Solarstrom und Spannung mit RPI messen

Hallo liebe Gemeinde

Ich bin neu hier und habe auch gleich ein Problem, wobei ihr mir eventuell helfen könnt.

Ich möchte meine Kleine Solaranlage (Inselanlage) mit dem RPI überwachen.
Es handelt sich dabei um 2 Module, einen MPPT Laderegler und am Ausgang des Ladereglers hängt ein 12 Volt Lüfter. Soweit so gut.

Dank dem Tut von Erik Bartmann habe ich den AD Wandler MCP3008 gefunden.
Ich weis, das man Spannungen am einfachsten über einen Spannungsteiler messen kann, den Strom messe ich mitells Hall-Effekt Sensoren.

Was auch alles eigentlich funktioniert, die Werte die ich mit dem Multimeter gemesen habe, stimmen mit denen überein, die ich mit dem MCP3008 errechne.

Jetzt aber zu meinem Problem.

Da ich momentan noch EINE MASSE (GND) benutze, überbrücke ich ja leider den MPPT Lader, das sollte aber nicht so sein.
Den Strom kann ich Messen, ohne das ich die GNDs vom RPI und von der Solaranlage verbinden muss, da der Stromsensor mit 5V vom RPI versorgt wird und ein Ausgangssignal auf der Spannungsseite des RPI liefert.

Die Spannung kann ich über einen Spannungsteiler aber nur messen, wenn ich die beiden GNDs (Potentiale) verbinde.

Wie kann ich das Galvanisch von einander trennen?

Im Schaltplan habe ich eine schwarze Linie eingezeichnet, die das symbolisieren soll. Oberhalb der Linie ist GND vom RPI und unterhalb ist GND von der Solaranlage. Um die Spannungsteiler in den Kreisen geht es mir.
Hier der Schaltplan:
Anhang 27268

Ich hoffe, das war einigermaßen verständlich.

Beste Grüße Tobi

Ich würde einen kleinen AVR mit AD-Wandler nehmen, den die Messung vornehmen lassen und die galvanische Trennung zur Himbeertorte hinter dem AVR über Optokoppler realisieren.

Vorrausgesetzt dass du ein paar Watt Verlust verkraften kannst könntest du auch einen Messwiderstand parallel zu deinem Verbraucher schalten und die Spannung indirekt über den Strom errechnen, den du ja problemlos messen kannst.

Hi white Fox danke für deine schnelle Antwort.
Leider ist es mit dem AVR so, ich hab da absolut keinen Plan wie ich den benutzen kann/muss.

Gibt es denn keine einfachere Möglichkeit für mein Problem?

Gruß Tobi

Hallo!

Laut deinen bisher bereitgestellten Daten ist für mich dein Problem der Notwendigkeit von galvanischer Trennung immernoch unklar (Wozu ?).

Zitat:

---

Zitat von s3993

Im Schaltplan habe ich eine schwarze Linie eingezeichnet, die das symbolisieren soll.

---

Ich sehe in deinem Schaltplan mehrere schwarze Linien. :confused:

Hallo PICture

gemeint ist die Horizontale Linie über den roten Kreisen.
Das Problem ist, die Externen Spannungnen die ich messen möchte (von der Solaranlage, vom Akku, vom Regler und vom Verbraucher) haben ja ein anderes Potential als der AD Wandler (MCP3008).
Jetzt ist die Frage, wie ich die Spannung, die ich nach der Spannungsteilung messe, an den AD Wandler ran bekomme, ohne das ich die Potentiale des RPI und der Externen Spannungsquellen verbinde.
Gibt es Optokoppler mit denen man soetwas bewerkstelligen könnte?

Gruß Tobi

Sorry, aber ich gewollt kein Wissenschaftler bin. ;)

Zitat:

---

Zitat von PICture

Sorry, aber ich gewollt kein Wissenschaftler bin. ;)

---

Ich habe keine Ahnung was ich damit jetzt anfangen soll?

Willst du mir damit sagen, das du mir nicht helfen kannst oder nicht helfen willst?

Gruß Tobi

Erklärung: ich will, kann aber nicht, weil ich dein Problem nicht verstehe._,

Ah ok.
Dann versuche ich es anders zu erklären.

Ich messe Strom über einen Hall Sensor, der seinerseits spannungstechnisch über 5V vom RPI versorgt wird. Da besteht quasi schon eine galvanische Trennung zwischen den beiden Stromkreisen (RPI und Externe Spannungsquellen z.B. Solaranlage).
Der Hall Sensor gibt eine Spannung in abhängigkeit vom gemessenen Strom an den AD Wandler ab, der AD Wandler wird über SPI abgefragt und die ausgelesenen Digitalen Werte werden über eine Formel in Ampere umgewandelt.

Das alles funktioniert wunderbar.
Jetzt kommt das Problem:

Um die Spannung z.B. 15 V vom Solarpannel (Externe Stromquelle) messen zu können und an den AD Wandler weiter zu reichen, habe ich einen Spannungsteiler eingebaut. Soweit ist alles klar und kein Problem.

