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Hallo,

Ich möchte die Ausgangsspannung eines Inverswandlers mit einem ATtiny messen. Das Problem ist, dass die Ausgangsspannung des Inverswandlers negativ ist und mit dem Mikrocontroller kann man keine negative Spannungen messen. Ich habe eine zusätzliche Referenzspannung verwendet um Spannungsteiler (R1 und R2 >20kOhm) auf eine positive Spannung zu beziehen. Die Referenzspannung wird von einem Festspannungregler 7805 erzeugt.

Die Ausgangsspannung des Inverswandlers is zwischen 0 und 100V variierbar und kann max. 10A liefern.

Die Frage ist, kann die hohe neg. Ausgangsspannung des Inverswandlers den Festspannungsregler und/oder auch den Mikrocontroller zerstören??? Falls ja, welche möglichkeiten gibt es noch für die Spannungsmessung mit dem ADC des µCs?

» Spannungsteiler (R1 und R2 >20kOhm)

Der muss so hochohmig werden, dass ein evtl Strom zu den -100V im Limit des uC bleibt. Zusätzlich dafür sogen, dass die Versorgungsspannung des uC durch diesen Strom nicht zu stark ansteigen kann.

» » Spannungsteiler (R1 und R2 >20kOhm)
» dass die Versorgungsspannung des uC
» durch diesen Strom nicht zu stark ansteigen kann.

Wie meinst du das? Der Mikrocontroller wird auch von dem gleichen 7805 versorgt. Kann die Ausgangsspannung des 7805 über 5V steigen?

» Die Frage ist, kann die hohe neg. Ausgangsspannung des Inverswandlers den
» Festspannungsregler und/oder auch den Mikrocontroller zerstören???
Bestimmt.


» Falls ja, welche möglichkeiten gibt es noch für die Spannungsmessung mit dem ADC
» des µCs?
Teil denn der Inverter mit dem µC das GND-Potential?
Ansonsten schließt du die Spannung des Inverters einfach invertiert an, und schon ist sie wieder positiv. Denn positiv und negativ sind ja nur Fragen des Bezugspotentials.

» » Die Frage ist, kann die hohe neg. Ausgangsspannung des Inverswandlers
» den
» » Festspannungsregler und/oder auch den Mikrocontroller zerstören???
» Bestimmt.
»
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» » Falls ja, welche möglichkeiten gibt es noch für die Spannungsmessung mit
» dem ADC
» » des µCs?
» Teil denn der Inverter mit dem µC das GND-Potential?
» Ansonsten schließt du die Spannung des Inverters einfach invertiert an, und
» schon ist sie wieder positiv. Denn positiv und negativ sind ja nur Fragen
» des Bezugspotentials.

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was, wenn er gleichzeitig auch die pos. messen will?

was wäre zu messen:: - lediglich der Betrag.
Das Vorzeichen ist in der Anzeige rein optisch.

Ich würde, um den Controller zu schützen, galv. trennend
einen Differenzverstärker mit Abschwächer nehmen.

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...und täglich grüßt der PC:
"Drück' ENTER! Feigling!"

» » Die Frage ist, kann die hohe neg. Ausgangsspannung des Inverswandlers
» den
» » Festspannungsregler und/oder auch den Mikrocontroller zerstören???
» Bestimmt.
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» » Falls ja, welche möglichkeiten gibt es noch für die Spannungsmessung mit
» dem ADC
» » des µCs?
» Teil denn der Inverter mit dem µC das GND-Potential?
» Ansonsten schließt du die Spannung des Inverters einfach invertiert an, und
» schon ist sie wieder positiv. Denn positiv und negativ sind ja nur Fragen
» des Bezugspotentials.

Dann ist die Ausgangsspannung für den Mikrocontroller immer noch negativ! Mikrocontroller hat ja die Bezugspotenzial der positiven Eingangsspannung.

» » » Die Frage ist, kann die hohe neg. Ausgangsspannung des Inverswandlers
» » den
» » » Festspannungsregler und/oder auch den Mikrocontroller zerstören???
» » Bestimmt.
» »
» »
» » » Falls ja, welche möglichkeiten gibt es noch für die Spannungsmessung
» mit
» » dem ADC
» » » des µCs?
» » Teil denn der Inverter mit dem µC das GND-Potential?
» » Ansonsten schließt du die Spannung des Inverters einfach invertiert an,
» und
» » schon ist sie wieder positiv. Denn positiv und negativ sind ja nur
» Fragen
» » des Bezugspotentials.
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» Dann ist die Ausgangsspannung für den Mikrocontroller immer noch negativ!
» Mikrocontroller hat ja die Bezugspotenzial der positiven Eingangsspannung.

