www.mikrocontroller.net

Forum: Analoge Elektronik und Schaltungstechnik RMS to DC Schaltung


Autor: Ralf G. (old-school) Benutzerseite
Datum:

Bewertung
0 lesenswert
nicht lesenswert
Habe hier im Forum schon einiges darüber gelesen aber noch nicht die 
richtige Antwort auf mein Problem gefunden.

ich habe eine Wechselspannung 0-60 mVAC 50Hz und benötige für einen AD 
entsprechen 0-5 VDC geglättet. Versorgungsspannung (+12)(GND)(-12) ist 
vorhanden, das ganze muss ich 24 mal auf kleinsten Raum aufbauen.

Ich habe mir bereits verschiedene RMS-to-DC-Converter z.B. auch den 
AD737 angesehen, mit 200 mV Eingang. Anhand des Datenblattes habe ich 
aber nicht erkennen können welche Spannung liegt am Ausgang an,
wenn am Eingang z.B. 50 mV anliegt, ich gehe mal von 50 mVDC aus ... 
also müsste das Signal noch entsprechen verstärkt werden oder kann man 
den  AD737 darzubringen eine entsprechend höhere Output zu liefern ... 
der Preis vom  AD737 ist leider auch nicht unerheblich.

Gibt es denn nicht eine kleine geniale Schaltung die mein Problem 
kostengünstig löst ?

Die Schaltung muss nicht hoch genau sein, sollte aber Wartungsfrei sein 
... also keine Nullpunkte die nachjustiert werden müssen oder so.

Besten Dank schon mal im voraus :-)

Autor: MaWin (Gast)
Datum:

Bewertung
0 lesenswert
nicht lesenswert
> Gibt es denn nicht eine kleine geniale Schaltung die
> mein Problem kostengünstig löst ?

Wenn du mal darüber nachdenkst, ob du wirklich das RMS-Äquivalent der 
Wechselsapnnung messen willst, also die Erwärmung die die Spannung an 
einem Widerstand bewirken würde (true-RMS),
oder ob du die Kurvenform (Sinus? Rechteck?) der Wechselspannung als 
bekannt voraussetzen kannst, und nur einen Proportionalwert brauchst, 
z.B. ermittelt aus der Spitzenspannung oder dem Mittelwert.

Letzteres macht man mit einem einfachen aktiven Gleichrichter, falls die 
Wechselspannung gleichspannungsfrei ist reicht sogar ein 
Halbwellengleichrichter, die Spannung glätten (RC-filtern, Mittelwert 
bilden) und verstärken (um 91.5).

Autor: Falk Brunner (falk)
Datum:

Bewertung
0 lesenswert
nicht lesenswert
@Ralf Greinert (old-school) Benutzerseite

>AD737 angesehen, mit 200 mV Eingang. Anhand des Datenblattes habe ich
>aber nicht erkennen können welche Spannung liegt am Ausgang an,
>wenn am Eingang z.B. 50 mV anliegt, ich gehe mal von 50 mVDC aus ...

Genau so sieht es aus, der IC hat die verstärkung von 1, nur halt als 
gemittelter RMS-Wert.

>also müsste das Signal noch entsprechen verstärkt werden

Sollte man VORHER verstärken, um eben auf die 200mV zu kommen. Der IC 
verträgt auch deutlich mehr, ist nur etwas kryptisch beschrieben.

> oder kann man
>den  AD737 darzubringen eine entsprechend höhere Output zu liefern ...

Ja.

>der Preis vom  AD737 ist leider auch nicht unerheblich.

>Gibt es denn nicht eine kleine geniale Schaltung die mein Problem
>kostengünstig löst ?

AFAIK nein. RMS bilden ist aufwändig, KLEINER bekommst du es auf jeden 
Fall nicht hin. Billiger wahrscheinlich auch nicht.

MFG
Falk

Autor: Ralf G. (old-school) Benutzerseite
Datum:

Bewertung
0 lesenswert
nicht lesenswert
@MaWin

>> falls die Wechselspannung gleichspannungsfrei ist reicht sogar ein
>> Halbwellengleichrichter, die Spannung glätten (RC-filtern, Mittelwert
>> bilden) und verstärken (um 91.5).

ist eine Sinus-Wechselspannung ohne Gleisspannungsanteil.

>> einem einfachen aktiven Gleichrichter
alle Schaltungen die bislang darüber gefunden haben, haben min 3 OPs.

Ich habe ja schon einige Probeschaltungen die letzten zwei Tage auf 
meinem Steckbord ausprobiert, natürlich nur mit Standard OPs aus der 
Grabelkiste ... war irgendwie alles nicht so zufrieden stellend.
Entweder die teile hatten einen zu großen Offset und ich hatte Probleme 
mit dem Nullpunkt oder die Schalung war nicht linear ...

Es muss doch jemanden geben der so was auch schon mal Aufgebaut hat ...

Gruss Ralf

@ Falk Brunner
war man wieder zu langsam ...

Autor: Falk Brunner (falk)
Datum:

Bewertung
0 lesenswert
nicht lesenswert
@ Ralf Greinert (old-school) Benutzerseite

>ist eine Sinus-Wechselspannung ohne Gleisspannungsanteil.

dann reicht ein einfacher Präzisionsgleichrichter.

>alle Schaltungen die bislang darüber gefunden haben, haben min 3 OPs.

