DC/DC-Wandler für Messgerät -> magnetische Störung

Technik Elektronik & Elektrotechnik
#1

Hi!

Für die Entwicklung eines Präzisionsvoltmeters möchte ich einen DC/DC Wandler einsetzen, damit Messverstärker und ADC potentialfrei arbeiten. Leider erzeugen viele DC/DC-Wandler (weil sie intern einen Trafo haben) starke magnetische Störungen, die wiederum hohe Störspannungen in der Messschaltung induzieren.

Als Strategien gegen die Störspannungen habe ich an folgende Punkte gedacht:

  • Leiterschleifen so klein wie möglich
  • Entfernung vom DC/DC-Wandler so groß wie möglich
  • Mu-Metall dazwischen
  • magnetisch isolierten DC/DC-Wandler verwenden

Meine Fragen sind jetzt folgende: Habt ihr Tipps für mich wie ich die Störungen weiter reduzieren kann?

Und: Könnt ihr mir DC/DC-Wandler mit möglichst geringem Störfeld empfehlen? Ich brauche +/- 15V bei 1W-3W.

Danke
Hansi

#2

Hallo Hansi,
ich bin bisher immer mit den Teilen von: http://www.tracopower.com/ gut gefahren.
Der einzige Fehler, die Dinger brauchen immer 10% ihrer Nennlast, sonst kommen da immer Sägezähne raus.
Und preiswert sind die auch nicht gerade.
Versuch macht kluch!
Grüße, jo-enn

#3

das:

Für die Entwicklung eines Präzisionsvoltmeters

widerspricht heftig dem, was danach kommt.
versuch’s mit einem akku. längere zeit benutzen wirst du das ding ohnehin nicht, sondern ganz schnell was richtiges kaufen.

btw., schon mal drüber nachgedacht, wie du dein ‚Präzisionsvoltmeters‘ eigentlich abgleichen willst?

#4

Hallo Hansi,

Für die Entwicklung eines Präzisionsvoltmeters

Definiere bitte Präzisionsvoltmeter.

Also die AUflösung in Vol und die zulässigen Messfehler in Prozent.

möchte ich
einen DC/DC Wandler einsetzen, damit Messverstärker und ADC
potentialfrei arbeiten. Leider erzeugen viele DC/DC-Wandler
(weil sie intern einen Trafo haben) starke magnetische
Störungen, die wiederum hohe Störspannungen in der
Messschaltung induzieren.

Das ist vor allem eine Frage des Layouts!

Als Strategien gegen die Störspannungen habe ich an folgende
Punkte gedacht:

  • Leiterschleifen so klein wie möglich

Hier musst du auf die Führung der Masseleitungen bedonders acht geben.

  • Entfernung vom DC/DC-Wandler so groß wie möglich
  • Mu-Metall dazwischen

Meine Fragen sind jetzt folgende: Habt ihr Tipps für mich wie
ich die Störungen weiter reduzieren kann?

Es fehlen noch LC Siebketten und Feritperlen in den Leitungen.

Und: Könnt ihr mir DC/DC-Wandler mit möglichst geringem
Störfeld empfehlen? Ich brauche +/- 15V bei 1W-3W.

Trace ist da schon empfehlenswert.
Zumindest hier in der Schweiz geben die auch gerne Auskunft und helfen weiter.

MfG Peter(TOO)

#5

Noch eine Strategie wäre zu überlegen:
Primär symmetrischer Gegentakt-Rechteckgenerator, fremdgesteuert, ohne Regelung.
Sekundär symmetrischer zweiweggleichrichter oder Vollweggleichrichter.
Regelung der Sekundärspannung mit Regel-IC.

Damit wird das Magnetfeld des Kerns sehr klein weil keine Energie im Magnetfeld gespeichert wird.
Die Windungszahl soll auf maximal ±0.1 Tesla dimensioniert werden (Ferritkern 3B7)

Die Primärseite führt im Moment des Umschaltens kurzzeitige Stromspitzen weil die Wicklungskapazität umgeladen werden muss und weil sekundär die Siebkondensatoren geladen werden. Aus diesem Grunde sind auch Störfelder von den Trafo-Zuleitungen zu erwarten. Kürzeste Leitungsführung zwischen Trafo, Schalttransistoren, Sieb- und Ladekondensatoren ist notwendig.

#6

Hallo,

Für die Entwicklung eines Präzisionsvoltmeters

??? Keiner weiß, um was es genau geht.
Auflösung, Genauigkeit und vor allem auch DC oder AC,
wenn AC, welche Frequenzen usw. ?

möchte ich
einen DC/DC Wandler einsetzen, damit Messverstärker und ADC
potentialfrei arbeiten. Leider erzeugen viele DC/DC-Wandler
(weil sie intern einen Trafo haben) starke magnetische
Störungen, die wiederum hohe Störspannungen in der
Messschaltung induzieren.