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Ich würde nicht direkt in den µC reingehen.
Mit OPAMPs kannst Spannungs- bzw. Stromspiegeln machen.
Machst einen Differenz-Messverstärker/Abschwächer den du noch galv. trennend an den µC anlegst.
--> virtuelle Masse.

Etwas solltest zudem noch berücksichtigen: was passiert, wenn die Last springt, oder du an den Ausgangsklemmen was spielst.
Dann könntest unkontrolliert dem µC was antun, wenn der direkt gekoppelt ist.

Gerald
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» Wie meinst du das? Der Mikrocontroller wird auch von dem gleichen 7805
» versorgt. Kann die Ausgangsspannung des 7805 über 5V steigen?

Nein, aber die Versorgungsspannung des uC kann das, wenn man die Schutzdioden an den Eingängen während des Betriebs nutzt und über sie mehr als den vom uC benötigten Strom fließen lässt. In deinem Fall kann das aber nur bei sehr ungünstiger Masseführung passieren, also keine übertriebene Sorge, das sollte schon durch einen ausreichenden Stützkondensator am uC erledigt sein, und den brauchst du ja sowieso.

» Ich würde nicht direkt in den µC reingehen.

Das wird in vielen Millionen Geräten so gemacht, völlig zuverlässig. Dazu gibts auch einige AppNotes der diversen Hersteller von uCs.

» Hallo,
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» Ich möchte die Ausgangsspannung eines Inverswandlers mit einem ATtiny
» messen. Das Problem ist, dass die Ausgangsspannung des Inverswandlers
» negativ ist und mit dem Mikrocontroller kann man keine negative Spannungen
» messen. Ich habe eine zusätzliche Referenzspannung verwendet um
» Spannungsteiler (R1 und R2 >20kOhm) auf eine positive Spannung zu beziehen.
» Die Referenzspannung wird von einem Festspannungregler 7805 erzeugt.
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» Die Ausgangsspannung des Inverswandlers is zwischen 0 und 100V variierbar
» und kann max. 10A liefern.
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» Die Frage ist, kann die hohe neg. Ausgangsspannung des Inverswandlers den
» Festspannungsregler und/oder auch den Mikrocontroller zerstören??? Falls
» ja, welche möglichkeiten gibt es noch für die Spannungsmessung mit dem ADC
» des µCs?
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Zunächst benötigst Du ein gemeinsames Potential, nämlich die Masse des µC-Systems und der offensichtlich positive Anschluss des Inverters müssen miteinander verbunden sein - falls das überhaupt zulässig ist (und aus Sicherheitsgründen nicht eine galvanische Trennung nötig ist). Dieser gemeinsame Punkt ist in Deinem Schaltplan nicht gezeichnet.

Dann wäre es durchaus möglich, die bis zu -100V in den Bereich 0V bis 5V für den µC zu verschieben. Allerdings ist für den Spannungsteiler dann eine völlig andere und (wegen der Verlustleistung in R3) deutlich hochohmigere Dimensionierung nötig, z.B. R2 = 10kOhm und R3 = 220 kOhm.

Dann wären die 0V bis -100V in einen Bereich +4,78V bis +0,43V ins Positive verschoben (der Rest in Software). Das stimmt aber nur dann genau, wenn die 5V-"Referenz" echte 5,00V hat. Deshalb statt einem 7805 mit seinen eher schlechten +-4% Genauigkeit lieber einen geeigneten genaueren LDO mit +-2% oder gar +-1% nehmen und bei den verwendeten Widerständen für den Spannungsteiler ebenso.

Über Temperaturabhängigkeiten des ganzen Messsystems muss man ggf. separat nachdenken.

Zur Sicherheit und zum Schutz des µC-Eingangs könnte man den Messpunkt am Spannungsteiler noch mit einer geeigneten Diode nach Masse klemmen, falls die Spannung des Inverters negativer als -100V wird. Dann aber bei der Auswahl unbedingt auf den Dioden-Strom in Sperrrichtung achten, der insbesondere bei Schottky-Dioden recht hoch sein kann.

