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Forum: Analoge Elektronik und Schaltungstechnik Übergangswiderstand bestimmen


Autor: zoggl (Gast)
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Ich habe folgendes Problem:

zwei Geräte sollen über eine 3~ Leitung (L1,L2,L3,N,PE) verbunden 
werden. Da relativ hohe Ströme fließen (32A) möchte ich nun den 
Übergangswiderstand periodisch, ohne die verbindung zu trennen, messen. 
Datenübertragung kann durch ein aufmoduliertes Signal erfolgen und in 
beide Geräte kann ich auch komplexe Schaltungen verbauen.


erster Ansatz:
Strom wird gemessen (Hal oder Shunt)
Spannung in Gerät 1 messen, Spannung in Gerät 2 messen, =>Widerstand 
berechnen
Vt: keine zusätzlichen Leitungen nötig.
Nt: sehr genaue Messung von hohen Spannungen nötig, Messgenauigkeit sehr 
gering.

zweiter Ansatz:
Strom wird gemessen (Hal oder Shunt)
jede Phase bekommt eine Messleitung und es wird immer die Spannung 
zwischen Messleitung und zugehöriger Phase bestimmt.
Vt: sehr genau
Nt: zusätzliche Messleitungen; hoher Offset der zu messenden Spannungen; 
beim Stecken können hohe Spannungsdifferenzen auftreten (lässt sich 
durch definierte Stiftlängen im Stecker vermeiden, ich schreibs aber 
trotzdem hin).

auf den genauen Widerstandswert könnte ich auch verzichten, solange 
sichergestellt ist dass die Verlustleistung bei maximalem Strom (32A) 
nicht über zB 5W ansteigt (=150mV Spannungsabfall).

fällt euch dazu noch ein weiterer Weg ein?

vielen Dank

sg Clemens

Autor: special swine flu (Gast)
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....eine schlechte Verbindung wird durch Messen NICHT besser....

 1 x richtig verbinden , 1 x nachziehen ; fertig.

Autor: Peter Roth (gelb)
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Fühlerleitung für jede Phase mitführen, Spannungsdifferenz über der 
Leitung wird damit direkt messbar. Bei 150mV Alarm auslösen. 
Strommessung unnötig.

Entspricht das etwa deinem 2. Ansatz? Die hohen Spannungsdifferenzen 
beim stecken kommen bei geeigneter Schutzbeschaltung nicht beim 
Messgerät an.

Grüße, Peter

Autor: Peter (Gast)
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32A ist doch nicht viel. Was veranlasst dich zu glauben das die 
Verbindung schlechter wird?

Autor: zoggl (Gast)
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@ special swine flu:
herzlichen Dank, du hast mir die Augen geöffnet, vieln Dank!

dass der Widerstand durch messen nicht sinkt ist mir klar, aber ich habe 
die Möglichkeit etwas dagegen zu tun.

@Peter Roth
genau, das war die Idee

@Peter
Die Verbindung wird häufig von ungeschultem Personal im Aussenbereich 
an- und abgesteckt und wird zwangsläufig vergammeln.

Als Kriterium werden vor dem Beschalten der Leitung Isolationswiderstand 
gegen Erde und Schirm, richtiges Stecken und Verrigeln... gemessen. Nur 
für den Widerstand der Phasen fehlt mir noch ein Ansatz (Bei Erde und N 
möchte ich auf bestehende Schutzeinrichtungen zurückgreifen). Wenn 
möglich würde ich gerne nur mit den oben bezeichneten Leitungen 
auskommen und mir die Messleitungen sparen.

sg Clemens

Autor: Andrew Taylor (marsufant)
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Mal nach den obigen Erklärungen von Dir schließe ich schlicht auf 
230/400V CEE 3P+N+PE Anschluß.