Die Massen (GND) der beiden unterschiedlichen Stromkreise (RPI und Solaranlage) haben KEINE Verbindung, deshab auch der schwarze Strich im Schaltplan! Oberhalb des vagerechten Striches ist der RPI Stromkreis und unterhalb der der Solaranlage.

ABER da der AD Wandler seinerseits spannungstechnisch über 5V vom RPI versorgt wird quasi über die interen Stromversorgung, besteht am Ausgang des Spannungsteilers und am Eingang des AD Wandelerkanales, da wo ich das Spannungssignal abgreifen möchte um es zu digitalisiren, ein unterschiedliches Potentioal.

Das ist in etwa so, als wenn mann versucht die Spannung an einer Spannungsquelle zu messen aber nur den Pluspol am Multimeter anschließt, da kann ich auch nix messen.

Ich suche nach einer Möglichkeit, die ca. 3 V die aus dem Spannungsteiler rauskommen, irgendwie an den AD Wandler zu übergeben OHNE das ich die beiden Potentiale der beiden Stromkreise mit einander zu verbinden.

Ich hoffe, das dass etwas verständlicher war.

Gruß Tobi

Zitat:

---

Zitat von s3993

Die Massen (GND) der beiden unterschiedlichen Stromkreise (RPI und Solaranlage) haben KEINE Verbindung ...

---

Und warum nicht?

MfG Klebwax

Hallo Klebwax

Weil ich damit dann den MPPT Solarladeregler aushebeln würde.
Sobald ich die Massen verbinde, kann ich zwar sie Spannung messen aber der Laderegler schaltet dann bei erreichen der maximalen Entladespannung nicht ab.
Auserdem zeigt er mir dann auch gleich mit an, das der Akku geladen wird über die Solarpannels, obwohl es drausen Dunkel ist.

Oder habe ich in meinem Schaltplan einen gravierenden Fehler drin, der dieses Fehlverhalten bei verbundenen Massen erklären würde?

Gruß Tobi

Hat der MCP3008 nicht aus diesem Grund den AGND und den DGND anschluss?

Nein, siehe Figure 6-5 auf der 20. Seite vom Datenblatt: http://pdf.datasheetcatalog.com/data...t6z36ht3fy.pdf .

Der Laderegler wird wohl Masse schalten.
Du könntest einen DC/DC Wandler verwenden um den Adc zu betreiben und Optokoppler für die Signal Leitungen. Gibt es beides in unterschiedlichen Ausführungen bei Reichelt.

Hallo Pyro-Mike
Danke für die Antwort.

Optokoppler für die Signalleitungen, das klingt gut, bloss ist mir nicht klar wie ich hinter dem Optokoppler, die gemessene Spannung (max 5V) ins Verhälltnis zur Eingangsspannung (bis 15V) setzen soll. Ein Optokoppler ist doch nichts weiter wie ein Schalter, der durch eine Spannung (Eingangsseite Optokoppler) an (lass stromm am Ausgang durch) oder aus (lass keine Spannung an der Ausgangsseite durch) geschaltet wird, oder?

Oder anders gesagt, wenn der Optokoppler kein Licht zu seine ausgangsseite sendet, dann kann am ausgang auch nix geschaltet werden.
Gibt es Optokoppler die je nach Eingangsspannung mit einer unterschiedlichen Lichtstärke den ausgang schalten.

Also z.B.
Ich habe zwei Spannungsquellen.

eine am Eingang des Optokopplers (Solaranlage 10 -15 V)
und eine Referenzspannungsquelle 5V am Ausgang des Optokopplers.

Ist es jetzt möglich das wenn z.B. 12V am eingang des Optokopplers anliegen, das dann am Ausgang von den 5 V ebend nur angenommen 3 V Spannung fließen?

Versteht man was ich meine?

Gruß Tobi

- - - Aktualisiert - - -

@Pyro-Mike

Ich glaube ich habe dich zu erst nicht richtig verstanden.
Ich bin mir nicht sicher, ob ich für die Signalleitungen Optokoppler einsetzten kann, da es sich um einen SPI Bus handelt.

Gruß Tobi

Hallo, nein, du hast mich falsch verstanden, meinte Idee war den ADC komplett galvanisch vom rpi zu trennen damit du 2 verschiedene Stromkreise und Masse Anschlüsse hast. Und das geht über einen DC/DC Wandler für die Stromversorgung und die Optokoppler für die ISP Schnittstelle.

Zitat:

---

Zitat von s3993

- - - Aktualisiert - - -

@Pyro-Mike

Ich glaube ich habe dich zu erst nicht richtig verstanden.
Ich bin mir nicht sicher, ob ich für die Signalleitungen Optokoppler einsetzten kann, da es sich um einen SPI Bus handelt.

