Varistor gegen Überspannung

Guten morgen
Ich will kleine Spannungen mit sehr geringen Strömen messen.
Daher geht der Eingang direkt auf einen OP, der als
Spannungsfolger beschaltet ist.
Das Eingangssignal kann hohe Spannungsspitzen im
kV-Bereich enthalten, die den OP zerstören.
Daher will ich den Eingang mit einem Varistor
gegen zu hohe Spannungen schützen.
Mein Problem ist, dass ich nicht genau weiß, gegen
welchen Bezugspunkt ich den Varistor schalten soll.
Auf meiner Schaltung habe ich einen Trafo mit Gleichrichter,
also keine Erde.
Ich wollte den Varistor nicht gegen Minus schalten, da die
Ströme dann durch den Gleichrichter und Trafo durch müssten.
Ich weiß nicht, ob mir dann mein OP trotzdem wieder kaputt geht.
Daher habe ich mir überlegt, die Überspannung über das Gehäuse,
welches geerdet ist, abzuleiten. Darf man das machen?
Was würdet mir eventuell sonst noch empfehlen?
Bis dann, Tilo
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Tilo Lutz
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Hallo,
Tilo Lutz schrieb:
Ein paar Details zur Anforderung wären schon sehr hilfreich. Ein Ladungsverstärker oder sowas? Welche Frequenz?
Wenn der mal ausreicht...
Wieviel Energie gilt es denn zu absorbieren? Wieviel Ladung?
Den OP schützt man gegen Masse. Die Energie muss man ggf. auf anderen Wegen abführen. Kommt das Signal denn wirklich als /ein/ draht herein?
Wo geht denn die Stromschleife dann entlang? Die Ladung kann ja nicht aus dem Nichts kommen.
IN ---*---RRR---*--- OP | | FFF TTTTT F .F T T FFF TTTTT | | IN ---*---------*--- GND return (GND)
R = Spannungsfester Widerstand F = Funkenstrecke (sauschnell und kann viel Energie ab) T = TAZ-Diode für die Nachkommastellen.
Je nach R und F reichen auch einfach 1N4148 gegen Vcc und Vee. Das gibt allerdings eine parasitäre Kapazität von ca. 1pF pro Diode Richtung Versorgungsspannung. Die sollte darüber dann keine Störungen einkoppeln.
Marcel
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Marcel Müller
Das Bezugspotential ist durch deinen OP gegeben, nicht durch Gehäuse oder sonstwas. Der OP (ich vermute mal EKG) hat einen Bereich bezogen auf seine 2 Eingänge (wahrscheinlich eh ein Differenzverstärker), die durch seine Versorgungsspannung begrenzt sind. Deren "Mitte" ist dein Bezugspotential. Das Gehäuse ist irrelevant.
Übrigens: ein Varistor ist miserabel, er ist hoch kapazitiv, nichtlinear und stark temperaturabhängig. Schau, daß du gute Dioden oder Doppeldioden in SMD findest, häng sie direkt an die Betriebsspannungen und teile danach die Spannung an die Eingänge nochmal oder schalte wenigstens je einen Widerstand zum Eingang hin. Das reicht, wenn dir wurscht ist, daß nach einem Puls der Verstärker eine Zeitlang "außer Gefecht" ist.
also: vorher und nachher einen wohltemperierten Widerstand, der vorige muß die Spannung ohne Überschlag vertragen!
(ich habe EKG-Verstärker und Wägeverstärker entwickelt und verkauft :-)
Servas
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Franz Glaser (KN)
Marcel Müller schrieb:
Jein. In einem Luftionisierer ist ein Trafo mit bis zu 7kV. Der Strom ist max. 1mA, der aus dem Trafo kommt. Die Schaltung soll detektieren, ob die Hochspannung tatsächlich anliegt. Das Problem ist, dass meine Messschaltung den Trafo nicht stark belasten darf. Ausserdem darf sich die Ionenbalance nicht verschieben, d.h. positive und negative Halbwellen müssen gleich groß bleiben.
Meine Idee war, eine Hülse um die beiden Hochspannungs- kabel aus dem Trafo zu schieben. An jede der beiden Hülsen will ich einen OP als Spannungfolger anschließen. Die Ausgänge der beiden OPs sollen danach auf einen Differenzverstärker gehen.
Puh, gute Frage. Ich denke, das müsste ich genauer ausrechnen. Ich will vom worst Case ausgehen, dass die 7kV direkt anliegen. Hm, was hab ich mir da eigentlich vorher gedacht? Klar, das packt der Varistor allein nie und nimmer.
Du meinst die Masse, die beim OP gegen GND geht?