Einer reicht.

http://sound.westhost.com/appnotes/an001.htm

MFG
Falk

Autor: Ralf G. (old-school) Benutzerseite
Datum:
Angehängte Dateien:

Bewertung
0 lesenswert
nicht lesenswert
Noch mal besten Dank,

für die Hilfreichen Links

folgende Schaltung ist dabei raus gekommen:

für Messwandler ASM-020

Am Ausgang liegt eine Spannung für den AD-Wandler von 0-5 Volt an,
bei einem zu messenden Strom von 0-16 A

Gruss Ralf

Autor: Ralf G. (old-school) Benutzerseite
Datum:
Angehängte Dateien:

Bewertung
0 lesenswert
nicht lesenswert
Nachtrag zu oben dargestellten Schaltung:

Durch den zu messende Leiter im ASM-020 ließen bei der Aufzeichnung 16A.

gelbe Linie: Signal nach der Verstärkung

blaue Linie: Ausgang Schaltung (mit und ohne Puffer-Kondensator)

Gruss Ralf

Autor: Falk Brunner (falk)
Datum:

Bewertung
0 lesenswert
nicht lesenswert
@Ralf Greinert (old-school) Benutzerseite

>blaue Linie: Ausgang Schaltung (mit und ohne Puffer-Kondensator)

Aber das zweite Bild zeigt doch eine Zweiwegegleichrichtung? Da passt 
was nicht.

MFg
Falk

Autor: Ralf G. (old-school) Benutzerseite
Datum:
Angehängte Dateien:

Bewertung
0 lesenswert
nicht lesenswert
@ Falk Brunner

>> Da passt was nicht.

habe folgende Schaltung (aus deinem Link) verwendet:

http://sound.westhost.com/appnotes/an001.htm
(Figure 8 - Modified Intersil Circuit Using Common Opamp)

was soll denn da nicht passen ?

Ich habe die Schaltung gestern genau so aufgebaut und getestet.

Gruss Ralf

Autor: Falk Brunner (falk)
Datum:

Bewertung
0 lesenswert
nicht lesenswert
@  Ralf Greinert (old-school) Benutzerseite

>http://sound.westhost.com/appnotes/an001.htm
>(Figure 8 - Modified Intersil Circuit Using Common Opamp)

>was soll den da nicht passen ?

Ohhh, das hast du aber mit heißer Nadel gestrickt. Hast du auch mal die 
Begrenzungen und Nebenbedingungen gelesen?

>Ich habe die Schaltung gestern genau so aufgebaut und getestet.

Wäre mir zu unsicher. Mein Tip: Bau die Schaltung nach Figure 3 auf, da 
reicht ein OPV, und der kann auch noch verstärken! Einfach R2 größer 
machen.

MFG
Falk

Autor: MaWin (Gast)
Datum:

Bewertung
0 lesenswert
nicht lesenswert
Fig 3 ist ein Gleichrichter, aber noch keine Spitzenwertschaltung oder 
Mittelwertbildner.
Wohin gehen denn die 0-5V? Wohl in eine uC. Kann der nicht Spitzenwert 
bzw. Mittelwert rechnen ? Er ist ein besserer Filter, als ein RC-Glied 
(welches bei Fig 3 einen zusätzlichen OpAmp braucht, weil der Ausgang 
unterschiedliche Impedanz hat, je nach dem ob das Eingangssignal noch 
unter oder schon über dem Mittelwert liegt, ausserdem befürchte ich daß 
du 50Hz hast und in weniger als 1 Sekunde Stromänderungen erkennen 
willst).

Also: R2 wird 500k, als Eingang hast du offenbar so was wie einen 
Stromwandlertrafo der niedrigimpedant genug ist, und das Signal der 
Schaltung geht direkt in den uC, der Mittelwert oder Spitzenwert 
rausfindet und das in RMS umskaliert.

Autor: Helmut Lenzen (helmi1)
Datum:

Bewertung
0 lesenswert
nicht lesenswert
>der Preis vom  AD737 ist leider auch nicht unerheblich.

Dann mach das ganze doch in Software. Ein kleiner ATMega reicht dafuer 
aus.
Dein AC Signal direkt auf den ADC gegeben und die RMS Berechnung mach 
die Software. Billiger gehts nicht.

Autor: Falk Brunner (falk)
Datum:

Bewertung
0 lesenswert
nicht lesenswert
@Helmut Lenzen (helmi1)

>Dein AC Signal direkt auf den ADC gegeben und die RMS Berechnung mach
>die Software. Billiger gehts nicht.

Kostet aber Rechenpower. Da muss man mit locker 500Hz abtasten und 
Mittelwert bilden. So ein OPV und bissel Gemüse sind da schon OK.

MFG
Falk

Autor: Ralf G. (old-school) Benutzerseite
Datum:

Bewertung
0 lesenswert
nicht lesenswert
@ Falk Brunner
>> das hast du aber mit heißer Nadel gestrickt ...

läuft aber zuverlässig, kein Aufschwingen oder so,
Versorgungsspannung muss ausreichen groß sein > +- 6Volt

>>... Begrenzungen und Nebenbedingungen gelesen
welche Nebenbedingungen sollten denn auftreten ?

@MaWin
>> du 50Hz hast und in weniger als 1 Sekunde Stromänderungen erkennen
>> willst

Alle 10-30 Sekunden über einen PCF8591  (I2C), durch den 
Puffer-Kondensator ist der Ausgang auch etwas träge, schnelle Änderungen 
z.B. Stromspitzen gehen natürlich unter.

Ich möchte nur den aktuellen Strom(verbrauch) nach jeder Sicherung 
(Stromkreis) in meinem Verteiler-Schrank messen (überprüfen), ohne groß 
Eingriff die derzeitige Verdrahtung vorzunehmen.

Bei den ASM-020 muss ich nur den zu messenden Leiter durch die Öffnung 
führen und das war es, keine zusätzlichen Klemmstellen die Probleme bei 
einem Kurzschluss oder Dauerlast machen könnten.

Bei den von mir gewählten AD (255) habe ich eh nur eine Auflösung von 
ca. 14 Watt, soll aber auch reichen.

@Helmut Lenzen
ich möchte 24x 0-60 mV über I2C messen wo soll den da der Preisvorteil 
bei einem uC sein, Signalverstärker wird dafür doch auch benötigt.

