¿Qué es un buen sensor para medir altos voltajes?

Esta respuesta se escribió cuando la pregunta solo mencionaba 600 V. Desde entonces, se agregó el requisito de 600 V \ $ \ pm \ $ 100 V.

Todo lo que necesita es un microcontrolador con un ADC (Convertidor analógico a digital) y un divisor de voltaje resistivo. Supongamos que va a utilizar un microcontrolador de 5 V.

V_INsonlascadenassolares'600V,V_OUTesla5VdelmicrocontroladorADC.Los600VcausaránunacorrientedeI=600V/(R₁+R₂),yesamismacorrientecausaunvoltajeI×R₂atravésdeR₂,paraque

\$V_{OUT}=\dfrac{R2}{R1+R2}V_{IN}\$

Primeroveamoslacorrienterequeridayluegoobtengamosnuestrosvaloresderesistencia.Nicktienerazóncuandomencionalafugade1µAdelpindeE/Sdelmicrocontrolador,peronoestoydeacuerdoconsusmedidas.Tener10veceslacorrientedefugaatravésdesudivisordevoltajeledaunerrordel10%a600V,cuandofácilmentepuedealcanzarel1%alelegirunacorrientede100µA.

El gráfico azul muestra el error máximo en% debido a la corriente de fuga de 1 µA, en función de la tensión de entrada, a 100 µA a través del divisor. Puede ver que se mantiene por debajo del 2% para voltajes superiores a 300V. La curva púrpura muestra el error si usa valores de resistencia 10 veces más altos, como lo hace Nick. Entonces, 100 µA está bien, 10 µA es demasiado pequeño.

600 V × 100 µA = 60 mW, por lo que probablemente no tendremos problemas allí. 600 V / 100 µA = 6 MΩ, por lo que un divisor de 5.95 MΩ + 50 kΩ le dará 5 V a 600 V in. Para los 5.95 MΩ puede usar 1% Yageo HHV-25 , 4.75 MΩ y 1.2 MΩ en serie le dan los 5.95 MΩ requeridos. La serie HHV-25 tiene una tensión de trabajo de 1600 V y una potencia nominal de 1/4 W. Para los 50 kΩ cualquier resistencia de película metálica del 1% servirá.

  

¿Qué es un buen sensor para medir altos voltajes?   Quiero hacer registros de datos en cadenas solares en el rango de 600V.

Un divisor de resistencia simple es adecuado.
PERO Es vital tener en cuenta que, si bien las clasificaciones de disipación de componentes son importantes, el límite para la caída de voltaje aceptable para resistencias de alto valor generalmente está limitada por las especificaciones del fabricante y NO por lo general está limitada por la disipación.

Si no está preparado para dedicar tiempo y esfuerzo a garantizar que el dólar o las pocas resistencias que utilice cumplan con los requisitos a continuación, es probable que pague a un divisor prefabricado, también de una fuente confiable. Estos son menos propensos a sufrir "problemas de procedencia".

Problemas con el bricolaje:

Para una resistencia R en el voltaje V,
 Potencia disipada = P = V ^ 2 / R
 Entonces V = sqrt (P x R)

Entonces, por ejemplo, un resistor de 10 megohm con una potencia nominal de 1/4 vatio tolerará un voltaje de disipación limitado de sqrt (0.25W x 10E6 ohm) = 500 Volt.
 Sin embargo, en la práctica, la tensión nominal real dependerá del estilo del paquete y generalmente será inferior o mucho a 500 voltios por resistencia.

Las hojas de datos de los fabricantes individuales informarán las calificaciones permitidas.
 Si no conoce la marca y / o si el fabricante NO proporciona valores de voltaje, no use las resistencias para el uso del divisor de alto voltaje donde el fallo catastrófico en llamas no es una opción aceptable.

Utilice solo resistores de película metálica.
 Discusión: No.
 Siguiente tema.

Los resistores al 1% cuestan un poco más y ofrecen una leve certeza adicional de calidad en comparación con las piezas de menor tolerancia PERO
 compre solo resistencias brtand conocidas de proveedores de renombre.
 Las fallas del resistor pueden y causan problemas que exceden su costo. En aplicaciones de alto voltaje no vale la pena usar resistencias que no se puede garantizar que sean de un fabricante conocido de alta calidad.

