1. Reihenkondensator:
   • Zweck: Blockiert Gleichstromanteile, lässt aber Wechselstrom passieren.
   • Anschluss: In Serie mit den Spannungseingangsklemmen verbunden.
2. Erdungskondensator:
   • Zweck: Filtert Hochfrequenzstörungen heraus.
   • Anschluss: Parallel zum Eingangssignal, mit der Masse verbunden.
3. Spannungsteiler:
   • Zweck: Reduziert die Effektivspannung von 300 V auf die erforderlichen 3,3 V Peak.
   • Anschluss: Parallel zur Wechselspannung, mit nachfolgendem Filter/Verstärker.
4. Induktiver Koppler:
   • Zweck: Berührungslose Messung von Strom.
   • Anschluss: Um das stromführende Kabel gewickelt, parallel zum Shunt-Widerstand.
5. Shunt-Widerstand:
   • Zweck: Misst den Strom über den Spannungsabfall.
   • Anschluss: Parallel zum induktiven Koppler.
6. Filter und Verstärker:
   • Zweck: Verarbeiten und verstärken des 50-Hz-Signals. Entfernung unerwünschter Frequenzen.
   • Anschluss: Nach Spannungs- und Strommessung.
7. Galvanische Trennung:
   • Zweck: Isolation der Messschaltung zur Sicherheit.
   • Anschluss: Isoliert die Verstärkerausgänge vom Rest der Schaltung.
8. Isolierungsmethoden:
   • Optokoppler oder Isoliertransformatoren: Für galvanische Trennung.

• Zuerst wird die Eingangsspannung durch den Reihenkondensator geleitet, um nur den Wechselstrom durchzulassen.
• Hochfrequenzstörungen werden mit dem Erdungskondensator gefiltert.
• Die Spannung wird mithilfe eines Spannungsteilers auf sichere Levels reduziert.
• Das Stromsignal wird über einen induktiven Koppler berührungslos erfasst. Ein Shunt-Widerstand erfasst den Strom durch Spannungsabfall.
• Signalverarbeitung erfolgt über Filter, die nur 50 Hz zulassen und Verstärker, welche die Amplitude auf 3,3 V Peak bringen.
• Um sicherzustellen, dass keine Gefährdung durch Spannungsunterschiede auftritt, wird die Schaltung galvanisch getrennt.

• Sicherstellen, dass alle Verbindungen sauber sind und es zu keinen Übersprechungen kommt.
• Platine mit ordnungsgemäßer Trennung der Hochspannungs- und Niederspannungsbereiche designen.

Diagram

• Spannungsquelle: Die Schaltung startet mit einer Standard-Wechselstromquelle von 300 V.
• Reihenkondensator: Blockiert Gleichstrom, um unnötigen Energieverlust und Schäden an den Komponenten zu vermeiden.
• Erdungskondensator: Filtert hochfrequente Störungen und sorgt dafür, dass das Signal sauber bleibt.
• Spannungsteiler: Senkt die Spannung durch Widerstände auf sichere 3,3 V Peak.
• Filter & Verstärker: Verarbeitet das Signal weiter auf 50 Hz und verstärkt es auf die gewünschte Spannung.
• Galvanische Trennung: Optokoppler stellen sicher, dass die Niederspannungsseite der Schaltung vollständig vom Netz getrennt bleibt, um Sicherheitsrisiken zu minimieren.
• Induktiver Koppler & Shunt-Widerstand: Erfassen den Strom durch magnetische Kopplung bzw. Spannungsabfall.