Gruss Ralf

Autor: MaWin (Gast)
Datum:

Bewertung
0 lesenswert
nicht lesenswert
> Kostet aber Rechenpower. Da muss man mit locker 500Hz abtasten und
> Mittelwert bilden.

Nö, Subsampling reicht. Eine Last verändert ja nicht jede Halbwelle ihre 
Stromaufnahmen.

> Ich möchte nur den aktuellen Strom(verbrauch) nach jeder Sicherung
> (Stromkreis) in meinem Verteiler-Schrank messen

Dafür ist das Messen des Stromes aber komplett unzureichend, du müsstest 
schon die Leistung (also Strom * Spannung gleichzeitig) mit TrueRMS 
messen.

So baut man so was:
http://ww1.microchip.com/downloads/en/devicedoc/51565b.pdf

Autor: Helmut Lenzen (helmi1)
Datum:

Bewertung
0 lesenswert
nicht lesenswert
Ralf Greinert schrieb:
> ich möchte 24x 0-60 mV über I2C messen wo soll den da der Preisvorteil
> bei einem uC sein, Signalverstärker wird dafür doch auch benötigt.

Ein AtMega ist immer noch um laengen billiger als ein AD737. Und man 
koennte mit den 8 ADC Eingaengen das ganze dann 8 mal berechnen. Und 
deinen Verstaerker kann man auch noch auf einen reduzieren indem man den 
MUX extern mit einen 4051 aufbaut und dann zwischen MUX und ADC einen OP 
schaltet.
Also 3 billige Teile als 8 mal einen teuren AD737.

Autor: Falk Brunner (falk)
Datum:

Bewertung
0 lesenswert
nicht lesenswert
@  MaWin (Gast)

>Nö, Subsampling reicht. Eine Last verändert ja nicht jede Halbwelle ihre
>Stromaufnahmen.

Ach auf einmal? Im letzten Post wolltest du noch kleiner 1s messen.

>Dafür ist das Messen des Stromes aber komplett unzureichend, du müsstest
>schon die Leistung (also Strom * Spannung gleichzeitig) mit TrueRMS
>messen.

Als Schätzeisen für ohmsche bzw. bekannte Verbraucher reicht es allemal. 
Ist ja eh nur was im Hobbyumfeld.

@Helmut Lenzen (helmi1)

>Also 3 billige Teile als 8 mal einen teuren AD737.

Wenn du den Thread mal liest, wirst du feststellen, dass der AD737 
längst Geschichte ist.

MFG
Falk

Autor: Ralf G. (old-school) Benutzerseite
Datum:

Bewertung
0 lesenswert
nicht lesenswert
@ MaWin
>> Dafür ist das Messen des Stromes aber komplett unzureichend

nehme ich in kauf, Leitungsmessung ist mir zu Aufwendig, ich möchte nur 
einfach sehen(messen) wie viel Strom gerade im Stromkreis ließt z.B. 
Steckdosen_Wohnzimmer

>> So baut man so was:
und das denn gleich 24x ... dann brauch ich aber einen zweiten Verteiler 
und
OK der Preis von unter 2Euro für den MCP3905A ist natürlich super aber 
dabei bleibt es ja nicht, die Kleinteile was ja einige sind kosten ja 
auch, des weiteren ist das ein nicht unerheblicher Eingriff in die 
Verkabelung, ich möchte nicht wissen was die Versicherung sagt wenn der 
Schaltschrank aufbrennt.


@Helmut Lenzen
>> Also 3 billige Teile als 8 mal einen teuren AD737.

das mag sein, deswegen habe ich ja auch eine günstigere Lösung gesucht 
und
durch die Mithilfe hier im Beitrag wie oben beschrieben, gefunden.

Gruss Ralf

Autor: Helmut Lenzen (helmi1)
Datum:

Bewertung
0 lesenswert
nicht lesenswert
@Falk

Warum eine einfache Spitzenwertgleichrichtung wenn man fuers gleiche 
Geld RMS haben kann. Und denn PCF8591 (8Bit)  braucht er dann auch 
nicht.
Im ATMega hat er auch noch einen 10Bit Wandler nebenbei.

Autor: MaWin (Gast)
Datum:

Bewertung
0 lesenswert
nicht lesenswert
Zumal der Grossteil der Schaltung nur 1 x nötig wäre, und der Rest oft 
auch nur Funkentstörzwecke hat.

Autor: Ralf G. (old-school) Benutzerseite
Datum:

Bewertung
0 lesenswert
nicht lesenswert
@ MaWin
>> und der Rest oft auch nur Funkentstörzwecke hat

verstehe ich jetzt nicht ?

Ein gewisse Vereinfachung durch einen 4051 wäre möglich aber auch nur 
wenn dieser die 0-60 mV direkt vom Wandler sauber durch schalten würde.

Bin ja noch nicht fertig mit meiner Planung. In erster Linie geht es um 
die Machbarkeit und die Kosten.

Ein uP werde ich derzeit nicht einsetzen, "für mich" zu umständlich.

Gruss Ralf

Autor: MaWin (Gast)
Datum:

Bewertung
0 lesenswert
nicht lesenswert
> verstehe ich jetzt nicht ?

Viele Bauteile sind im Reference Design nur drin, damit dieses
gewissen EMV Anforderungen erfüllt.
Die müsstest du in deine Schaltung auch reinbauen, wenn das wichtig 
wäre. Ich würde zumindest die Teile gegen Überspannung nicht weglassen.

Andere Bauteile braucht man bei x Kanälen nur 1 mal, fallen also nicht 
so ins Gewicht. Dabei dachte ich nicht an den MCP3905, von dem würde ich 
schon pro Kanal einen nehmen. Er war aber auch nur ein Beispiel, es gibt 
viele andere solcher Chips, auch welche für Mehrkanalerfassung.

> Ein uP werde ich derzeit nicht einsetzen, "für mich" zu umständlich.