En caso de duda, compre Panasonic :-).
 Panasonic ha dominado el arte de proporcionar componentes pasivos de calidad tanto como cualquiera. No son de ninguna manera la única marca que vale la pena comprar, pero si compra algo más, sepa por qué lo está haciendo.
 (Revelación completa: no tengo ningún interés en las finanzas de Panasonic ni en otras, aparte de estar impresionado con sus productos).

Especificaciones para resistencias de chip de película gruesa de Panasonic desde 01005 a 2512
 se resumen en en esta hoja de datos

Al final de esta publicación, he incluido una copia de la tabla de especificaciones relevantes de la hoja de datos anterior, pero vale la pena mencionar los oltages máximos permitidos con el tamaño de paquete.

Los valores máximos absolutos de voltaje son

500V 1812, 2010, 2512,
 400V 1210, 1206
 200V 0805
 150V 0603
 100V 0402
 50V 0201
 30C 01005

01005 probablemente también son un peligro para respirar :-)

Yo diría que se debe usar un mínimo de 2 partes nominales de 500 V a 600 V nominales como máximo, y que las piezas clasificadas de 3 x 500 V serían razonables.

El uso de valores de resistencia muy altos es imprudente a menos que existan necesidades muy especiales, en cuyo caso se deben tomar precauciones muy especiales.
 Cualquier cosa por encima de 10 mehohm estaría dispuesta a competir con la fuga, la casualidad y Murphy en condiciones reales. Incluso a 10 megohm, seguramente querría revestimientos conformes y precauciones contra la contaminación de la superficie.
 1 megohms máximo por resistencia es probablemente tolerable en la mayoría de los casos.
 Por ejemplo, si se van a medir 600V y se usan 3 resistencias de 500V max en serie, entonces Vmax por resistencia = 200V.
 Potencia = V ^ 2 / R = 200 ^ 2 / 1,000,000 = 40 mW
 Corriente = 200V / 1 MOhm = 200 uA.

A 600 V y 200 uA, la potencia perdida de la fuente es de 120 mW.
 Puede ser muy tolerable en casi todos los casos y puede permitirse en los cálculos.

A menos que esté tratando con señales de alta frecuencia (por ejemplo, una bobina de tesla), un simple divisor de resistencia hasta el rango de un ADC (0-10 V o 0-5 V) es la mejor manera. Dependiendo de la precisión que desee, utilice una corriente de polarización de 10 a 100 veces lo que es la fuga del ADC.

por ejemplo la fuga en los pines de mi micro puede ser de hasta 1 µA (máximo a 85 ° C), así que usaré una corriente de polarización de 10x; 10 µA (600 V × 10 µA = 6 mW, por lo que no hay problemas con la disipación de potencia). Por lo tanto, la resistencia total debe ser de 600 V / 10 µA = 60 MΩ. La proporción del divisor es 5/600 = 1/120 (Nota, supongo que 600 V es el máximo absoluto que desea medir; si "600 V rango" significa algo así como "ocasionalmente arriba" a 800 V ", luego ajuste según corresponda), por lo que la resistencia inferior en mi escalera debería ser de 60 MΩ / 120 = 500 kΩ, y la parte superior, el resto; 59.5 MΩ.

Prácticamente, elija resistencias que estén cerca (errando en el lado de la resistencia inferior que es proporcionalmente más baja en resistencia) y vuelva a calcular desde allí; p.ej. a 49.9 MΩ y a 412 kΩ . El único problema con el que se puede encontrar para altos voltajes (más alto de lo que está viendo) es si la resistencia puede resistirlo; Así que revisa las hojas de datos. El 49.9 MΩ puede tomar 1600 V. Si necesita medir un voltaje más alto; dimensiona tu resistencia o usa múltiples Si está buscando una bola baja, puede sumergirlos en aceite y probablemente superar la calificación muchas veces

Y como siempre con altos voltajes, incluso si sus componentes pueden manejarlo, su placa también lo necesita. Mantenga las trazas a una distancia apropiada separadas.