1. Reihenkondensator:
   • Typ: X2-Kondensator oder ein anderer Wechselstrom-geeigneter Kondensator
   • Kapazität: Etwa 0,1 µF bis 1 µF
   • Anschluss: Zwischen die AC-Quelle und den Rest der Schaltung schalten.
2. Erdungskondensator:
   • Typ: Keramik- oder Folienkondensator
   • Kapazität: Etwa 100 nF
   • Anschluss: Parallel zum Eingangssignal und zu Masse geschaltet zur Störungsfilterung.
3. Spannungsteiler:
   • Widerstände: Präzisionswiderstände, Beispielwerte: $R1 = 1 , \text{M}\Omega$, $R2 = 10 , \text{k}\Omega$
   • Anschluss:
     • Eingang des Teilers an die Kondensatorschaltung (nach dem Reihenkondensator).
     • Ausgang des Teilers führt zu den Verstärkern.
4. Induktiver Koppler:
   • Typ: Ringkerntransformator oder Stromwandler
   • Anschluss: Um ein stromführendes Kabel (kontaklos), liefert einerseits eine Ausgangsspannung proportional zum Stromfluss.
5. Shunt-Widerstand:
   • Widerstand: Niedriger Wert, typischerweise im Bereich von $0,001$ bis $0,01 , \Omega$, um Spannungsabfall zu erzeugen.
   • Anschluss: Parallel zur Austrittswicklung des induktiven Kopplers.
6. Filter und Verstärker:
   • Filter: $50 , \text{Hz}$ Bandpassfilter (Aktive oder passive RC/LC-Filter).
   • Verstärker: Operationsverstärker z.B. LM324 zur Signalanpassung.
   • Anschluss: Nach dem Spannungsteiler und Shunt, verstärken auf $3,3 , \text{V}$ Peak.
7. Galvanische Trennung:
   • Optokoppler oder Isoliertransformator: Um die Messwerte sicher zu übertragen.
   • Anschluss: Am Ausgang der Verstärker.
8. PCB-Design:
   • Layout: Sorgen Sie für Trennung von Hochspannungs- und Niederspannungsbereichen.
   • EMV-Maßnahmen: Führt Masseverbindungen sorgfältig, vermeidet enge Leitungsführungen in Hochstrombereichen.

• Warnung vor Hochspannung: Dies ist eine Hochspannungsanwendung. Seien Sie sicher dass die Schaltung vollständig isoliert ist und arbeiten Sie niemals an angeschlossenen Schaltungen.
• Komponentenwertanpassung: Widerstands- und Kondensatorwerte müssen ggf. angepasst werden, um eine exakte Linearisierung auf $3,3 , \text{V}$ Peak zu gewähren.

1. Verständnis der Spannungen:
   • 300 V effektiv entspricht einer Spitzen-Spannung $V_{\text{peak}} = V_{\text{rms}} \times \sqrt{2} \approx 424,26 , \text{V}$.
   • Ziel ist es, diesen Wert auf 3,3 V Spitzenspannung zu reduzieren.
2. Wahl der Spannungsübertragung durch den Spannungsteiler:
   • Verhältnis des Spannungsteilers:
     • $ \frac{V_{\text{out peak}}}{V_{\text{in peak}}} = \frac{3,3, \text{V}}{424,26, \text{V}} \approx 0,00778 $
   • Dieses Verhältnis bestimmt die Auswahl der Widerstände.
3. Spannungsteilerberechnung:
   • Nutzen wir Formeln für den Spannungsteiler: $V_{\text{out}} = V_{\text{in}} \times \frac{R_2}{R_1 + R_2}$
   • Wählt man $R_2 = 10 , \text{k}\Omega$, dann ergibt sich für $R_1$: $ \frac{3,3}{424,26} = \frac{10, \text{k}\Omega}{R_1 + 10, \text{k}\Omega} $ $ R_1 \approx \frac{10, \text{k}\Omega \times 424,26}{3,3} - 10, \text{k}\Omega $ $ R_1 \approx 1,28 , \text{M}\Omega $

• Reihenkondensator (C1):
  • Kapazität: Ungefähr 0,1 µF bis 1 µF, zur AC-Kopplung (Gleichstromblockierung).
  • Spannung: Muss mindestens 450 V aushalten.
• Erdungskondensator (C2):
  • Kapazität: Etwa 100 nF, um HF-Störungen zu reduzieren.
  • Spannung: Mindestens 450 V.
• Spannungsteiler:
  • $R_1$: Ca. 1,28 MΩ, präziser Filmwiderstand oder Kohleschichtwiderstand.
  • $R_2$: 10 kΩ, ebenso als präziser Widerstand zu verwenden.
• Vorsicht bei der Dimensionierung:
  • Stellen Sie sicher, dass die Widerstände für hohe Spannungen geeignet sind und eine entsprechende Leistung (Watt) tragen können.

• Sicherheitsaspekte: Arbeiten Sie immer mit Vorsicht bei hohen Spannungen. Sicherstellen, dass die Schaltungen isoliert und keinem physischen Kontakt ausgesetzt sind.
• Messung und Prüfung: Nach dem Aufbau durchführen von Tests, idealerweise mit einem Oszilloskop, um die Signalform integrieren zu können und sicherzustellen, dass die Schaltung wie vorgesehen funktioniert.