Dann:


zoggl schrieb:
> @Peter
> Die Verbindung wird .... an- und abgesteckt ....
>
> Als Kriterium werden vor dem Beschalten der Leitung Isolationswiderstand
> gegen Erde und Schirm, richtiges Stecken und Verrigeln... gemessen. Nur
> für den Widerstand der Phasen fehlt mir noch ein Ansatz (Bei Erde und N
> möchte ich auf bestehende Schutzeinrichtungen zurückgreifen). Wenn
> möglich würde ich gerne nur mit den oben bezeichneten Leitungen
> auskommen und mir die Messleitungen sparen.

Da Du "Über die fragliche Steckverbindung hinweg" messen mußt: Wie soll 
das ohne zuviel Aufwand funktionieren?
Rechnen wir mal ein bißchen:
Beim 32A Steckverbinder hast Du im Normalfall Übergangswiderstande 
deutlich unter 10 mOhm/Kontakt, und wenn es drüber liegt solltest Du 
schon mal auf "Fehler" tippen (da dann schon über 10Watt Verlustleistung 
je Kontakt, was selbst in einem 32A CEE Stecker auf Dauer nicht schöne 
Ergebnisse zeigt).

Das macht als Delta aber "schlappe" 320 mV Spannungsfall, die deine 
Meßeinrichtung (falls ohne Fühlerleitung ) detektieren müßte. Und zwar 
auf einem Pegel von 230V (gegen N). Also mind. 10 Bit Auflösung.

Da Du Sicherheit möchtest, solltest Du dann empfindlicher sein. Also 
Besser 12 bis 14 Bit ,-)

Und natürlich geht da eine ggfs sich ändernde Länge des KAbels noc hmit 
ein -- angenommen Deine Leute schließen da mal 4 m 5x4 mm2 an und mal 50 
m 5x4 mm2  (oder was auch immer). Das müßtest Du dann auch mal wieder 
einbeziehen damit kein "false positive" ausgelöst wird.


So mal aus der Praxis: Also ich setze seit Jahren Mennekes CEE Verbinder 
in IP67 ein, und da gammelte nix.  Nur mal so als Info.

Autor: Reinhard Kern (Gast)
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Hallo,

was ich nicht verstehe: du willst die Qualität der Steckverbindung 
messen, also den Spannungsabfall von einer auf die andere Seite - dazu 
brauchst du, zumindest meiner Meinung nach, zusätzliche Kontakte am 
Stecker für die Messung der Spannung auf der anderen Seite. Messung mit 
Funkübertragung wird nicht nur ungenau, sondern unbrauchbar, denn den 
Widerstand des Neutralleiters kennst du ja genausowenig, also hast du 
für die Messung der Spannungen links und rechts keinen gemeinsamen 
Bezugspunkt ohne zumindest eine durchgehende unbelastete Verbindung (und 
die müsste auch noch absolut sicher sein).

Gruss Reinhard

Autor: special swine flu (Gast)
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Verbaue doch eine ueberdimensionierte Steckverbindung....an einen 
ordentlichen sauberen Platz wo ein '''vergammeln''' nicht so einfach 
ist.

Das kenne ich...man handelt erst wenn das Kabel abgerissen ist.....und 
gibt danach unnoetiges Geld fuer Luxusueberwachungen aus....die ja noch 
viel schneller vergammeln ;-( und das Problem erst recht nicht loesen.

Autor: zoggl (Gast)
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das ist leider nicht möglich, es handelt sich um ein schulprojekt, bei 
dem ein konzept für eine E-Tankstelle erstellt werden soll. =>leider 
muss dabei von einem "DAU" ausgegangen werden.
da ich ein wenig bei einem autoschuster gearbeitet habe weiß ich dass 
weder eine öl-, ABS-, oder Airbaglampen für große teile der bevölkerung 
kein grund ist sich darum zu kümmern, es wird bis zur nächsten kontrolle 
oder bis zum schaden gefahren.
desshalb gehe ich auch hier nicht von einem umsichtigen und auf 
Sicherheit bedachten beutzer aus.

mein Problem ist der bereits genormte Stecker, ich kann so einfach keine 
Messleitungen mitziehen.

sg clemens

Autor: special swine flu (Gast)
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...in beide Geräte kann ich auch komplexe Schaltungen verbauen.

