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Archiv verlassen und diese Seite im Standarddesign anzeigen : Telemetrie Basteleien - hohe Spannungen messen ?!



mhuck
05.11.2018, 11:49
Hallo,
mal eine Frage an die eingefleischten Elektroniker...
Ich bastele schon ewig mit einfacher Selbstbau-Telemetrie herum (schon bevor es sowas zu kaufen gab). Erstmals würde ich jetzt gerne in einem Modell mit 10s Akku die Spannung überwachen...
Zumindest früher hieß es immer, bei hohen Spannungen / hohenStrömen sollte der Antrieb galvanisch von der Fernsteuerung entkoppelt sein. Bisher habe ich mich daran auch immer gehalten, so hat das Modell einen 120A HV Regler mit Optokoppler.
Wenn ich jetzt auf einfache Weise die Spannung meines Flugakkus messen möchte, ist die galvanische Entkopplung wieder zerstört. Verschiedene Überlegungen der Meßwertübertragung mit Spannungs/Frequenwandler und Optokopplern führen immer wieder zu sehr komplizierten Schaltungen, die meistens auch nicht funktionieren, da ich eben auch nur ambitionierter Elektronik-Amateur/Pfuscher bin ....

Wie machen das die Profis / Fernsteuerungshersteller ? Ist die galvanische Entkopplung immer noch Stand der Technik, oder kann man sich das sparen ??

Grüße, Matthias

E-Segler
05.11.2018, 19:42
Hallo,
ich würde die Messung und Auswertung auf der HV Seite machen und die Daten dann seriell über Optokoppler auf die Empfängerseite senden. Das dürfte relativ einfach sein

Gruß Heinz

simon_123
05.11.2018, 20:56
Hallo,
ich bin zwar nur Bastler was Elektronik angeht und kein Profi, aber wenn der erste Schritt bei der HV Messung ein schnöder Spannungsteiler ist und dahinter der Mikrocontroller sitzt und maximal 3.3/5V abbekommt, kann ja eigentlich nix passieren. Da müssten dann schon die Widerstände des Teilers versagen, damit es Probleme geben könnte. Dass solche passiven, quasi unbelasteten Komponenten ausfallen sollte heutzutage doch eher selten passieren...

rkopka
06.11.2018, 15:44
ich bin zwar nur Bastler was Elektronik angeht und kein Profi, aber wenn der erste Schritt bei der HV Messung ein schnöder Spannungsteiler ist und dahinter der Mikrocontroller sitzt und maximal 3.3/5V abbekommt, kann ja eigentlich nix passieren. Da müssten dann schon die Widerstände des Teilers versagen, damit es Probleme geben könnte. Dass solche passiven, quasi unbelasteten Komponenten ausfallen sollte heutzutage doch eher selten passieren...
Und sonst einfach noch eine Zenerdiode hinter den Spannungsteiler für den Fall des Falles. Z.B. könnte ja jemand eine noch höhere Spannung anstecken. Bringt auch nur bis zu bestimmten Grenzen etwas, aber ist einfach und billig.

RK

E-Segler
06.11.2018, 16:16
Mit einem enfachen Spannungsteiler hebt ihr die galvanische Trennung auf, um die es ging ( Optoregler), weil Masse empfänger dann gleich - Antriebsakku ist.

lastdownxxl
06.11.2018, 17:11
Hallo Matthias,

ich würde z. B. einen PIC12F1572 und einen Optokoppler verwenden. Mit dem ADC vom PIC die Spannung auf der HV Seite messen und mit dem integrierten UART die gemessene Spannung seriell mit dem Optkopper an den Empfänger einem weiteren PIC12F1572 oder ATtiny senden. Der PIC12F1572 kostet 1€ beim Reichelt.

Beispiele für einen einfachen Software Uart siehe meine früheren Beiträge wie z. B. DIY Telemetrie 2.4 GHz hier im Forum.

http://www.rc-network.de/forum/showthread.php/650280-DIY-Telemetrie-2-4-gHz

Gruss Micha

k_wimmer
06.11.2018, 18:13
Oder einen linearen Optokoppler und dann auf den AD-Eingang von dem Micro.
z.B.:
http://www.farnell.com/datasheets/2047031.pdf?_ga=2.74949782.58642188.1541524335-876697587.1541524335

RCFan123
06.11.2018, 18:45
Wenn Du ganz sicher gehen willst:
http://www.ti.com/amplifier-circuit/special-function/isolated/products.html
Das sind isolierte Operationsverstärker. Die gibt es auch günstig bei Aliexpess (AMC1100).
An sonsten: warum soll der Regler galvanisch getrennt zum Empfänger sein? Antwort: weil der Regler durch den hohen Strom in der Versorgungleitung die Masse anlupft, was die Signale versauen kann. Wenn Du die Spannungsdifferenz am Spannungsteiler nicht direkt über die Masse misst, sondern den OP über zwei gleiche hochohmige Widerstände als Differenzverstärker misst, ist die Kopplung auch minimal.
Andererseits ist die 2,4Ghz so weit von dem weg was ein Regler an Flanken sendet, dass es vielleicht auch wieder egal ist, sich Gedanken zu machen.


