Isolierte Spannungs- und Strommessung

Ich entwerfe eine Sicherheitsabschaltschaltung, die mehrere Netzteile überwacht, sowohl Spannung (12 V, 24 V, 72 V) als auch Strom (bis zu 8 A). Dies sind völlig unabhängige Lieferungen, daher möchte ich das Gelände lieber nicht zusammenbinden.

Das Messen des Stroms einer isolierten Versorgung ist mit einem Hallsensor einfach, daher ist dies meistens gelöst. Wie würde ich aber vorgehen, um die Spannung zu messen?

Ich strebe eine Lösung an, die immer genaue Messungen liefert, auch wenn die Spannung nicht den Spezifikationen entspricht, sodass die Messung idealerweise überhaupt nicht von der gemessenen Spannung abhängt. Während ich erwarte, dass die meisten Fälle entweder "kein Strom" oder "Strom gut" sind, denke ich, dass es möglich ist, dass ein Netzteil falsch angeschlossen wird, dass das falsche Netzteil angeschlossen wird (es gibt drei verschiedene Spannungen). das System), die Last zum Einleiten von Gegen-EMK oder ähnlichem, daher sollte die Schaltung ein wenig Missbrauch tolerieren und idealerweise immer noch gültige Daten liefern.

Der einfachste Ansatz scheint ein weiterer Hallsensor in Reihe mit einem mittelgroßen Widerstand zu sein, aber ich befürchte, dass der große Strom in der Nähe die Messung stören würde (zumal der Messstrom im Vergleich ziemlich klein wäre). Ich kann den zweiten Sensor im rechten Winkel platzieren und versuchen, etwas Abstand zum anderen Sensor zu bekommen, aber ich bin etwas eingeschränkt (20 x 20 mm pro Kanal, und hier gibt es auch eine Zenerdiode und einen Optokoppler für eine schnelle "Power Good" -Erkennung). .

Die Anwendung hier ist eine CNC-Fräse, die unterschiedliche Spannungen für verschiedene Schrittmotoren verwendet, sodass verschiedene Achsen unabhängig voneinander ausfallen können. Einer der Motoren hat eine elektromagnetische Bremse, die schnell aktiviert werden sollte, wenn die Stromversorgung des Motors ausfällt, während der Motor nicht bewegt werden sollte, wenn die Bremse nicht gelöst werden kann, und keine koordinierten Bewegungen versucht werden sollten, wenn eine Achse nicht bewegt werden kann.

Ihre Prämienabrechnung ändert die Frage. (1) Wie können Ihre Netzteile negativ werden? (2) Wenn die Leistung zu niedrig ist, um einen Optokoppler anzusteuern, muss er abgeschaltet werden. (3) Wie könnte die Spannung zu hoch werden? Wie hoch? Dies sind wesentliche Informationen. Bitte bearbeiten Sie Ihre Frage, um eine vollständige Spezifikation Ihrer Anforderungen und einen gewissen Kontext anzugeben.
@Transistor, im Grunde würde ich es gerne noch mehr idiotensicher machen - Ihre Lösung funktioniert sicherlich, aber sie stellt einige Anforderungen an die gemessene Spannung, und ich frage mich, ob ich diese auch irgendwie vermeiden und auch unterscheiden könnte „kein Strom“ und „Stromkreis unterbrochen“. Negative Spannungen treten auf, wenn jemand ein Netzteil umgekehrt anschließt, zu hohe Spannungen treten auf, wenn jemand die falsche Versorgung anschließt. In all diesen Fällen würde ich das Relais einfach offen lassen, um alles zu schützen, was nachgeschaltet ist.
(Die "Power Good" -Erkennung ist für den Schnellabschaltmechanismus da - wenn die Versorgung für die Z-Achse ausfällt, muss ich sicherstellen, dass die Bremse so schnell wie möglich angezogen wird, da der verwendete Motor sonst nur die Spindel fallen lässt)
OK, aber all diese Informationen müssen in die Frage aufgenommen werden, damit sie alle an einem Ort sind und nicht in den Kommentaren verstreut sind. Z-Achse und Spindel ist die erste Erwähnung der CNC-Anwendung. Wenn Sie Leute haben, die Netzteile anschließen, benötigen Sie codierte Anschlüsse, um Fehlanschlüsse zu vermeiden. Es ist unwahrscheinlich, dass die 12- und 24-V-Schaltungen eine umgekehrte Verbindung oder eine 72-V-Verbindung überleben.

Antworten (1)

Einfache Anzeige der Spannung OK

Verwenden Sie einen Komparator an jedem Netzteil, um einen Optokoppler anzusteuern, wenn die Spannung in Ordnung ist.

Analoge Spannungsmessung

Verwenden Sie einen Spannungs-zu-Frequenz-Schaltkreis oder einen Spannungs-zu-Impulsbreiten-Schaltkreis, um den Optokoppler anzusteuern.

Die Erzeugung der PWM-Signale ist mit dem LTC6992-1 einfach .

Geben Sie hier die Bildbeschreibung ein

Abbildung 1. Pinbelegung und Wellenformen des LTC6992-1.

Wie ersichtlich ist, ist die Konfiguration selbst einfach. Sie müssen einen Spannungsteiler verwenden, um den erwarteten Spannungsbereich auf maximal 1 V zu reduzieren. Ihre Impulsbreite ist jetzt proportional zur Spannung. Ihr Empfänger muss die Impulsbreite und die Periodendauer messen. Die Spannung kann aus dem Verhältnis von Breite zu Periode berechnet werden.

schematisch

Simulieren Sie diese Schaltung – Mit CircuitLab erstellter Schaltplan

Abbildung 2. Potentialteiler, PWM-Generator und Optokoppler.


In beiden Fällen kann Ihr Controller den Optotransistor überwachen, um den Status jeder Stromschiene abzuleiten.

Für eine Spannungs-Frequenz-Schaltung würde ich eine Taktquelle benötigen, es sei denn, ich verwende ein selbsttaktendes Gerät - also müsste ich die Uhr auch mit einem Optoisolator in den anderen Leistungsbereich bringen.
Siehe Aktualisierung. Keine Uhr benötigt.
Update 2 hinzugefügt.