Wie willst du denn dann deinen PCF8591 auslesen ? Rästel über Rätsel. 
Der MCP würde ein Signal liefern zu dessen Auswertung man keinen uC 
bräuchte, aber der PCF....

Autor: Ralf G. (old-school) Benutzerseite
Datum:

Bewertung
0 lesenswert
nicht lesenswert
@ MaWin
>> Wie willst du denn dann deinen PCF8591 auslesen ? Rästel über Rätsel

mein I2C-Master ist ein PC mit einem USB-I2C Interface ... wird auch für 
die Haussteuerung verwendet.

Gruss Ralf

Autor: Falk Brunner (falk)
Datum:

Bewertung
0 lesenswert
nicht lesenswert
@  Ralf Greinert (old-school) Benutzerseite

Lass dich nicht irre machen, die Lösung mit dem OPV und I2C ist gut. Es 
muss nicht immer die 120%ig Superlösung der Profis sein, 90% reichen 
meist auch.

Viel Spass mit deiner Messung.

MFG
Falk

Autor: Der Schnitter (Gast)
Datum:

Bewertung
0 lesenswert
nicht lesenswert
Aber bitte für jede Phase galvanisch getrennt aufbauen!

Autor: Falk Brunner (falk)
Datum:

Bewertung
0 lesenswert
nicht lesenswert
@  Der Schnitter (Gast)

>Aber bitte für jede Phase galvanisch getrennt aufbauen!

Ein Blick auf den Schaltplan und das Lesen der Postings wären 
vorteilhaft. Der Sensor ist ein Stromwandler, der trennt galvanisch.

MFG
Falk

Autor: MaWin (Gast)
Datum:

Bewertung
0 lesenswert
nicht lesenswert
Wobei man sich mit dem Chip eben genau diesen sparen könnte,
wenn man denn im Schaltkasten die Shunts einbauen würde.
Vieles ist möglich, manches optimal im Sinne der Kosten,
anderes optimal im Sinne des Aufwands...

Autor: old-school_offline (Gast)
Datum:

Bewertung
0 lesenswert
nicht lesenswert
@Falk Brunner

>> Lass dich nicht irre machen, die Lösung mit dem OPV und I2C ist gut. Es
>> muss nicht immer die 120%ig Superlösung der Profis sein, 90% reichen
>> meist auch.

Danke für deine Zustimmung ... manchmal ist weniger mehr :-)

Werde die oben von mir beschriebene Schaltung erst mal für vier 
Stromkreise aufbauen und über einen längeren Zeitraum testen.

Wichtig ist doch nur das ich ein fast lineares Signal 0-5V bzw. ein 
AD-Wert 0-255 , zu dem zu messenden AC-Strom 0-16 A bekomme, eine 
endgültige Anpassung, welcher Wert welchen Strom darstellt kann doch in 
der Software immer noch angepasst werden (Bauteiltoleranz).

Habe gestern mal mit einem Layout-Programm probiert, die Schaltung lässt 
sich wunderbar unter jedem Wandler platzieren.

Ein entsprechendes Messdiagramm werde ich dann, hier noch 
veröffentlichen.

Gruss Ralf

Autor: old-school_offline (Gast)
Datum:

Bewertung
0 lesenswert
nicht lesenswert
@MaWin
>> wenn man denn im Schaltkasten die Shunts einbauen würde.

hallo ... im Falle eines Kurzschlusses können Ströme von über 500 Ampere 
fließen !!!

Ich habe oben schon erwähnt, die Messung-Schaltung muss VDE-Konform sein 
und darf im keinen Fall die derzeitigen Schutzfunktionen in Ihrer 
Funktion beeinflussen.

Gruss Ralf

Autor: Andrew Taylor (marsufant)
Datum:

Bewertung
0 lesenswert
nicht lesenswert
old-school_offline schrieb:
> hallo ... im Falle eines Kurzschlusses können Ströme von über 500 Ampere
>
> fließen !!!
>
>
>
> Ich habe oben schon erwähnt, die Messung-Schaltung muss VDE-Konform sein
>
> und darf im keinen Fall die derzeitigen Schutzfunktionen in Ihrer
>
> Funktion beeinflussen


Eben darum ist HIER das Mittel der Wahl: STROMWANDLER

Autor: Falk Brunner (falk)
Datum:

Bewertung
0 lesenswert
nicht lesenswert
@  Andrew Taylor (marsufant)

>Eben darum ist HIER das Mittel der Wahl: STROMWANDLER

Sag das doch lieber dem MaWin, der Ralf hat das schon richtig gemacht.

MFG
Falk

Autor: MaWin (Gast)
Datum:

Bewertung
0 lesenswert
nicht lesenswert
Klar Falk, Millionen von Stromzählerbauern irren.

Ein Shunt ist zunächstmal nichts anderes als ein Stück Draht, halt mit 
definiertem Widerstand. Dafür deutlich präsizer bei niedrigeren Kosten 
als ein Stromwandler baubar.

Es gibt keinen Grund, warum er nicht dasselbe aushalten sollte, wie 
jeder andere Draht. Es ist bloss Auslegungssache.

Ja, im Kurzschlussfall entsteht an ihm ein höherer Spannungsabfall, aber 
das macht einem erfahrenen Schaltungsentwickler keine Probleme, R1 und 
R2 handeln das problemlos. Man muss halt ein erfahrener 
Schaltungsentwickler sein.

Da Ralf Greinert zunächstmal keine Änderung am Schaltkasten wollte, 
sprach erst mal auch nichts gegen seinen teuren Stromwandler, aber da er 
einige Beiträge später über die Kosten jammerte, sollte er vielleicht 
nochmal drüber nachdenken.

Aber bei dir besteht ja offenbar Denkverbot.