Gruß Tobi

---

Das habe ich damit gemeint :)

OK das könnte funktionieren, wenn ich mir das so anschaue. Da bräuchte ich dann 4 Optokoppler, richtig?
Anhang 27274
Ansonsten ist deine Idee echt supper.

Kannst du mir einen Optokoppler empfehlen?
Das muss doch ein digitaler sein, richtig?

- - - Aktualisiert - - -

Das müsste doch der richtige sein oder?

ACSL-6410 - Quad-Ch, Bi-Dir (3/1)

http://www.produktinfo.conrad.com/da..._6210_00RE.pdf

Zitat:

---

Zitat von s3993

OK das könnte funktionieren, wenn ich mir das so anschaue. Da bräuchte ich dann 4 Optokoppler, richtig?

---

Da aus deinem Bild im Eingangspost nicht hervorgeht, wie die Potentiale deiner Spannungen zueinander liegen (mit der Masse gibts ja schon mal ein Problem) brauchst du das ganze 4 mal: also 4 * 4 Optokoppler, 4 ADCs und 4 galvanisch getrennte Versorgungen.

Zeig doch einfach mal die Schaltung deiner Anlage, möglicherweise gibt es eine einfachere Lösung.

MfG Klebwax

Das das Bild so klein ist, da kann ich nix für, das ist beim Upload passiert.
Ich hänge den Plan jetzt mal unbearbeitet dran

Anhang 27279



Aber warum ich das ganze 4 mal brauche verstehe ich nicht.

Zitat:

---

Zitat von s3993

Das das Bild so klein ist, da kann ich nix für, das ist beim Upload passiert.
Ich häbge den Plan jetzt mal als Bild mit drann

---

Das mit der Größe ist nicht schön, aber nicht das Problem.

Aber welche Spannung liegt z.B zwischen "Pannel Input" und "Akku Input" ? Wo kommt diese Spannung her? Ist sie konstant? Erzeuge ich mit meiner Messschaltung einen Kurzschluß, wenn ich beide mit der gleinen Schaltung messe? Es wird der Schaltplan der Solaranlage benötigt, um das zu sehen.

Wenn man sich da nicht sicher ist, braucht man vier einzeln galvanisch getrennte Messköpfe.

MfG Klebwax

Zwischen Pannel Input und Akku Input liegt die Spannung, die gerade vom Solarpannel erzeugt wird, an.

Anhang 27280

Ich hoffe das ist einigermaßen verständlich.
Einen richtigen Plan von der Anlage gibt es nicht, es sind doch nur 2 12V Module Parallel geschaltet.

Max. 230 Wp, Max. 21V Leerlauf und Max. 14A

Gruß Tobi

Ja, das zeigt schon mal etwas mehr, obwohl ich mich erst daran gewöhnen muß, daß da keine lustigen Tannenbäumchen sondern kopfstehende Massesymbole im Plan sind. Sind die mit anderen Masseanschlüssen verbunden?

Irgend etwas muß aber fehlen. In deinem Plan ist nichts zu erkennen, das deinen MPPT Lader außer Betrieb setzen könnte.

MfG Klebwax

Doch, wenn der Laderegler (was ist denn das für einer) Masse schaltet und + dauerhaft durch lässt. Denn das geht natürlich nicht, wenn er Masse immer durchverbindet.
Ich gehe mal davon aus, der Raspi wird mit an den 12V Ausgang gehängt?
Jetzt stehst du aber tatsächlich wieder vor dem gleichen Problem, denn wenn du den ADC vom Rpi Galvanisch trennst, sind die Massen der einzelnen Anschlüsse immernoch verbunden und es gibt die gleichen Probleme.

D.h. du müsstest für jeden Teil einen eigenen Wandler mit entsprechender Trennung aufbauen.
Oder du misst mit dem ADC nicht single ended, d.h. auf den gemeinsamen Masseanschluss, sondern differentiel - d.h. du misst mit einem analogen Eingang den positiven Anschluss und mit einem 2. den negativen Anschluss und berechnest die Differenz, die meisten ADCs haben so eine Funktion schon integriert, du brauchst dann halt doppelt so viele analoge Eingänge. Damit würdest du dir aber die ganze Arbeit mit galvanischer Trennung sparen.

Danke für eure Antworten

Der solarladeregler ist ein ganz billiger. http://www.ebay.de/itm/400545514778?...84.m1439.l2649

Der RPI wird über ein extra 5V Netzteil betrieben.
Wie bekomme ich raus, ob mein Lagergelder Masse schaltet? Und ist das normal, das der Masse schaltet oder wird das normal nicht so gemacht?

Mit der differenzmessung am ad wandler kenne ich mich nicht aus, ich weiß aber, das er das kann.

Ich bin jetzt leicht verwirt. Könnte einer von euch eventuell eine Skizze machen, wie es funktionieren könnte?
Bitte

Danke an euch

Gruß tobi