Die Bedeutung des gezeichneten RL = 100 Ohm ist mir nicht ganz klar. In ihm würden ggf. bis zu 1A fließen (und nicht 10A wie angegeben). Die Verluste wären bei 100 Ohm (falls es sich wirklich um einen Lastwiderstand handelt) aber auch bei 1A bereits 100W.

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» » Ich möchte die Ausgangsspannung eines Inverswandlers mit einem ATtiny
» » messen. Das Problem ist, dass die Ausgangsspannung des Inverswandlers
» » negativ ist und mit dem Mikrocontroller kann man keine negative
» Spannungen
» » messen. Ich habe eine zusätzliche Referenzspannung verwendet um
» » Spannungsteiler (R1 und R2 >20kOhm) auf eine positive Spannung zu
» beziehen.
» » Die Referenzspannung wird von einem Festspannungregler 7805 erzeugt.
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» » Die Ausgangsspannung des Inverswandlers is zwischen 0 und 100V
» variierbar
» » und kann max. 10A liefern.
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» » Die Frage ist, kann die hohe neg. Ausgangsspannung des Inverswandlers
» den
» » Festspannungsregler und/oder auch den Mikrocontroller zerstören??? Falls
» » ja, welche möglichkeiten gibt es noch für die Spannungsmessung mit dem
» ADC
» » des µCs?
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» Zunächst benötigst Du ein gemeinsames Potential, nämlich die Masse des
» µC-Systems und der offensichtlich positive Anschluss des Inverters müssen
» miteinander verbunden sein - falls das überhaupt zulässig ist (und aus
» Sicherheitsgründen nicht eine galvanische Trennung nötig ist). Dieser
» gemeinsame Punkt ist in Deinem Schaltplan nicht gezeichnet.
»

» Zur Sicherheit und zum Schutz des µC-Eingangs könnte man den Messpunkt am
» Spannungsteiler noch mit einer geeigneten Diode nach Masse klemmen, falls
» die Spannung des Inverters negativer als -100V wird. Dann aber bei der


-100V ist die absolute Grenze. Eigentlich soll die Ausgangsspannung -50V nicht überschreiten. Ich wollte überdimensionieren.

Ich habe die Skizze nochmal bearbeitet. Mich verwirrt noch was.

Da die GND-Potenzial des µCs 0V und positive Anschluss des Inverswandlers >0V ist und miteinander verbunden sind, kann das funktionieren (zumindest während der Leitendphase des Transsistors)? Oder habe ich Denkfehler???

» » Ich würde nicht direkt in den µC reingehen.
»
» Das wird in vielen Millionen Geräten so gemacht, völlig zuverlässig. Dazu
» gibts auch einige AppNotes der diversen Hersteller von uCs.

Wie kann ich solche Appnotes finden? z.B. von Atmel (ATtiny861A) ?

» Dann ist die Ausgangsspannung für den Mikrocontroller immer noch negativ!
Wenn du die "negative Klemme" als GND definierst, liegt an der "GND-Klemme" eine positive Spannung an.
Geht natürlich nur, wenn eine Potentialtrennung vorliegt, und du den Inverter so anschließen kannst.
Das konnte ich bis jetzt noch nicht eindeutig hinauslesen.
Und dein Gemälde mit dem MOSFET hilft da auch nicht wirklich Licht ins Dunkel zu bringen.

» Da die GND-Potenzial des µCs 0V und positive Anschluss des Inverswandlers
» >0V ist und miteinander verbunden sind, kann das funktionieren (zumindest
» während der Leitendphase des Transsistors)? Oder habe ich Denkfehler???

Sieht ganz nach Denkfehler aus, aber zeig doch mal den kompletten Wandler.

» » Da die GND-Potenzial des µCs 0V und positive Anschluss des
» Inverswandlers
» » >0V ist und miteinander verbunden sind, kann das funktionieren
» (zumindest
» » während der Leitendphase des Transsistors)? Oder habe ich Denkfehler???
»
» Sieht ganz nach Denkfehler aus, aber zeig doch mal den kompletten Wandler.

» Wie kann ich solche Appnotes finden?

http://ww1.microchip.com/downloads/en/appnotes/40171a.pdf


» z.B. von Atmel (ATtiny861A) ?

Fast alle uC lassen sich so nutzen. Man muss lediglich im Datenblatt nachlesen ob die Schutzdioden auch wirklich an dem Anschluss eingebaut sind, ansonsten halt extern anbringen.