Autor: Andrew Taylor (marsufant)
Datum:

Bewertung
0 lesenswert
nicht lesenswert
Billigst und VDE-Konform-sicher geht hat selten gleichzeitig zusammen 
,-)

Autor: Michael M. (Gast)
Datum:

Bewertung
0 lesenswert
nicht lesenswert
MaWin schrieb:
> Klar Falk, Millionen von Stromzählerbauern irren.
...
> Aber bei dir besteht ja offenbar Denkverbot.

lies doch mal ganz, was hier geschrieben wird.
keiner will einen stromzähler bauen.

Autor: MaWin (Gast)
Datum:

Bewertung
0 lesenswert
nicht lesenswert
Du darfst davon ausgehen, daß die Stromzähler VDE-konform sind.

Aber ein Andrew Taylor streut in seiner Dummheit lieber FUD.

Autor: MaWin (Gast)
Datum:

Bewertung
0 lesenswert
nicht lesenswert
> lies doch mal ganz, was hier geschrieben wird.
> keiner will einen stromzähler bauen

Richtig, Ralf Greinert möchte nur den aktuellen Strom messen (und wohl 
anzeigen lassen).

Jetzt darfst du darüber nachdenken, was der Unterschied ist.

Autor: Michael M. (Gast)
Datum:

Bewertung
0 lesenswert
nicht lesenswert
MaWin schrieb:
> Jetzt darfst du darüber nachdenken, was der Unterschied ist.
die angestrebte genauigkeit.
und genau das geht dir nicht ein =)

Autor: old-school_offline (Gast)
Datum:

Bewertung
0 lesenswert
nicht lesenswert
@MaWin

Bitte Sachlich bleiben ...

>> Da Ralf Greinert zunächstmal keine Änderung am Schaltkasten wollte,
>> sprach erst mal auch nichts gegen seinen teuren Stromwandler, aber da er
>> einige Beiträge später über die Kosten jammerte, sollte er vielleicht
>> nochmal drüber nachdenken.

ca. 2 Euro empfinde ich nicht besonders teuer für einen ASM-020 ...
außerdem sind diese bereits vorhanden.
Ich habe nicht gejammert, nur sollte mal die Kosten einer Schaltung 
immer im Auge behalten.

Wunsch, Machbarkeit, Aufwand, Sicherheit, Kosten müssen in Relation 
passen.

Klar gibt es die Möglichkeit mit einem Shunt zu messen, nur wenn ich 
mehrere Phasen gleichzeitig in einer Schaltung messe, habe ich zwischen 
den Shunts eine Spannung von ca. 400V , eine Differenzialmessung bei so 
einer hoher Spannung zu bauen ist auch nicht ohne.
Die Schaltung muss Überspannungs-Überschlag sicher sein, ich weiss nur 
das unser E-Meister die Schalt-Schränke immer mit mehreren kV auf 
Isolations-Fehler geprüft hat.

Die Schnittstelle muss entsprechend auch galvanisch getrennt werden.

Da sehe ich keinen Vorteil mit Shunts zu arbeiten, weder im Preis, Platz 
, noch in der Sicherheit.

>> Aber bei dir besteht ja offenbar Denkverbot
Nee ... aber es gibt bereits auf die anfänglich gestellte Frage (siehe 
Beitrag oben) eine akzeptable und vor allem eine sicher Lösung.

Gruss Ralf

Autor: Ralf G. (old-school) Benutzerseite
Datum:
Angehängte Dateien:

Bewertung
0 lesenswert
nicht lesenswert
Hallo zusammen,

ich habe mal die oben dargestellte Schaltung zwei mal aufgebaut und
gemessen, siehe Diagramm.

Der Wert W0 (gelb) ist eine Referenzlinie (linear) errechnet.
W1 und W2 sind die Werte der beiden Messwandler-Schaltungen.

Beide Messwandler werden bei der Messung mit dem gleichen Strom(Leiter) 
durch flossen.
Für die Messung habe ich als OP den MC1458N verwendet.

Die beiden Wandler-Messgleichrichter haben einen erstaunlich linearen 
Verlauf.
Wobei die eine Schaltung durch Bauteiltoleranzen einen steileren Anstieg 
hat.

Es ist also auf jeden Fall ein Abgleich(Max-Wert) der Schaltung durch 
z.B. ein Poti notwendig.

Der Nullwert (kein Strom) ist leider größer Null ~30 mV, wünschenswert 
wäre ein kleinerer Wert. Ich muss mal verschiedene OPs mir der Schaltung 
probieren z.B. den LM358 ... ob sich was ändert, um diesen Wert annähert 
auf Null zu bekommen.

Der Nachgeschaltete AD-Wandler hat 8Bit was eine Auflösung von 19,5 mV 
ergibt = 0,0625 A  (~14,4 Watt) .
Ob die Stromwandler im unteren Bereich < 0,5 A noch zuverlässig arbeiten 
muss ich noch genauer testen.

Gruss Ralf

Autor: Errpee (Gast)
Datum:

Bewertung
0 lesenswert
nicht lesenswert
Hallo,habe noch eine Stange  Tru-RMS Chips im Keller zu liegen,ich 
glaube AD636 die ich nicht brauche...

Autor: Ralph Berres (rberres)
Datum:

Bewertung
0 lesenswert
nicht lesenswert
Ralf Greinert


Das ist ein klassicher Fall von Spitzenwertgleichrichter. Das 
funktioniert nur bei Sinusförmigen Spannungen hinreichend genau. Sobald 
im Netz irgendwelche Spikes herumgeistern, wird er genau diese 
gleichrichten.
Also ist eine True RMS Wandelung vielleicht doch kein Overkill.

Auserdem muss man Strom und Spannung miteinander multiplizieren um die 
Leistung zu erhalten. Sobald aber eine Phasenverschiebung zwischen
Strom und Spannung mit ins Spiel kommt, ( z.B. bei induktiven oder 
kapazitiven Lasten) funktioniert das multiplizieren auf der 
Gleichstromseite nicht mehr. Da muss man dann auf der 
Wechselspannungsseite multiplizieren.