Cu RCFan123

derjuwi
06.11.2018, 19:50
Es sind 40 Volt. Da ist nix Hochspannung dran. Einfach mit einem Spannungsteiler runterteilen, einen hochohmigen (50k+) verwenden und im Datenblatt der Widerstaende nach der Spannungsfestigkeit sehen.

Digikey 0805 SMD Widerstand (high precision) (https://www.digikey.de/product-detail/de/tt-electronics-welwyn/PCF0805-12-75KBT1/985-1403-1-ND/3647971)

der hat laut Datenblatt 100V bei 0805 Baugroesse. Wenn du ganz sicher gehen willst mach es wie die Messgeraetehersteller und schalte zwei oder drei in Serie...

Es gibt eine Atmel Appnote in der der nulldurchgang einer Netzspannung mit einem Widerstand gemacht wird. Da waere ich eher schuchtern. Aber bei weniger als 60V...

Du kannst natierlich auch einen Differentiellen Teiler bauen und massefrei messen. Dann brauchst du aber wesentlich mehr know how und aufwaendigere Bauteile.

RCFan123
06.11.2018, 19:57
Es sind 40 Volt. Da ist nix Hochspannung dran. Einfach mit einem Spannungsteiler runterteilen, einen hochohmigen (50k+) verwenden und im Datenblatt der Widerstaende nach der Spannungsfestigkeit sehen.

Digikey 0805 SMD Widerstand (high precision) (https://www.digikey.de/product-detail/de/tt-electronics-welwyn/PCF0805-12-75KBT1/985-1403-1-ND/3647971)

der hat laut Datenblatt 100V bei 0805 Baugroesse. Wenn du ganz sicher gehen willst mach es wie die Messgeraetehersteller und schalte zwei oder drei in Serie...

Es gibt eine Atmel Appnote in der der nulldurchgang einer Netzspannung mit einem Widerstand gemacht wird. Da waere ich eher schuchtern. Aber bei weniger als 60V...

Du kannst natierlich auch einen Differentiellen Teiler bauen und massefrei messen. Dann brauchst du aber wesentlich mehr know how und aufwaendigere Bauteile.

Hallo derjuwi, ich glaube, es ging eher um die Bedenken, dass durch die galvanische Kopplung Störungen vom Antriebsstrang auf den Empfänger eingekoppelt werden, weniger um die Sicherheit (Kleinspannung).

derjuwi
06.11.2018, 20:13
Unter der Bedingung das der ESC vom Empfaenger per Optokoppler getrennt ist (rotes Kabel raus reicht nicht!) Kann man auch einfach einen differentiellen Spannungsteiler verwenden und den negativen part auf RC Masse legen. Ueber einen 2x 50k Widerstand mit Glaettungskondensator kommen keine Stoerungen die Probleme machen. Es sei denn man fliegt 40MHz.

2040783


Entschuldige, Gruesse Julian ;)

mhuck
06.11.2018, 20:16
Hallo,
Ja, es geht mir ausschließlich um Störungen des Empfängers. Irgendeinen Grund muss es ja haben, daß man schon ewig für „höhere“ Spannungen Drehzahlsteller mit Optos verwendet...

Danke für die guten Tipps, ein eigener Controller mit Opto für die Datenübertragung zum „Hauptrechner“ scheint mir eine ganz gute Idee...

Matthias

derjuwi
06.11.2018, 20:32
Hallo,
Ja, es geht mir ausschließlich um Störungen des Empfängers. Irgendeinen Grund muss es ja haben, daß man schon ewig für „höhere“ Spannungen Drehzahlsteller mit Optos verwendet...


Hmm, hast du mal ein Beispiel? Mir fallen nur Jives, YGE und MGM und JETI ein... Die haben mehrheitlich BEC Steller bis 12s...
Opto ESCs sind eigentlich die Ausnahme...

Gruesse Julian

rkopka
07.11.2018, 10:23
Hmm, hast du mal ein Beispiel? Mir fallen nur Jives, YGE und MGM und JETI ein... Die haben mehrheitlich BEC Steller bis 12s...
Opto ESCs sind eigentlich die Ausnahme...
Dann schau mal die (auch billigeren) Hersteller durch. Zumindest bis vor kurzem war kaum ein >6s Regler zu finden mit BEC. Die waren die absolute Ausnahme. Nur sehr teure Regler hatten ein BEC >6s. Inzwischen ändert sich das schon langsam. Bei Pulsar habe ich nur Opto gesehen, Hobbywing hat auch BEC, sogar einen günstigen (kanns noch nicht so lang geben), YGE(bei meinem Händler) haben alle Opto, bei einem ist nichts angegeben, aber auch kein BEC Wert. Jeti hat etwa halbe-halbe Opto zu BEC HV.

