimmt dann wieder rasch zu.

Würde man zu diesen Dioden noch 12 normale Dioden in
Reihe schalten, wär der Temperaturkoeffizient weg :-].

Das ist kein Joke? An ein paar Dioden muß ich nicht sparen

Wird so bei Fertigprodukten gemacht. Wie gesagt, null
Temperaturkoeffizient ist leider nicht bei tiefem
Innenwiderstand, daher nimmt man Z-Dioden mit tiefem
Innenwiderstand und kompensiert den positiven Temperatur-
gang mit dem um ca. -2mV/Grad negativem Temperaturgang
einer normalen Diode.

Vorwiderstand ca. 47kOhm aus den Eingangsspannung an
eine temperaturkompensierte Z-Diode (meist 7.5V oder so,

_Der_ Satz ist irgendwie verquer und ich krieg' keinen Sinn rein.
oder...

MaWin hat's aufgemalt...

Also ich mit einem Blatt Papier bewaffnet verstehe das so:
Ich brauche eine konst. 60V Spannung (aus den 65V gemacht).
Ein Spannungsteiler 47K---ZD7,5V kommt jetzt an die 60V,
ein Spannungsteiler 47K---ZD7,5V geht an die 60...65Volt.

Nein, ich mach erst mal stabile 7.5 V und teile die
Mess-spannung entsprechend auch runter.

--
mfg Rolf Bombach

 

[Hans Alborg]

Hi Rolf,

"Rolf Bombach"...

Hans Alborg wrote:

Je mehr in Reihe desto < Ri? Das ist entgegen meiner Logik,

[Diodenverhalten]
...sackt bei Spannungen um 7-9 V auffällig
auf unter 10 Ohm ab und nimmt dann wieder rasch zu.

Aha, also keine Abnahme bis zur Supraleitung ;-)
Dann ist's mir klar. Eine Minimierung des Ri auf das Machbare.

Würde man zu diesen Dioden noch 12 normale Dioden in
Reihe schalten, wär der Temperaturkoeffizient weg :-].

Wird so bei Fertigprodukten gemacht.

Hab neulich von einer 91V- ZD gehört, die Siemens als
Blitzschutz hernimmt, das ist sicher auch (intern) eine Reihen-
schaltung.

Wie gesagt, null
Temperaturkoeffizient ist leider nicht bei tiefem
Innenwiderstand, daher nimmt man Z-Dioden mit tiefem
Innenwiderstand und kompensiert den positiven Temperatur-
gang mit dem um ca. -2mV/Grad negativem Temperaturgang
einer normalen Diode.

Vorwiderstand ca. 47kOhm aus den Eingangsspannung an
eine temperaturkompensierte Z-Diode (meist 7.5V oder so,

_Der_ Satz ist irgendwie...

MaWin hat's aufgemalt...

Bin schon am Bauteile suchen.
Fast sofort ist mir ein kleines Amperemeter in die Hände ge-
fallen (4cm Durchmesser), dessen Zeiger sehr flink ist.
Leider- nach entfernen des Shunts, habe ich Ri= 25 Ohm gemessen.
Mift.

Dann habe ich eine alte Jugendsünde entdeckt: Ein leeres Vielfach-
messergehäuse, das ich mal "elektronisieren" wollte.
Ist nie was geworden draus, aber das Meßwerk wird sich gut
eignen (einklich viel zu schade).

</schwärm>
Da war auch ein Transverter dabei den ich mal gebaut hatte und
ziemlich genial fand. Sollte das Meßgerät versorgen.
Er liefert aus 0,5(!)...2Volt eine Spg von 15V und das bei einem
Strom der für "mittlere" Sachen ausreicht.
</>

Also ich mit einem Blatt Papier bewaffnet verstehe das so:
...

Nein, ich mach erst mal stabile 7.5 V und teile die
Mess-spannung entsprechend auch runter.

Ja jetzt sehe ich auch wie die Brücke funktioniert, MaWin sei Dank.
Muß jetzt nur noch über die Verlustleistung in den Bauteilen
nachdenken und dann mal sehen wo ich die Sachen herbekomme.

Hans