Het meten van kleine verschillen in hoogspanningsschakelingen vereist meestal speciale differentiële testprobes, die bijna altijd duur zijn. Gelukkig is het mogelijk om je eigen hoogspanningsprobe te bouwen met betaalbare onderdelen – terwijl je onderweg ook waardevolle praktische lessen leert.

Een slimme en kosteneffectieve aanpak

Hoge spanningen komen op veel plekken voor: schakelende voedingen, buizencircuits en steeds vaker in hybride en elektrische voertuigen, waar hoge accuspanningen en stromen helpen om verliezen en kabeldiktes te beperken. Hoewel een standaardmultimeter een goede oplossing is voor het meten van absolute hoogspanningen, schiet die tekort als je kleine fluctuaties of verschillen tussen twee hoogspanningsniveaus wilt bekijken. Denk aan situaties zoals het vergelijken van anodespanningen in een push-pull versterker of het analyseren van schakelknooppunten in een full-bridge transformatorcircuit. Beide vereisen nauwkeurige metingen van relatieve verschillen – niet alleen ruwe spanningswaarden.
Hoogspanningsprobe-project
Het afgewerkte circuit met de printplaat in de gegoten aluminium behuizing.
Het DIY-hoogspanningsprobe-project van Alfred Hesener uit Elektor 2010 biedt een toegankelijke manier om deze metingen te doen zonder een fortuin uit te geven aan commercieel materiaal. Onderweg bouw je niet alleen een handig hulpmiddel voor je lab, maar vergroot je ook je inzicht in het gedrag van hoogspanningsschakelingen, veiligheidsaspecten en meettechnieken.

Hoogspanningsprobe-schakeling
 

Bekijk het volledige schema van de hoogspanningsprobe (behalve de twee 10 MΩ ingangsweerstanden). Hesener schreef:

“Links zijn de twee extra keramische condensatoren te zien die parallel staan met de trimmers, en ook de tweede delerweerstand. De diodes bij de ingangen (D11/12 en D21/22) dienen voor overspanningsbeveiliging; ze werken veel sneller dan Zenerdiodes en hun capaciteit is veel lager. De hoge ingangsweerstanden (10 MΩ) beperken betrouwbaar elke overspanning van de diodes plus eventuele lekstromen van de voeding. Voor een goede frequentierespons is het belangrijk om parasitaire capaciteit in de knooppunten van het ontwerp te minimaliseren.”
Hoogspanningsprobe-schema
Volledig schema (zonder de twee 10 MΩ ingangsweerstanden). Klik voor PDF
Het uiteindelijke hoogspanningsprobe-circuit werd opgebouwd op een print en ingebouwd in een gegoten aluminium behuizing. Het ingangsgedeelte (links) kreeg koperfolie eronder en werd afgeschermd van de hoofd-differentiële versterker aan de rechterkant, om capacitatieve koppeling te minimaliseren. De koperen strips werden met aardpennen op de print gesoldeerd. Hesener zorgde bij de ingangen voor voldoende isolatie en afstand tussen de hoogspanningsgeleiders. De 10 MΩ ingangsweerstanden en hun aansluitdraden werden veilig gemaakt met krimpkous.

Het originele probe-project
 

Het oorspronkelijke artikel “Hoogspanningsprobe” verscheen in Elektor in september 2010. Je kunt het artikel gratis raadplegen gedurende de twee weken na publicatie van dit bericht. Als je een soortgelijk schema maakt, deel je project dan gerust op het Elektor Labs-platform!
Noot van de redactie: Dit artikel verscheen voor het eerst in 2010. Gezien de leeftijd van het project zijn sommige onderdelen of producten mogelijk niet meer beschikbaar, en kunnen de belangrijkste ontwerptechnieken verouderd lijken. Toch denken we dat dit project je zal inspireren om in de toekomst nieuwe ontwerpen te starten.