KNX-Arduino Gemeinschaftsprojekt: "3-Phasen Energy Monitor" oder ...

[l0wside]

Man muss die Spannungsversorgung auch galvanisch von BUS trennen. Dazu gibt es wohl nur zwei Möglichkeiten:

1.) aus 230V -> 5V erzeugen

oder

2.) die 5V vom Bus galvansich trennen. gibt es dafür auch nicht irgendeinen AdumXXXX !?

Für 1. würde sich ein Kondensatornetzteil anbieten, das ist dann zwar nicht galvanisch vom Netz getrennt, aber das ist die Schaltung ja sowieso nicht.

Zu 2.: ein IC, das galvanisch getrennt 5V/20mA ohne externe Komponenten erzeugen kann, suche ich auch schon länger - gibt es meines Wissens nicht. Das Einfachste wäre, mit einem Rechteck eine kleine Spule mit zwei Windungen anzusteuern, aber da ist der Markt ziemlich dünn, wenn man 4 kV Isolationsspannung haben will. Wenn du was findest, wäre ich interessiert. Ob die 4kV nun wirklich sein müssen, sei mal dahingestellt - nach meiner Interpretation der VDE0100 eigentlich schon.
EDIT: Beispiel ist der hier: http://www.silabs.com/products/power...isolators.aspx - braucht eine externe Induktivität. Die angegebene UTB02185s kennt nicht mal der vermutliche Hersteller (www.umec.com.tw).

Max

[tuxedo]

Für 1. würde sich ein Kondensatornetzteil anbieten, das ist dann zwar nicht galvanisch vom Netz getrennt

Für die Laien unter uns: Wofür wäre das denn gut? Das wichtige ist doch dass der Bus galv. getrennt ist. Wieso sollte die Schaltung auch noch galv. vom 230V Netz getrennt sein?

[Masifi]

Das Problem ist das der ADE7758 auf Erdpotential liegt, also auf Phase N.

An sich ist das nicht schlimm, aber im Falle das jemand "ausversehen" eine Phase L1, L2, oder L3 auf den Phase-N Eingang legt, liegen 230V auf eurem KNX-GND.
Was dann passiert will ich gar nicht wissen. :-( Deshalb sollte der KNX-BUS komplett vom 230V-Netz getrennt werden.

Ich hoffe jedem ist klar das wir hier mit 230V arbeiten !!! Also bitte lasst die Finger davon wenn ihr nicht wisst was ihr tut !!!

Für 1. würde sich ein Kondensatornetzteil anbieten, das ist dann zwar nicht galvanisch vom Netz getrennt

In diesem Fall wäre keine Trennung in der Spannungsversorgung für den ADE5578 notwendig, wie tuxedo schon sagte würde es reichen dann nur den SPI-BUS zu trennen.

[tuxedo]

Meine Frage bezog sich auf 1 ...

Und ganz ehrlich: Anders würde ich es nicht machen wollen. Wenn eine separate Spannung her muss, dann nur über den ADUM1201 mit dem TPUART verbinden und alles andere sein lassen.

[l0wside]

Für die Laien unter uns: Wofür wäre das denn gut? Das wichtige ist doch dass der Bus galv. getrennt ist. Wieso sollte die Schaltung auch noch galv. vom 230V Netz getrennt sein?

Ich hätte den von mir verwendeten Begriff "Schaltung" besser definieren sollen. Es gibt zwei Teilschaltungen:

• Die eigentliche Erfassung. Diese ist direkt mit 230V verbunden, um messen zu können. Die Elektronik in diesem Teil will irgendwie versorgt werden, dafür hatte ich ein Kondensatornetzteil vorgeschlagen. Die Spannungsversorgung ist dann nicht galvanisch getrennt von den 230V, was aber egal ist, weil die Verbindung ohnehin da ist.
• Der Busankoppler. Dieser ist mit dem Bus verbunden und muss vom Erfassungsteil galvanisch getrennt werden.

Dazwischen hängt dann ein Optokoppler oder ein ADUM (bessere, wenn auch teurere, Wahl - aus dem KNX heraus einen Optokoppler zu treiben, ist vom Strombedarf schwierig). Auf welche Seite man den µC setzt, ist im Grunde egal; allerdings wäre es mir für die Entwicklung entschieden lieber, keine USB-Verbindung zu haben, die auf der anderen Seite am Niederspannungsnetz hängt. Also: µC auf die Busseite.
Bedeutet aber, dass SPI und für jeden Baustein ein /CS und wohl auch ein /IRQ über die galvanische Trennung müssen. Macht bei drei Bausteinen neun Kanäle. 2x Si8650 wäre eine Möglichkeit, ist nicht mal so teuer (bei Farnell 1,61+Steuer ab 10 Stück). Genehmigt sich leider mit 4mA einen ganz guten Schluck aus der Pulle.

Max

[Hamerheat]

Hallo,
schaut euch mal den ADE7878 /A, er hat ua. Register für varh,Watth... dass haben die anderen nicht.


Edit: dann doch gleich den 7880 mit Harmonic Monitor. Auch wenn man diese Funktion nicht sofort nutzt, sieht aber auf den Display Hammer aus....-)

[dschwert]

Zu 2.: ein IC, das galvanisch getrennt 5V/20mA ohne externe Komponenten erzeugen kann, suche ich auch schon länger - gibt es meines Wissens nicht. Das Einfachste wäre, mit einem Rechteck eine kleine Spule mit zwei Windungen anzusteuern, aber da ist der Markt ziemlich dünn, wenn man 4 kV Isolationsspannung haben will.