Wirkleistung in einen Wechselstromkreis zu messen ist eben doch nicht so 
trivial , wie man im ersten Moment glaubt.



Errpee schrieb:
> Hallo,habe noch eine Stange  Tru-RMS Chips im Keller zu liegen,ich
>
> glaube AD636 die ich nicht brauche...


Sollen kosten?


Ralph Berres

Autor: Andrew Taylor (marsufant)
Datum:

Bewertung
0 lesenswert
nicht lesenswert
Ralph Berres schrieb:
> Ralf Greinert
>
>
> Das ist ein klassicher Fall von Spitzenwertgleichrichter. Das
> funktioniert nur bei Sinusförmigen Spannungen hinreichend genau. Sobald
> im Netz irgendwelche Spikes herumgeistern, wird er genau diese
> gleichrichten.
> Also ist eine True RMS Wandelung vielleicht doch kein Overkill.
>
> Auserdem muss man Strom und Spannung miteinander multiplizieren um die
> Leistung zu erhalten.

Das TRMS ist sicher richtig als Ansatz. Was Deine Aussage zu Leistung 
(Wirkleistung) angeht:
Der OP schreibt oben lediglich das er den Strom in den einzelen 
Aussenleitern korrekt messen will.

Da besteht also noch Klärungsbedarf WAS genau er letztlich will, und da 
kann nur er was zu sagen.


old-school_offline schrieb:
> ca. 2 Euro empfinde ich nicht besonders teuer für einen ASM-020 ...
>
> außerdem sind diese bereits vorhanden.
>
> Ich habe nicht gejammert, nur sollte mal die Kosten einer Schaltung
>
> immer im Auge behalten.
>

Um das mal einordnen zu können, an wieviel Messtellen denkst Du den so?
3 für die Zuführung ?
Oder je einen nach jedem LSS?


>
>
> Wunsch, Machbarkeit, Aufwand, Sicherheit, Kosten müssen in Relation
>
> passen.
>
>
>
> Klar gibt es die Möglichkeit mit einem Shunt zu messen, nur wenn ich
>
> mehrere Phasen gleichzeitig in einer Schaltung messe, habe ich zwischen
>
> den Shunts eine Spannung von ca. 400V , eine Differenzialmessung bei so
>
> einer hoher Spannung zu bauen ist auch nicht ohne.


Eben. Deswegen sind Stromwandler hier vorzuziehen.
das solltne wir jetzt mal als erledigt einbuchen.

>
> Die Schaltung muss Überspannungs-Überschlag sicher sein, ich weiss nur
>
> das unser E-Meister die Schalt-Schränke immer mit mehreren kV auf
>
> Isolations-Fehler geprüft hat.
>

Wenn es für eine industrielle Anwendung ist: Dann ist DER PUNKT ein eine 
wesentliche Anforderung.

>
>
> Die Schnittstelle muss entsprechend auch galvanisch getrennt werden.
>
>
>
> Da sehe ich keinen Vorteil mit Shunts zu arbeiten, weder im Preis, Platz
>
> , noch in der Sicherheit.


Ich auch nicht. Dann leg mal los mit Deinem Projekt.

Autor: Falk Brunner (falk)
Datum:

Bewertung
0 lesenswert
nicht lesenswert
@  Ralf Greinert (old-school) Benutzerseite

>Die beiden Wandler-Messgleichrichter haben einen erstaunlich linearen
>Verlauf.

Nicht wahr ? ;-)

>Der Nullwert (kein Strom) ist leider größer Null ~30 mV, wünschenswert
>wäre ein kleinerer Wert.

Hmmm, bei 5V Vollausschlag = 16A sind 30mV = 96mA. Naja.

> Ich muss mal verschiedene OPs mir der Schaltung
>probieren z.B. den LM358 ... ob sich was ändert, um diesen Wert annähert
>auf Null zu bekommen.

Erstmal NACHDENKEN! Was könnte die Ursache sein?

- Störungen aus dem Netz, welche gleichgerichtet werden -> Wandler von 
Netz abklemmen und nochmal messen
- Offset vom OPV, schliesslich verstärkt die erste Stufe um den Faktor 
180K/2,2K = 81. Da reichen 30mV/81= 0,37mV Offset, um diesen Effekt zu 
verursachen. Dein MC1458N hat typisch 1mV. uuups. Es gibt aber 
problemlos Ultra Low Offset OPVs, die haben 10µV und weniger, oder auch 
Chopper OPVs, die haben noch weniger. Test: Messwiderstand 
kurzschliessen.

>Der Nachgeschaltete AD-Wandler hat 8Bit was eine Auflösung von 19,5 mV
>ergibt = 0,0625 A  (~14,4 Watt) .

Naja, deine AUFLÖSUNG liegt nur knapp unter deinem 30mV Offset. Spielt 
also kaum eine Rolle.

>Ob die Stromwandler im unteren Bereich < 0,5 A noch zuverlässig arbeiten
>muss ich noch genauer testen.

Eigentlich spricht nichts dagegen. Allerdings werden die im Datenblatt 
komischerweise immer mit 1-20A angegeben. Weiß jemand warum?

MFg
Falk

Autor: Andrew Taylor (marsufant)
Datum:

Bewertung
0 lesenswert
nicht lesenswert
Falk Brunner schrieb:
> Eigentlich spricht nichts dagegen. Allerdings werden die im Datenblatt
>
> komischerweise immer mit 1-20A angegeben. Weiß jemand warum?

Z.B. weil ein Teil der Produktionscharge da erstaunlich nicht-linear ist 
im Bereich 0...1 A.

Hatten wir hier bei ca. 30 Stück aus einer Bestellung von 250 Wandlern.

Autor: Ralph Berres (rberres)
Datum:

Bewertung
0 lesenswert
nicht lesenswert
Andrew

Also ich interpretiere es , als wollte er den Stromverbrauch in Watt / 
pro Stunde erfassen. Aber vielleicht liege ich ja falsch.