Ich benutze auch DCDC-Wandler in hochempfindlichen
Meßverstärkerschaltungen, wo die Verstärkung so weit
getrieben wird, dass das Rauschen begrenzt.
Nehme dafür RECOM-Wandler.
Da habe ich aber bisher keine solche Probleme gehabt.

Dass Siebung nötig ist und man man beim Layout einiges
beachten muß, wurde schon bemerkt.
Vermutlich geht es auch um Digitlisierung, oder?

Dann spielt auch die Messfrequenz bzw. Abtastfrequenz im
Verhältnis zu Störfrequenzen einen Rolle.

  • Evtl. kann man selber einen DCDC-Wandler konzipieren und
    dann Abtastung und Wandlerfrequenz synchronisieren.
  • Lage des Wandlers zum Messeingang auf Minimum anpassen.
  • Schmalbandige Filter benutzen.
  • LookIn-Verstärkerprinzip nutzen.
    Gruß Uwi

Als Strategien gegen die Störspannungen habe ich an folgende
Punkte gedacht:

  • Leiterschleifen so klein wie möglich
  • Entfernung vom DC/DC-Wandler so groß wie möglich
  • Mu-Metall dazwischen
  • magnetisch isolierten DC/DC-Wandler verwenden
    Meine Fragen sind jetzt folgende: Habt ihr Tipps für mich wie
    ich die Störungen weiter reduzieren kann?
    Und: Könnt ihr mir DC/DC-Wandler mit möglichst geringem
    Störfeld empfehlen? Ich brauche +/- 15V bei 1W-3W.
#7

Hallo

Man kann den internen Trafo mit einem Ringkern aufbauen.
„Mumetall dazwischen“ kann vielleicht nichts brngen.
Es müsste stattdessen der empfindliche Schaltungsteil mit eingepackt werden, wie woanders die Elektronenstrahlröhre.
Trafos werden schon mal komplett in Weißblech oder Kupferblech eingelötet, verkapselt, um Streuinduktion kurzzuschließen.

Wie bereits angedeutet, halte ich es für sinnvoll, einmal zu schauen, wie Spannungsversorgungen professionell für DVM,s gemacht werden.

MfG
Matthias

#8

Hallo!

Vielen Dank für die vielen hilfreichen Antworten und Tips!

Das Thema „Präzisionsvoltmeter“ sollte nur den Rahmen des Themas stecken und einleiten, meine Fragen bezogen sich darauf im Endeffekt gar nicht.

Besten Dank
Hansi

#9

Das Thema „Präzisionsvoltmeter“ sollte nur den Rahmen des
Themas stecken und einleiten, meine Fragen bezogen sich darauf
im Endeffekt gar nicht.

gute antworten gibt es nur auf gute fragen. so wird das nichts.

btw., verkaspern lasse ich mich nicht gern. rechne also nicht damit, dass du beim nächsten mal wieder hilfe von mir bekommst.

#10

Unbrauchbar
Hallo Hansi,

Das Thema „Präzisionsvoltmeter“ sollte nur den Rahmen des
Themas stecken und einleiten, meine Fragen bezogen sich darauf
im Endeffekt gar nicht.

Das is eben KEIN Rahmen.

Wenn du im Baumarkt nach einem „Präzisionsvoltmeter“ fragst, wird man dir etwas um die 30€ zeigen, das Teil kannn dan nicht einmal True-RMS und hat 3.5 Stellen

Fragst du bei einem der der bekannten Messgerätehersteller das selbe, hat das Gerät 8.5 Stellen und kostet um die 30’000€.

Du kannst auch noch bei der PTB nachfragen, da bekommst du dann das was überhaupt nur irgenwie machbar ist. Über Preise reden die erst mal gar nicht, aber das Calibrier-Protokoll wird dicker sein als das Handbuch!

MfG Peter(TOO)

#11

Hallo

Dich verkaspert doch keiner.
Tatsache ist, das man für ein DVM-Modul eine Potentialtrennung benötigt, und wenn das nicht richtig gemacht wird, gibt es Meßfehler.
Seine Frage ist also dazu geeignet, herauszufinden, wie man diese Module mit einer einzelnen Batterie beschalten kann. Das ist auch von allgemeinem Interesse. „Kauf Dir was richtiges“ geht da einfach nicht.
Mit „was fertiges kaufen“ bekommt man längst nicht alles was man braucht.