Hast du dir das Portfolio von RECOM angeschaut? Die haben auch einiges mit >=4kV, z.B. RH-0505D/H6 (5V, allerdings ungeregelt).

Gruß,
Dietmar

[l0wside]

Danke, an Recom hatte ich gar nicht gedacht.
Das sieht interessant aus, allerdings sehr teuer (auch in Stückzahlen über 4 EUR). Die Größe dagegen wäre mit 6x10mm ganz ok.

Max

[Masifi]

Was spricht gegen eine AC/DC-Wandler von Recon:

http://cdn-reichelt.de/documents/dat...AC01_02-SC.pdf

hat nur 80mW Standby Consumption

[l0wside]

...und kostet schlappe 10 EUR (Digikey) oder 15 EUR (Reichelt), da ist ja ein kleiner Print-Trafo fast schon eine Alternative[1]. Das Kondensatornetzteil müsste sich für < 2 EUR aufbauen lassen.

Max

[1] Nachteil dabei: die Teile sind allzu billig aufgebaut, der Kern geht in die Sättigung und die Trafos werden heiß. Jedenfalls bei dem, was Conrad und Reichelt so haben.

[Masifi]

Aber ein Kondensatornetzteil ist aber auch anfällig gegen Netzstörungen und vorallem hat man doch meiner Meinung nach eine hohe Verlustleistung an der Z-Diode.
Für den ADE5578 bei 5V und 14mA auch schon alleine 70mW. Und so billig sind die NetzKondensatoren sicher auch nicht.

Oder sehe ich da was falsch !?

[tuxedo]

Aber ein Kondensatornetzteil ist aber auch anfällig gegen Netzstörungen und vorallem hat man doch meiner Meinung nach eine hohe Verlustleistung an der Z-Diode.
Für den ADE5578 bei 5V und 14mA auch schon alleine 70mW. Und so billig sind die NetzKondensatoren sicher auch nicht.

Oder sehe ich da was falsch !?

Natürlich wäre ein "eingebautes Netzteil" ganz schön. Aber haben nicht die meisten sowieso ein 12V oder 24V Netzteil im Schrank das schon das eine oder anderen KNX Gerät versorgt (z.B. einen IP Router)? So viel Leistung wird die Bastelei hier ja nicht brauchen, als dass man sich nicht an der vermutlich schon vorhandenen Spannungsquelle bedienen kann. Dann würde sich das Spannungsversorgungsthema auf eine akzeptable DC/DC StepDown Schaltung reduzieren.

[Masifi]

Die Spannungsversorgung des Baussteins muss galvanisch getrennt werden, da dieser direkt auf "N" = Erdpotential liegt !!!

Wenn du das 24V Netzteil NUR dür dieses Device nutzt dann sollte das kein Problem sein, aber du musst sicherstellen das du keine anderen Devices an die gleichen 24V anschließt. Und das wäre mir viel zu gefährlich !!!

[tuxedo]

Moment, das war mir jetzt zu viel komprimierte Information:

KNX-Bus vom Rest des "Energy Monitors" galvanisch trennen: OK. Adum zwischen die RX/TX/GND Verbindung des TPUARTs zum Arduino. Passt.

Und der "Rest des Energy Monitors" muss dann nochmal galvanisch von was getrennt werden?

l0wside hatte ja schon geschrieben:

• Die eigentliche Erfassung. Diese ist direkt mit 230V verbunden, um messen zu können. Die Elektronik in diesem Teil will irgendwie versorgt werden, dafür hatte ich ein Kondensatornetzteil vorgeschlagen. Die Spannungsversorgung ist dann nicht galvanisch getrennt von den 230V, was aber egal ist, weil die Verbindung ohnehin da ist.

Wenn das Netzteil nicht eingebaut, sondern extern ist, sehe ich nur einen Unterschied zur eingebauten Variante:

Das externe Netzteil kann noch andere Geräte versorgen. Oder läuft man Gefahr dass die Erfassungselektronik im EnergyMonitor auf die DC-Spannung des (externen) Netzteils irgendwie 230V drauf krieg und dann anderen Geräte, die auch an diesem Netzteil hängen einen Schuss ab bekommen?!

[l0wside]

Aber ein Kondensatornetzteil ist aber auch anfällig gegen Netzstörungen und vorallem hat man doch meiner Meinung nach eine hohe Verlustleistung an der Z-Diode.
Für den ADE5578 bei 5V und 14mA auch schon alleine 70mW. Und so billig sind die NetzKondensatoren sicher auch nicht.

Oder sehe ich da was falsch !?

Wieso soll der Strom über die Z-Diode gehen? Die ist parallel zu deiner Last, nicht in Serie dazu.

Kannst mal angehängte Schaltung simulieren (in LTSpice schnell zusammengehauen, geht sicher schöner und besser; der 100mOhm ist nur ein Dummy zur Strommessung).
2015-11-12_15h20_15.png

Habe die Schaltung etwas holterdipolter so umgebaut, dass GND = L. Das Original und Hinweise zur Dimensionierung gibt´s hier: http://www.elektronik-kompendium.de/...er/cpowsup.htm. Meine Variante nutzt nur die positive Halbwelle und hat deswegen erhöhten Ripple, dafür ist eben GND = L.

Die 300 Ohm simulieren eine Last mit 20 mA. In der Realität wird man hier einen LDO einsetzen, um den Restripple wegzubügeln.

Habe ansonsten mal einen Puls simuliert: 1 kV, 100µs lang, über 10 Ohm. Die Schaltung zuckt ein bisschen, bleibt aber solide < 10V.

Max