E-Tankstelle ?

Die Ladeelektronik im Auto muss sowieso die Eingangsspannung bzw. 
Anwesenheit der Phasen usw. pruefen. Wenn alles OK dann kann ueber 
Funk,RFID oder ueber einen Stift die OK Meldung an die Tankstelle 
uebermittelt werden.

Mehr ist nicht noetig...wenn keine OK Meldung kommt ist das Kabel nicht 
gut.
Eigentlich sollte ueberhaupt nur Spannung angelegt werden wenn ( 
mechanisch/elektrisch ) erkannt wurde,dass ein Stecker eingesteckt ist. 
Danach kann Spannung ausgegeben werden. Wird diese im Auto fuer gut 
befunden kommt das 'OK' Signal zurueck....und der Ladevorgang kann 
laufen.
Kommt kein OK Signal zurueck wird Spannung abgeschaltet und ein Fehler 
gemeldet.
Reicht das ?

Autor: zoggl (Gast)
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NEIN, die Netzspannung kan bis zu +-20%schwanken, wenn das Auto 220V als 
Minimum akzeptiert können bis zu 40V "in der Leitung bleiben". Bei 
maximal 64A ist das zuviel (extremfall:64A*20V=1280W).
Darum war meine Frage, ob es eine Möglichkeit gibt, den 
Übergangswiederstand zu überwachen.

Auch über Temperatursensoren in den Steckverbindungen haben wir 
nachgedacht:
Temperatur messen (=40°C), Einsstecken, Spannung drauf, Temperatur 
messen und überwachen.

Das deckt aber nur einen Stecker relativ schlecht ab, nicht aber das 
Kabel.

ein Phasencheck findet natürlich statt, erfüllt aber nur einen Teil der 
Aufgabenstellung.

sg clemens

Autor: special swine flu (Gast)
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Spannung(en) im Auto messen und per Funk uebertragen; Spannungen an der 
Tankstelle (Ursprung) messen. Spannungen vergleichen. Eine Differenz 
bedeutet Stecker/KabelProblem. Klar, da muss genau gemessen werden...das 
hattest du ja schon erkannt...Wunder kosten etwas mehr...
eine zusaetzliche Strommessung ? waere noch besser....;-)

Traditionelle Tankstellen sind ja auch wahnsinnig teuer:weil EX proof

Auf welcher 'Seite' ist das Kabel? an der Tankstelle und/oder auch am 
Auto ??

Die beste Loesung hat man mit einem Spezialkabel mit Spezialstecker.
Alles andere ist Murks.

Autor: zoggl (Gast)
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das Kabel ist das neue Norm kabel mit beidseitigem Stecker ( 
http://www.auto-news.de/webcore/data/content/Auto_... 
)

was das kostet ist mir eigentlich egal, das ist das gute an einer 
Maturaarbeit, ich zähle die Fälle auf, überlege mir vor und Nachteile, 
schreibe einen Preis drauf (wenn irgendwie möglich) und das wars.

Und da mir die beiden Lösungen (mit deren unterschiedlichen 
Ausführungsformen) nicht ausreichen, wollte ich wissen, ob einer von 
euch eine gute Idee hat.

sg Clemens

Autor: special swine flu (Gast)
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Wer  ist eigentlich Besitzer dieses Kabels ?
Tankstelle ? oder Autobesitzer ?
Ich vermute mal Autobesitzer...sonst wuerde dieses ja sofort mitgenommen 
bzw abgerissen (viele Autofahrer probieren immer wieder die ganze 
Tankstelle 'abzuschleppen'...selbst in Formel 1 Rennen sieht man sowas 
beim Pit_Stop)

Das vorgegebene Kabel hat 7 Adern ...stimmt das ?