RK

derjuwi
07.11.2018, 11:12
Klar, ein Switching BEC kostet halt Geld. Billigregler lassen das weg.

Auch die Angst das ein abbrennender Regler die RC anlage in den Tod reist mag mitspielen. Beides kein Problem wenn man nur Masse verbindet und einen Spannungsteiler verwendet.

Gruesse Julian

Sepp62
07.11.2018, 13:34
Hallo,
Ja, es geht mir ausschließlich um Störungen des Empfängers. Irgendeinen Grund muss es ja haben, daß man schon ewig für „höhere“ Spannungen Drehzahlsteller mit Optos verwendet...

Danke für die guten Tipps, ein eigener Controller mit Opto für die Datenübertragung zum „Hauptrechner“ scheint mir eine ganz gute Idee...

Matthias

Es gibt folgende Gründe einen Optokoppler einzusetzen:

1. Deine Schaltung kann Kontakt mit einer hohen externen Spannung bekommen. Beispiel: Telefonleitung, in die ein Blitz einschlägt.
2. Dein System enthält Komponenten, in denen eine hohe, schwer kalkulierbare Störspannung entstehen kann. Vorzugsweise sind dies induktive Komponenten, wie z.B. eine Zündung.
3. In Deinem System geht ein Bauteil kaputt und die Versorgungsspannung "schlägt durch".

In den beiden ersten Fällen ist eine sichere "Isolationsmethode" unerlässlich. Dies kann z.B. ein Optokoppler sein, es gibt aber auch induktive Koppler (Digital Isolator --> z.B. von Analog Devices).

Im 3. Fall kannst Du abwägen. Wenn Dein System "übersichtlich" ist, z.B. wenn die Batteriespannung die höchstmögliche Spannung ist und die Strompfade klar verfolgt werden können, lassen sich auch die Ausfallwahrscheinlichkeiten Deiner Bauteile grob abschätzen.

Das soll heissen: Wenn Deine Schaltung lediglich eine bekannte Batteriespannung messen soll, kannst Du diese mit einem hochohmigen Spannungsteiler direkt auf den AD-Eingang legen. Die Wahrscheinlichkeit, dass einer der Widerstände des Spannungsteiler kaputt geht und leitend wird, ist verglichen mit dem was Deinem Modell sonst so passieren kann, recht gering. Den Verzicht auf einen Optokoppler halte ich in diesem Fall für möglich.

Die Abschätzung, was in Deinem System so alles passieren kann, musst aber Du treffen. Daher ist dies keine allgemein gültige Empfehlung, sondern nur ein Hinweis.

Viele Grüße
Bernd

Holger Lambertus
07.11.2018, 14:13
Wenn es nur einfache Telemetrie sein soll, so wie ich es im Eingangspost verstanden habe, und es nicht auf die Stelle hinter dem Komma ankommt, dann kann man auch Hallsensoren einsetzen, damit ist man wirklich vom Antriebsstromkreis elektrisch völlig getrennt (ähnlich wie mit einem Optokoppler), alles ist einfach realisiert, und günstig sind die Dinger auch noch.
Viele RC-Sensoren auf dem Markt verwenden z.B. die Sensoren von Allegro (ACS7xx), für eine "Tankuhr" ist das auch völlig ausreichend.


Ein anderer Tipp, der APM Stromsensor, kommt aus China, kostet keine 5€, hat ein eigenes S-BEC (das bitte nicht für RC nutzen), von der Stange kann er 90A und 6s-Spannung messen, gibt die Daten analog aus, da muss man sich dann wenig Gedanken machen. Auf der Platine ist ein INA138/139 Nachbau drauf. Bei Ziege-one gibt es eine Anleitung zur Messbereichsanpassung. (Dort gibt es auch gleich den passenden Code für Hott/Arduino "Strom2Hott" dazu :)) https://fpv-community.de/threads/strom2hott.57659/

Für die 3,72€ inkl Versand baut man das nicht selber.
https://www.ebay.de/i/273218255168?chn=ps
https://i.ebayimg.com/images/g/9pEAAOSwRVpa~TuY/s-l1600.jpg

lastdownxxl
07.11.2018, 16:22
Wenn es nur einfache Telemetrie sein soll, so wie ich es im Eingangspost verstanden habe, und es nicht auf die Stelle hinter dem Komma ankommt, dann kann man auch Hallsensoren einsetzen, damit ist man wirklich vom Antriebsstromkreis elektrisch völlig getrennt (ähnlich wie mit einem Optokoppler), alles ist einfach realisiert, und günstig sind die Dinger auch noch.
Viele RC-Sensoren auf dem Markt verwenden z.B. die Sensoren von Allegro (ACS7xx), für eine "Tankuhr" ist das auch völlig ausreichend.


