ueschutz experiment

Ueberspannungschutz-Experiment

Die Schaltung habe ich nach besten Wissen und mir Moeglichem getestet. Da mir leider nur einfache Messgeraete zur Verfuegung stehen, wird das Ganze natuerlich blass gegenueber einem Hochspannungslabor-Profi aussehen. //Falls Du einer bist und an Hochspannungsgeneratoren etc. rankommst, wuerde ich mich ueber Tips, Messergebnisse etc sehr freuen!//

Wie erzeugt man nun eine Hochspannung in der Werkstatt? Nicht lachen: mit einer elektrischen Fliegenklatsche! Mein Exemplar liefert ca. 600VDC, allerdings bricht die Spannung sehr schnell zusammen. Wenn man mit einem Metallgegenstand die beiden Pole naeher bringt, gibt es immerhin knisternde Funkenueberschlaege.

1. Test: Fliegenklatsche an Gasableiter

Wie erwartet zuendet der Gasableiter, und blitzt orange auf. Gleichzeitig knallt es beim Funkenueberschlag an der Kontaktstelle, an der der Stromkreis geschlossen wird.

2. Test: Gasableiter und Suppressor-Diode parallel

Hier sind nun Gasableiter und Suppressor-Diode parallel geschaltet. Es knallt beim Funkenueberschlag an der Kontaktstelle, aber der Gasableiter blitzt nicht auf. Schlussfolgerung: die Suppressor-Diode schliesst die Spannung kurz, bevor sie 90 Volt erreichen kann.

3. Test: Gasableiter, Drossel, Suppressor-Diode

Diesmal blitzt der Gasableiter auf! Je nach Groesse (Induktivitaet) der Drossel blitzt er heller oder dunkler: Je kleiner die Induktivitaet, desto frueher schaltet die Suppressor-Diode und desto weniger fliesst ueber die Funkenstrecke. Mit dem Oszilloskop und schnellem Ueberstreichen der Fliegenklatsche kann man Spannungen bis zu 90V vor der Drossel und bis zu 6.8V an der Suppressor-Diode messen.

Fuer die 24V Versorgung sind die beiden 10uH Drosseln in 24V- und GND-Leitung ein guter Kompromiss: Die Induktivitaet sollte so hoch wie moeglich sein, aber der Ohmsche Widerstand so klein wie moeglich. Die 10uH Drosseln haben einen Widerstand von ca. 0.5 Ohm und bei einem maximalen Strom von 1A faellt somit insgesamt 1V ab. Die Induktivitaet von 10uH ist ausreichend, der Gasableiter blitzt regelmaessig und hell auf.

4. Test: Drossel durch stromkompensierte Drossel ersetzen

Als erstes wurde eine 10mH stromkompensierte Drossel Typ 42H2210 ausprobiert.

Die Trennung zwischen dem Gasableiter und der Diode ist sehr gut, allerdings gibt es ein zu starkes Ueberschwingen der CAN-Signale:

Man sieht hier, dass das Ueberschwingen fast eine halbe Bitzeit dauert - wenn man nun noch im realen Betrieb weitere Induktivitaeten dazurechnet, kann es dazu kommen, dass sich der Spannungspegel zum Bit-Messzeitpunkt (bei HCAN auf 2/3 Bitzeit eingestellt, siehe canix/mcp2515.c:221 ff) noch nicht stabil eingeschwungen hat. Da ich keine kleineren stromkompensierten Drosseln zur Hand hatte, habe ich eine L-RISR 680uH Powerinduktivitaet abgewickelt, den Draht halbiert und doppelt wieder aufgewickelt. Schaetzungsweise duerfte die Induktivitaet jetzt zwischen 200-300uH liegen. Leider habe ich kein Messgeraet, um das zu ueberpruefen. Mit dieser neuen stromkompensierten Drossel sieht das Ganze nun viel besser aus:

Man sieht hier, dass der Einschwingvorgang bereits nach 1/4 der Bitzeit beendet ist. Damit sind wir bei einem Messzeitpunkt von 2/3 Bitzeit auf der sicheren Seite.

Der Test mit der Fliegenklatsche passt auch: Die Induktivitaet fuer Gleichtakt-Signale ist hoch genug, dass der Gasableiter ordentlich blitzt. Auch kann man bis 90V mit dem Oszilloskop vor der Drossel messen, dahinter wird zuverlaessig auf 6.8V begrenzt.