Autor: naja (Gast)
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Wenn man nun die Ladeelektronik das überwachen läßt.

Kabel wird angesteckt und die Spannung ohne Ladestrom gemessen. Dann 
wird der Ladestrom langsam hochgeregelt bis entweder die Spannung auf 
einen festgelegten Prozentsatz einbricht oder der zulässige max. 
Ladestrom erreicht ist.

Autor: Michael O. (mischu)
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Wie steht es mit einem Temperatursensor nahe bei den Kontakten in der 
Wanddose? Oder vielleicht sogar für alle drei Kontakte?

Eine Spannungsmessung hilft dir nicht viel, wenn Du auch hochfrequente 
Störungen auf der Leitung hast -> Induktivität .

Autor: zoggl (Gast)
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genau, das Kabel hat 7 Kontakte, die Belegung ist auf 
http://tinyurl.com/yhuaj3c zu finden. Das der eine Pin überträgt ein PWM 
Signal und der ander kodiert das Kabel über einen Widerstand gegen 
Masse. Die Daten sollen über ein auf eine Phase aufmoduliertes Signal 
übertragen werden.

@naja: geht leider nicht, da ich nicht sicherstellen kann, dass sich die 
Netzspannung nicht ändert. Die Spannung wird nur rund 150mV eingrechen, 
darauf kann ich mich nicht verlassen.

@michael o.: haben wir bereits angedacht, das würde aber das Kabel 
selbst nicht überwachen, sondern nur die Steckverbindung. Die 6 
Temperatursensoren sind sozusagen unsere Back-Up Lösung.

Wie meinst du hochfrequente Störungen, die kann ich doch einfach raus 
glätten, Vss oder Veff messen und beidseitig vergleichen. Oder eben über 
die Messleitungen direkt. Wo siehst du da das Probelm?

Autor: MaWin (Gast)
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Du brauchst keine 3 zusätzlichen Leitungen im Kabel, du brauchst nur 3 
zusätzliche Steckkontakte im Stecker, denn du willst ja nicht den 
Leitungswiderstand (der ist bekannt und daran wird sich auch wenig 
ändern, ausser dass die Temperatur einen Eiinfluss hat) messen, sondern 
den Kontaktübergangswiderstand.


Gerät1 L1--oo--+-- Leitung --+--oo-- Gerät2
               |             |
   Sense1--oo--+             +--oo--

Zwischen L1 und Sense1 misst du direkt den Spannungsabfall am Kontakt 
von L1, denn über den Kontakt von Sense1 fliesst kein nennenswerter 
Strom, also entsteht dort auch kein zusätzlicher Spannungsabfall.

Du misst also die Spannungsdifferenz zwischen L1 und Sense1, die kannst 
du sogar mit einem Trafo auf ein beliebiges Potential übertragen, denn 
es ist Wechselspannung.

Leider funktioniert das nicht mit CEE-Steckern, die Sense-Kontakte 
sollten sogar spezielle Niederstromkontakte sein (vergoldet), denn es 
gibt keine Last die eventuelles Oxid wegbrennt.

Autor: Andrew Taylor (marsufant)
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Tja, nachdem nun endlich mal die Details zur Steckverbindung deutlich 
angegeben wurden, bliebt wohl nur die vom TE vorgeschlagene Variante 1.

Also Spannung im PKW und in der Ladestation getrennt messen mit hoher 
Auflösung und daraus den Übergangswiderstand berechnen.
12 bis 14 bit sollten reichen, wenn man obige Grenzdaten einbezieht.
Den Strom genügt es in der Ladestation zu messen.


Das ist aber technisch beherrschbar, A/D Wandler mit dieser Auflösung 
sind zu günstigen Preisen erhältlich.

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