MfG

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#12

O_O

#13

Hi!

Dich verkaspert doch keiner.
Tatsache ist, das man für ein DVM-Modul eine Potentialtrennung
benötigt, und wenn das nicht richtig gemacht wird, gibt es
Meßfehler.
Seine Frage ist also dazu geeignet, herauszufinden, wie man
diese Module mit einer einzelnen Batterie beschalten kann. Das
ist auch von allgemeinem Interesse. „Kauf Dir was richtiges“
geht da einfach nicht.
Mit „was fertiges kaufen“ bekommt man längst nicht alles was
man braucht.

Hehe, danke für die Klarstellung.

Ich stelle noch genauer klar, dass es ein Gerät sein soll, das am USB Bus hängt und von dort mit ca. 5V versorgt wird. Das heißt ich brauche sowohl eine Potentialtrennung vom PC als auch andere Spannungen (+/-15V).

Und mir gehts darum, das selber zu bauen, weil mich das selber bauen interessiert (und nicht das Kaufen). Erstens lerne ich etwas dabei, zweitens macht mir das Tüfteln und Basteln[1] Spaß und drittens hab ich dann was nützliches.

Ich erzähle auch gern was über meine Projekte (siehe dieses Posting, siehe mein Blog http://johann-glaser.blogspot.co.at/ ), aber wenn ich eine konkrete Frage stelle, staune ich nicht schlecht, wenn sich wer auf völlig belanglosen Nebenschauplätzen aufhängt.

Nochmal danke für eure nützlichen Antworten
Hansi

[1] Bitte die Begriffe nicht falsch verstehen, viele Leute assoziieren damit ein niedriges Niveau.

#14

Dich verkaspert doch keiner.

na, dann lies mal die frage. und dann ergänzung 1 und 2.

lächerlich.

#15

Hallo Hansi,

Bei meiner Frage gings um die magnetischen Störungen aus DC/DC
Wandlern.

Auch hier macht es einen Unterschied ob dein Wandler schlussendlich eine Auflösung von einigen µV oder pV hat.

Die meisten Probleme sind nun mal geomtrischer Natur.

Jede, der mal Audio-Endstufen, möglichst mit Trafos mit EI-Ker selber gebaut hat weiss, dass der Einbauort und -lage schon die halbe Miet sind. Kommen dann noch Dinge wie Sternmasse und Leiungslage hinzu.

Empfindliche Verstärker baut man am besten in HF-Gehäuse ein. Du darfst nicht nur mit deinen eigenen STörfeldern rechnen, sondern auch mit Externen, hier ist das Stichwort: EMV.

Aber wie kritisch die ganz Geschiche wirklich ist, hängt halt von den geforderten Parametern ab.
Die Verwendung spielt dabei auch noch eine Rolle. Ich habe viel Geräte gesehen, welche im Elektronik-Labor bestens und fehlerfrei funktioniert haben, aber in einer Industrie-Anlage unbrauchbar waren.

MfG Peter(TOO)

#16

Hallo

Ich stelle noch genauer klar, dass es ein Gerät sein soll, das
am USB Bus hängt und von dort mit ca. 5V versorgt wird. Das
heißt ich brauche sowohl eine Potentialtrennung vom PC als
auch andere Spannungen (+/-15V).

Und mir gehts darum, das selber zu bauen, …

Das geht ganz gut mit einem Flyback-Oszillator mit mehreren Abgriffen.
Einen Abgriff zum Messen für die sekundären Spannungen, die Kondensatoren müssen entladen werden, damit die Spannungen dem einen Meßwert folgen.
Dafür nimmt man einen Schalenkern oder einen Ringkern. Man kann den in Kupferfolie oder Weißblech einlöten, da kommt nicht mehr viel raus. Ein magnetisches Gleichfeld sollte keine Rolle spielen, man muß ja auch nicht sein Multimeter nach magnetisch-Nord ausrichten.

Bei kapazitiver Trennung bin ich etwas skeptisch, weil die DVM-Modul-Eingänge sehr hochohmig sind.

Möchte man eine Restwelligkeit ohne allzu große Kondensatoren entfernen, kann man einen Längstransistor als Regler nehmen.
Das verringert die Ausgangsspannung um 1V und in meinem Experiment die Restwelligkeit(in mV) um den Faktor 100.
Man braucht dazu 3 Teile: Treibertransistor oder Univ. npn, Diode, Elko.
etwa so:

.+°----K-B-E—°+
. | | |
. ->|-
. _|_
. —
. |
.°--------------°
Und mit LTSpice brauchst Du nicht einmal was löten.

MfG
Matthias
… mehr auf http://w-w-w.ms/a4544e

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