Sind die wirklich so schnell? Ich dachte man nimmt einen Varistor, um die ersten ns Abzufangen. Danach übernimmt die Funkenstrecke den Großteil der Energie
Sind Dioden oder Varistoren schneller? Ich dachte Varistoren sind besser geeignet, da diese schneller schalten.
Am Eingang habe ich nur Netzfrequenz von 50Hz. Das sollte also kein Problem sein.
Bis dann, Tilo
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Tilo Lutz
Hi
Franz Glaser (KN) schrieb:
OK, das dachte ich mir.
Danke für den Tip.
Das wird ein Problem. Widerstände zu finden, die bis 8kV vertragen, ist nicht einfach.
Ich habe mir EKG-Verstärker als "Vorbild" genommen. Schließlich müssen die sehr viel mitmachen, wenn der Patient einen Schlag aus einem Defibrilator abbekommt. Leider war auf den Schaltbildern, die ich bisher gefunden habe, nur eine Black Box als Überspannungschutz eingezeichnet.
Um wirklich sicher zu gehen brauche ich also folgendes? * Funkenstrecke, um große Mengen Energie abzuführen. * Dioden gegen Vcc und GND, um in den ns Energie abzuführen * Hochspannungs Widerstand vor dem Eingang des OP, um diesen zu schützen, besser ist Spannungsteiler am Eingang.
Bis dann, Tilo
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Tilo Lutz
Tilo Lutz schrub:
Warum machst Du Dir nicht einen Spannungsteiler mit ca. 10x10 MOhm (in Reihe):10 kOhm:10 kOhm vorne rein? Zum reinen An/Aus-Detektieren ist die Genauigkeit wurscht, und bei geeigneter Bauform dürfte es an den 10MÖhmern auch keine Überschläge geben... über den 1. 10kÖhmer einen Differenzverstärker oder Komparator, fertig ist die Laube... ok, über den 2. 10kÖhmer vielleicht nocheine Suppressordiode parallel, und zwei antiparallele Dioden zwischen die OP-Eingänge...
Wichtig bei der Gaudi ist natürlich, dass der OPAmp aus einer galvanisch getrennten Quelle versorgt wird, und nicht aus der gleichen Hochspannungswicklung; sonst haut das mit dem zulässigen Gleichtakt-Eingangsbereich vermutlich nimmer hin...
Ansgar
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Ansgar Strickerschmidt
Hi
Ansgar Strickerschmidt schrieb:
Das war mein erster Versuch. Hab mir sogar spezielle Widerstände besorgt, die hohe Spannungen aushalten.
Im Normalbetrieb tut das auch ganz gut. Wenn ich aber die Anschlußklemme von der Hochspannung entferne, ensteht ein ziemlicher Lichtbogen. Dadurch brennen die OPs dann durch. Vielleicht weiß hier jemand, warum.
Bis dann, Tilo
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Tilo Lutz
X-No-Archive: Yes
begin quoting, Tilo Lutz schrieb:
Wegen der parasitären Kapazitäten. Und warum schließt Du nicht einfach vor dem Abklemmen den masseseitigen Abgang des Spannungsteilers mit einem Schalter gegen Erde kurz, trennst den OP-Eingang ab und klemmst erst dann die HV ab? Dann kann Dir Knallen und Funken egal sein.
Zweite Idee - Optokoppler: Eine Glimmlampe über Vorwiderstände an die HV hängen, glimmen mit Sensor detektieren.
Gruß aus Bremen Ralf
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Ralf Kusmierz
Tilo Lutz schrub:
Wenn Du die genaue Schaltung mal skizzieren und irgendwo hochladen könntest, wär's wohl einfacher. Wenn Du wirklich 10x 10MOhm = 100 MOhm genommen hast, fließen da eigentlich nur 7*10^-5 A = 0,07 mA. Da kommt's dann doch sehr auf die Induktivitäten an...
Ansgar
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Ansgar Strickerschmidt
Ansgar Strickerschmidt schrieb:
Naja, die galvanische Trennung muss ja dann auch 7kV können und hochisolierend sein. Besser wäre, wenn möglich dass entweder ein Anschluss der Hochspanung auf Umgebungspotenzial läge, also sozusagen Erd-nah, und dann einen asymmetrischen Spannungsteiler aus einem HV-Widerstand wie beschrieben oder wenn eine geerdete Mittelanzapfung existiert,ein symmetrischer Spannungsteiler. Wenn die HV-Quelle nur "in der Luft hängt", werden die parasitären Kopplungen u.U. das Ergebnis beeinflussen. Ein Potenzialbezug der Hochspannung wäre also schon ratsam, wenn er nicht schon Schaltungstechnisch ohnehin vorgegeben ist. Die Symmetrieanforderung lässt einen Mittelpunkt vermuten
Gruss Udo
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Udo Piechottka

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