Hallo, kann mir Jemand einpaar Tips oder eine Einleitung geben wie ich mir selber eine Rogowski Spule baue? Welche Windungszahl müsste ich auf der Sekundärseite nehmen, wenn ich den etwa 10 A Primätstrom in etwa 1 A oder weninger transformieren will?
Iprim/Isek=Nsek/Nprim Nsek/Nprim=10 Nsek = 10 * Nprim bei Spannungen ists umgekehrt
Dimitri Penner schrieb: > Hallo, kann mir Jemand einpaar Tips oder eine Einleitung geben wie ich > mir selber eine Rogowski Spule baue? > Welche Windungszahl müsste ich auf der Sekundärseite nehmen, wenn ich > den etwa 10 A Primätstrom in etwa 1 A oder weninger transformieren will? Die Rogowski-Spule ist k e i n Stromwandler. Du kannst damit allerdings mit einer Zusatzelektronik Ströme messen. Näheres siehe u.a. Wikipedia. Gruss Harald
Dimitri Penner schrieb: > Welche Windungszahl müsste ich auf der Sekundärseite nehmen, wenn ich > den etwa 10 A Primätstrom in etwa 1 A oder weninger transformieren will? Normalerweise wird die Induktionsspannung gemessen und das Zeitintegral ausgewertet http://de.wikipedia.org/wiki/Rogowskispule
Ich hab sowas mal vor 2-3 Jahren gebaut. Da gabs im Netz nicht allzuviel. Aber ein kurzer aber Interssanter Artikel im PDF-Format und eine Semesterarbeit. Leider finde ich den Artikel gerade nicht. Mein internes Wiki is abgeschmiert, sonnst könnte ich mehr liefern. Aber im Netz gibts viel mehr zu dem Thema. Hier mal ein paar Links. http://de.wikipedia.org/wiki/Rogowskispule http://www.axilane.com/PDF_Files/Rocoil_Pr7o.pdf http://www.gischig.com/Projects/HTL_Semesterarbeit/SEA_98_Arbeit_02.doc Ansonsten einfach Googlen oder hier im Forum suchen.
Bei Wiki hab ich schon nach gesehen, die Theorie dahinter hab ich ja auch einigermassen verstanden, aber in der Anwendung damit hab ich keinerlei Erfahrung und weiss net wie ich jetzt da ran gehen soll. Ich hab eine Stromquelle mit unbekannten Ampere (Schäzungsweise sind es etwa um die 10 kA). Und mit der R-Spule will ich halt nun den Strommessen. Da diese aber nur Spannungen misst, werde ich sie sekundärseitig mit einem niederohmigen Widerstand kurzschliessen. Dieser wird dann ja auch auf der Primärseite transformiert wo dran auch eine Spannungabfällt, die ich abgreifen kann. Diese wird transformiert und dann integriert um den Strom zu bekommen. Das müsste so gehen oder?
Dimitri Penner schrieb: > Bei Wiki hab ich schon nach gesehen, die Theorie dahinter hab ich ja > auch einigermassen verstanden, aber in der Anwendung damit hab ich > keinerlei Erfahrung und weiss net wie ich jetzt da ran gehen soll. > > Ich hab eine Stromquelle mit unbekannten Ampere (Schäzungsweise sind es > etwa um die 10 kA). Und mit der R-Spule will ich halt nun den > Strommessen. Da diese aber nur Spannungen misst, werde ich sie > sekundärseitig mit einem niederohmigen Widerstand kurzschliessen. Dieser > wird dann ja auch auf der Primärseite transformiert wo dran auch eine > Spannungabfällt, die ich abgreifen kann. Diese wird transformiert und > dann integriert um den Strom zu bekommen. > Das müsste so gehen oder? Du suchst einen Stromwandler. Der macht genau das, was Du beschrieben hast. Bei dem von Dir gewünschten Strombereich würde ich allerdings eher einen fertigen Wandler kaufen. Gruss Harald
Franz B. schrieb: > Ich hab sowas mal vor 2-3 Jahren gebaut. Da gabs im Netz nicht > allzuviel. Aber ein kurzer aber Interssanter Artikel im PDF-Format und > eine Semesterarbeit. Leider finde ich den Artikel gerade nicht. Mein > internes Wiki is abgeschmiert, sonnst könnte ich mehr liefern. Aber im > Netz gibts viel mehr zu dem Thema. Nun,
> Und mit der R-Spule will ich halt nun den > Strommessen. Da diese aber nur Spannungen misst, werde ich sie > sekundärseitig mit einem niederohmigen Widerstand kurzschliessen. Dieser > wird dann ja auch auf der Primärseite transformiert wo dran auch eine > Spannungabfällt, die ich abgreifen kann. Nein, nicht ganz. Die Rogowski-SPule liefert eine Spannung, die proportional zu di/dt ist. Diese Spannung musst du integrieren (OP-Schaltung), damit bekommt man ein Signal, welches proportional zum Strom ist. Du musst aber beachten, dass nur der AC-Anteil gemessen wird; DC-Strom kann man damit nicht messen!