Hallo Holger,

die Allegro (ACS7xx) sind zum Strommessen sehr gut geeignet, zum Messen der Akkuspannung eher nicht.:D
Zudem sind die Allegro (ACS7xx) nicht gerade billig. Ich hab für zwei ACS756 (+/- 50A) vor 7 Jahren ca. 20 € bezahlt.

Gute Adresse für Sensoren wie Strom etc.: https://www.watterott.com/index.php?page=categorie&cat=86

Gruß
Micha

Holger Lambertus
07.11.2018, 17:22
Achso, ja Spannung, da denk ich schon garnicht mehr drüber nach :D
Ich nutze ja in fast allen meinen Modellen (keine Dauerflieger) eh kein BEC mehr, und greife die Spannung einfach direkt am Balancer an 2S ab. So brauche ich auch keinen Sensor, und habe die Spannung inkl Unterspannungsalarm auf dem Sender.

mhuck
09.11.2018, 10:58
Hallo,

interessant finde ich, daß die Problematik nicht mehr so sehr bekannt zu sein scheint...
Ich beziehe meine "Verpflichtung" zur galvanischen Entkopplung eigentlich aus dem Stand der Technik vor 10-20 Jahren; da hatten eigentlich die Steller der Bürstenmotoren schon ab 50A einen Optokoppler. Dabei ging es nicht primär um hohe Spannungen, sondern um hohe STRÖME, so wie RCFan123 weiter oben auch schrieb:



An sonsten: warum soll der Regler galvanisch getrennt zum Empfänger sein? Antwort: weil der Regler durch den hohen Strom in der Versorgungleitung die Masse anlupft, was die Signale versauen kann. Wenn Du die Spannungsdifferenz am Spannungsteiler nicht direkt über die Masse misst, sondern den OP über zwei gleiche hochohmige Widerstände als Differenzverstärker misst, ist die Kopplung auch minimal.
Andererseits ist die 2,4Ghz so weit von dem weg was ein Regler an Flanken sendet, dass es vielleicht auch wieder egal ist, sich Gedanken zu machen.


Cu RCFan123


Also, meine Angst sind nicht Spannungsüberschläge, sondern Störungen im Empfänger durch vermurkste Signalqualität.
Jetzt frage ich mich: Sind diese Befürchtungen vielleicht heutzutage übertrieben, sind moderne 2.4GHz-Empfänger da nicht mehr so empfindlich? Wobei ja allerdings die Ansteuerung der Servos weiterhin (meist) noch die gleiche ist wie früher, und die ist definitiv empfindlich auf "verzogene" Signale...
Da ich selbst keine kommerzielle telemtrietaugliche Anlage habe, würde mich wirklich mal interessieren, ob es bei Jeti, Graupner, Futaba und Konsorten auch gar keine galvanische Trennung der Sensoren vom Empfänger mehr gibt ?!

Matthias

simon_123
09.11.2018, 12:31
Ich würde Mal behaupten, dass das mit Störungen seit 2,4 irrelevant geworden ist. In jedem Empfänger sitzt heute ein Mikrocontroller der die Daten vom Sender seriell und nichtmehr per ppm/pcm bekommt. Dadurch sind deratige Störungen auf der Empfangsstrecke ausgeschlossen. Das PWM Signal für die servos war noch nie in nennenswertem Umfang ein störanfälliges system (wenn das PWM per Controller erzeugt wird). Ergo ist das heutzutage meiner Meinung nach egal.

derjuwi
09.11.2018, 14:48
Da ich selbst keine kommerzielle telemtrietaugliche Anlage habe, würde mich wirklich mal interessieren, ob es bei Jeti, Graupner, Futaba und Konsorten auch gar keine galvanische Trennung der Sensoren vom Empfänger mehr gibt ?!

Matthias

Jap, alles direkt.

rkopka
12.11.2018, 10:28
Ich würde Mal behaupten, dass das mit Störungen seit 2,4 irrelevant geworden ist. In jedem Empfänger sitzt heute ein Mikrocontroller der die Daten vom Sender seriell und nichtmehr per ppm/pcm bekommt. Dadurch sind deratige Störungen auf der Empfangsstrecke ausgeschlossen.
pcm war auch codiert. Und "seriell" sagt nur aus, daß etwas hintereinander passiert, und das gilt genauso für das ppm Signal der alten 35MHz Systeme.
2G4 kann gestört werden, aber die Servosignale sollten nie irgendwelche komischen Werte annehmen, sondern höchstens einfrieren, bzw. den FailSafe Wert annehmen.

RK