Ralf kann sich ja mal dazu äusern um Klarheit zu bekommen.


Ralf Greinert schrieb:
> Ich möchte nur den aktuellen Strom(verbrauch) nach jeder Sicherung
>
> (Stromkreis) in meinem Verteiler-Schrank messen (überprüfen), ohne groß
>
> Eingriff die derzeitige Verdrahtung vorzunehmen.
>
>
>
> Bei den ASM-020 muss ich nur den zu messenden Leiter durch die Öffnung
>
> führen und das war es, keine zusätzlichen Klemmstellen die Probleme bei
>
> einem Kurzschluss oder Dauerlast machen könnten.
>
>
>
> Bei den von mir gewählten AD (255) habe ich eh nur eine Auflösung von
>
> ca. 14 Watt, soll aber auch reichen.

Ralph Berres

Autor: Andrew Taylor (marsufant)
Datum:

Bewertung
0 lesenswert
nicht lesenswert
Ralph Berres schrieb:
> Andrew
>
> Also ich interpretiere es , als wollte er den Stromverbrauch in Watt /
> pro Stunde erfassen. ber vielleicht liege ich ja falsch.
>
> Ralf kann sich ja mal dazu äusern um Klarheit zu bekommen.
>

Ich habe es auch als "OP möchte Wirkleistungs messen" vermutet. Eben, 
weil es die Größe ist die letztlich bezahlt wird in der Mehrzahl der 
anwendungen. Industrielle Sonderlocken mit hoher Scheinleistungsvarainte 
mal aussen vor.

 Da es aber nicht der erste Thread in diesem Forum ist in dem sich die 
Anforderungen im Verlauf mehrfach ändern (geht nicht auf den OP, sondern 
allgemein), kam meine klare Ansage der OP möge das nochmals deutlich 
machen/äußern.

Denn der Hinweis auf
> "E-Meister die Schalt-Schränke immer mit mehreren kV auf Isolations-
> Fehler geprüft hat."

läßt durchaus denkbaren Interpretatiosnspielraum, da für den Thread z.B. 
Strangstrom mehrerer Motoren erfaßt werden soll.
Etc.


Und da es nicht wirklich sinnvoll ist, das wir durch alle Varianten zu 
spekulieren, mal hier:

@Ralf:

[ ] OP will Wirkleistung messen
[ ] OP will lediglich TRMS Strom messen in XY Abgängen nach / in seinem 
Schaltschrank.

Für XY eine ca. Angabe ist sicher auch hilfreich, um die von OP obne 
genannte Kostenbetrachtung bedenken zu können.

Autor: Andrew Taylor (marsufant)
Datum:

Bewertung
0 lesenswert
nicht lesenswert
Errpee schrieb:
> Hallo,habe noch eine Stange  Tru-RMS Chips im Keller zu liegen,ich
> glaube AD636 die ich nicht brauche...

Dann habe ich Interesse und schlage vor Du schickst mir über das Forum 
eine PN

Autor: old-school_offline (Gast)
Datum:

Bewertung
0 lesenswert
nicht lesenswert
@ all
>> Da besteht also noch Klärungsbedarf WAS genau er letztlich will, und da
>> kann nur er was zu sagen.

Mir ist schon klar das die von mir darstellten Schaltung nur den Strom 
misst, durch die Glättung 22uF werden alle Spitzen weg gebügelt, was 
aber auch egal für meine Anwendung ist.

Da ich nur alle 5-10 Sekunden einen Momentaufnahme Messung erfassen 
will.

Ich möchte mit dieser Schaltung eine Langzeit-STROM-Messung über ein 
gesamtes Jahr erfassen.

Hintergrund ist eine recht hohe Stromrechnung.
Ich habe bereits mit einem Energiemessgerät zum zwischen stecken 
versucht kostenintensive Verbrauche zu ermitteln, ist aber so nicht 
brauchbar.
Man müsste mit so einem Zwischenzähler ein Gerät das gesamte Jahr messen 
da sich der Verbrauch über das Jahr gesehen ändert und eine kurze 
Messung (ein paar Tage) nicht aussage kräftig ist.

Des weiteren ist es mit so einem Zwischenzähler sehr schwer fest 
verdrahtete Verbraucher zu messen.

Man kann sich die Schaltung so vorstellen als hätte ich 24 Amperemeter 
in meinem Schaltschrank eingebaut, deren Werte ich alle 10 Sekunden 
ablesen würde und in eine Tabelle eintrage.

Mir ist auch klar das der Wert nicht die wirkliche Leistung wiedergibt.
Deswegen hatte ich die (~14 Watt) auch in Klammern geschrieben.

Genauso ist es nicht Fehlerfrei möglich Geräte wie z.B. eine 
Kaffeemaschine) die Thermostat haben, aussagekräftig zu messen, da die 
Messung jedes mal gerade im ausgeschaltetem Bereich fallen könnte, 
sollte aber übers Jahr gesehen sich interpolieren.

Gruss Ralf

Autor: Ralph Berres (rberres)
Datum:

Bewertung
0 lesenswert
nicht lesenswert
Errpee schrieb:
> Hallo,habe noch eine Stange  Tru-RMS Chips im Keller zu liegen,ich
>
> glaube AD636 die ich nicht brauche...


Schicke mir doch mal ein Angebot über PN

Ralph Berres

Andrew vielleicht können wir uns die ja teilen.

Autor: Andrew Taylor (marsufant)
Datum:

Bewertung
0 lesenswert
nicht lesenswert
old-school_offline schrieb:
> Ich möchte mit dieser Schaltung eine Langzeit-STROM-Messung über ein
>
> gesamtes Jahr erfassen.
>
>
>
> Hintergrund ist eine recht hohe Stromrechnung.


Tja Ralf, dann wird das aber wohl so der falsche Ansatz:

Dein Energieversorger verrechnet Dir WIRKLEISTUNG.