Harald Wilhelms schrieb: > Dimitri Penner schrieb: >> Bei Wiki hab ich schon nach gesehen, die Theorie dahinter hab ich ja >> auch einigermassen verstanden, aber in der Anwendung damit hab ich >> keinerlei Erfahrung und weiss net wie ich jetzt da ran gehen soll. >> >> Ich hab eine Stromquelle mit unbekannten Ampere (Schäzungsweise sind es >> etwa um die 10 kA). Und mit der R-Spule will ich halt nun den >> Strommessen. Da diese aber nur Spannungen misst, werde ich sie >> sekundärseitig mit einem niederohmigen Widerstand kurzschliessen. Dieser >> wird dann ja auch auf der Primärseite transformiert wo dran auch eine >> Spannungabfällt, die ich abgreifen kann. Diese wird transformiert und >> dann integriert um den Strom zu bekommen. >> Das müsste so gehen oder? > > Du suchst einen Stromwandler. Der macht genau das, was Du beschrieben > hast. Bei dem von Dir gewünschten Strombereich würde ich allerdings > eher einen fertigen Wandler kaufen. > Gruss > Harald Ja ich suche einen Stromwandler, aber ich versuche diesen mit der Rogowski Spuele zu realisieren. @ Franz B.: Super danke, dein Beitrag hilft mir weiter.
Harald Wilhelms schrieb: > Franz B. schrieb: >> Ich hab sowas mal vor 2-3 Jahren gebaut. Da gabs im Netz nicht >> allzuviel. Aber ein kurzer aber Interssanter Artikel im PDF-Format und >> eine Semesterarbeit. Leider finde ich den Artikel gerade nicht. Mein >> internes Wiki is abgeschmiert, sonnst könnte ich mehr liefern. Aber im >> Netz gibts viel mehr zu dem Thema. Entschuldigung, das war eben ein Fehlversuch. Schön wäre ja mal eine komplette Baubeschreibung einer Strommessung mit Rogowskispule. Ob die Arbeit der FHS Basel nachbaufähig ist, habe ich noch nicht geprüft. Gruss Harald
> Entschuldigung, das war eben ein Fehlversuch. Schön wäre ja mal eine > komplette Baubeschreibung einer Strommessung mit Rogowskispule. Ob > die Arbeit der FHS Basel nachbaufähig ist, habe ich noch nicht geprüft. Bei der Arbeit gibts ein paar Berechnungen, wobei ich nicht alles 100%ig nachvollziehen kann. Aber man hat wenigtens mal was praktisches in der Hand. Leider finde ich den Artikel nicht. Der hatte 2-4 Seiten und war in Deutsch. Es waren keine direkten praktischen Beispiele dabei, aber ne sehr klare Beschreibung mit Formeln, verschiedenen Ausführungsformen und ein paar Praxistipps. Falls jemand weis was ich meine bitte Posten, danke. Anbei Fotos vom Eigenbau. Das Problem bei den Rogowskis ist die Wicklerei, insbesondere wenns für kleinere Ströme und kleinere Bauformen sein soll. Faustregel.. desto kleiner der Torus und desto "dicker" der Ring, desto mehr Messspannung. Deswegen hab ich die Variante mit den offenen Enden gewählt + lauter kleine Einzelspulen. Sonst währ das ein noch größeres Gepfriemel geworden. Wobei ich den Schlauch minimal zu kurz gemacht habe, sonst hätte der fast ideal geschlossen. Dabei handelt es sich um ein flexibles Rippeninstallationsrohr, durch die mitte hab ich dann einen Kabelbinder gezurrt, hat super funktioniert (bis auf die nicht 100%igen passenden Enden) Die Werte hab ich nicht mehr ganz im kopf, aber es müsten ca. 2000 Windungen sein, verteilt auf die Länge von ca 17cm?!? Nagelt mich nicht fest, aber da müsten 50mV/A rausgekommen sein. Das ganze war per Messverstärker an einen Atmega-Webserver angeschlossen. Bild 1 zeigt übrigend eine alternative. Weis gerade den Hersteller nicht, aber die haben eigentlich genauso funktioniert wie mein Eigenbau. Nur meine Konstruktion war ein wenig empfindlicher wenn ich das ganze bewegt habe. Weiter optimiert hab ich nicht mehr aus Zeitmangel.