So mißt Du lediglich Strom. Die Abweichungen liegen dann je nach "Haus" 
und Lasttyp  zwischen 0 bis 15%

Du willst aber eine (relativ) korrekte Grundlage für Deine Stromrechnung

wie es besser ginge:

Eingangsseitig einmal für jede Phase die Spannung miterfassen, die 
Stromwerte einzeln, dann 24-kanalig den Strom. Und etwas 
Prozessorleistung welches zeitlich sauber zugeordnet die Multiplikation 
und Glättung macht.

Letztlich steckt der Aufwand (für Deinen Geldbeutel) nur im Prozessor 
(und etwas Programmierung). Denn die 24 Stromwandler brauchst Du sowieso 
bei Deinem Ansatz. Dei 3 zusätzlichen für die Außenleiterspannung machen 
mit in Summe 6 euro extra den sprichwörtlichen Kohl nicht fett.

Autor: old-school_offline (Gast)
Datum:

Bewertung
0 lesenswert
nicht lesenswert
@ Andrew Taylor
>> Du willst aber eine (relativ) korrekte Grundlage für Deine Stromrechnung

Meine Messungen sollen jetzt nicht die Stromrechnung anzweifeln ... habe 
gerade erst mir einen neuen digitalen Zähler setzen lassen, der sollte 
schon genau messen.

Ich möchte eigentlich nur "im groben" wissen ... wann und wo bleibt mein 
Strom.

Eine Leistungsbezogene Messung würde wie Du schon sagtest einen eigenen 
uC benötigen, der permanent (mehrmals pro Sekunde) den Strom und die 
Spannung misst und einen Energiezähler für jeden Stromkreis darstellen, 
diese Zählerstand könnte man dann über eine Schnittstelle abfragen.

Ist mir derzeit aber noch zu aufwendig, eine einfache Strommessung muss 
erstmals reichen. uC Programmierung bin ich noch auf dem Stand vom Z80 
...
habe damals viel damit gemacht "natürlich in Maschinensprache 
programmiert" aber seit dem wenig Zeit gehabt mich um aktuelle Modelle 
zu kümmern ... gibt ja auch mittlerweile so viele verschiedene Teile.

Gruss Ralf

Autor: Ralph Berres (rberres)
Datum:

Bewertung
0 lesenswert
nicht lesenswert
Wie war das noch mal mit Spannungsmessung nach der TrueRms Methode?
Potenzieren Integrieren Radiezieren.
Das Potenzieren kann mit einen Analog Multiplizierer z.B. MC1496 
realisiert werden ( die Spannung auf beide Eingänge des Multiplizierers 
), für das Integrieren eine Operationsverstärker mit einen Kondensator 
im Gegenkopplungszweig, und für das Radizieren einen 
Operationsverstärker mit einen Analogmultiplizierer im 
Gegenkopplungszweig.

Die effektive Wirkleistung kann man schon einfacher erfassen.

Man braucht einen Analogmultiplizierer der aber diesmal den Strom mit 
der
Spannung multipliziert, und einen Integrierglied. Schon hat man die 
Wirkleistung als echten Effektivwert welches sogar den Cos Phi 
berücksichtigt.
Das ganze wurde mal in einen NF Leistungsmessgerät der Fa. Radio Rim
genau so realisiert.

Ralph Berres

Autor: Helmut Lenzen (helmi1)
Datum:

Bewertung
0 lesenswert
nicht lesenswert
Hallo Ralph

genauso wirds gemacht.

Hier mal eine alte App Note von National zu diesem Thema.

http://www.national.com/ms/LB/LB-25.pdf

Aber wie schon frueher gesagt ein kleiner AVR Controller reicht dafuer 
aus.
Dann kann man die Formel auch Softwaremaessig loesen. Habe ich schon 
fuer AVR und MSP 430 sogemacht.

Gruss Helmi

Autor: Ralph Berres (rberres)
Datum:

Bewertung
0 lesenswert
nicht lesenswert
Ehe ich es vergesse : Die Ausgangsgleichspannung des Multiplizierers ist 
der Phasenverschiebung zwischen Strom und Spannung proportional.
Ist sie 0V haben wir eine Phasenverschiebung von 90° also reine 
Blindleistung. Entspricht sie der halben positiven Spitzenwert der 
Ausgangsspannung, ist die Phasenverschiebung 0° also reine Wirkleistung.
So gesehen könnte man sogar das C0s Phi direkt bestimmen.

Ralph Berres

Antwort schreiben

Die Angabe einer E-Mail-Adresse ist freiwillig. Wenn Sie automatisch per E-Mail über Antworten auf Ihren Beitrag informiert werden möchten, melden Sie sich bitte an.

Wichtige Regeln - erst lesen, dann posten!

  • Groß- und Kleinschreibung verwenden
  • Längeren Sourcecode nicht im Text einfügen, sondern als Dateianhang

Formatierung (mehr Informationen...)

  • [c]C-Code[/c]
  • [avrasm]AVR-Assembler-Code[/avrasm]
  • [code]Code in anderen Sprachen, ASCII-Zeichnungen[/code]
  • [math]Formel in LaTeX-Syntax[/math]
  • [[Titel]] - Link zu Artikel
  • Verweis auf anderen Beitrag einfügen: Rechtsklick auf Beitragstitel,
    "Adresse kopieren", und in den Text einfügen




Bild automatisch verkleinern, falls nötig
Bitte das JPG-Format nur für Fotos und Scans verwenden!
Zeichnungen und Screenshots im PNG- oder
GIF-Format hochladen. Siehe Bildformate.
Hinweis: der ursprüngliche Beitrag ist mehr als 6 Monate alt.
Bitte hier nur auf die ursprüngliche Frage antworten,
für neue Fragen einen neuen Beitrag erstellen.

Mit dem Abschicken bestätigst du, die Nutzungsbedingungen anzuerkennen.