Franz B. schrieb: > Anbei Fotos vom Eigenbau. Interessant. Was hast Du denn da für einen Wickelkörper für die Rogowski? Hast Du auch Vergleichsmessungen Rogowski/ Stromwandler (Bild3) gemacht? Gruss Harald
Ah.. im Bereich Patente sind jetzt auch ein paar Sachen zum vorschein gekommen. U.a. was von LEM => http://worldwide.espacenet.com/publicationDetails/biblio?CC=EP&NR=2009453B1&KC=B1&FT=D&date=20110427&DB=EPODOC&locale=en_EP Leider momentan nur in FR, aber evtl. hilft das jemand weiter. Beim EPO gibts auch die Möglichkeit eine Maschinenübersetzung laufen zu lassen.
Hier mal ein paar Daten zu der Kaufvariante. Die kosten mittlerweile auch nicht mehr die Welt. Die 20A Variante 2,2euro bei CSD. Leider kann ich nicht direkt verlinken. Hier ein paar Datenblätter. http://www.csd-electronics.de/data/pdf/AC1020.pdf http://www.csd-electronics.de/data/pdf/Stromwandler.pdf Der Hersteller auf dem Bild is meines Wissens nach ein anderer, aber die Talema hab ich auch Zuhause. Funzen genauso. Vorteil der Rogowski sind eigentlich die großen Ströme die man relativ "gefahrlos" messen kann.
Dimitri Penner schrieb: > unbekannten Ampere (Schäzungsweise sind es etwa um die 10 kA) Bei 10kA dürften die Talemas leicht überfordert sein. Das ist schon ein Fall für eine Rogowski, die braucht dann ja auch nicht so viele Windungen. Das mit dem Kabelinsta-Rohr ist ne prima Idee...
Das hier sind ein paar Dokumente zu Rogowski-Spulen, die ich mal gefunden habe. Ich habe auch mal einen Integrator selbst gebaut, war eigentlich nicht besonders schwierig. Von der Firma Rocoil habe ich damals ein kostenloses Muster einer Rogowski-Spule bekommen; die hatten da gerade eine übrig und waren relativ unkompliziert.
Sven schrieb: > Bei 10kA dürften die Talemas leicht überfordert sein. Das ist schon ein > Fall für eine Rogowski, die braucht dann ja auch nicht so viele > Windungen. Das mit den 10kA hatte ich glatt überlesen. Dann is ne Rogowski der perfekte Kandidat und auch wesentlich einfacher zu wickeln. Meine Konstruktion ist halt für einen Hausverteiler gedacht, bis 63A. Getestet hab ich das ganze bis 10A. So kann der Ring größer, dünner und mit wesentlich weniger Windungen belegt werden. Ich glaub in der Arbeit FH BAsel sinds auch in dem Bereich kA.
Hey ich muss dieses Thema mal wieder ausgraben. Ich hab nun eine Rogowskispule gewickelt mit folgenden Massen für den Ringkern. Breite b = 12 mm Außendurchmesser da = 36mm Innendurchmesser di = 27 mm Die Ringfläche habe ich berechnet zu Aring = 445.32*10^-6 m² und die mittlere Länge zu lm = 98.96*10^-3 m nun gilt ja induzierte Spannung ub = M * di/dt Ok und mit den Massen des Kerns habe ich M berechnet zu M = 5.65*10^-9 Vs/A Nun will ich aber das mein ub nur zur Ableitung des Stromes proportional ist. Dazu habe ich hinter der Rogowski Spule einen Nichtinvertierenden Verstärker geschaltet. Die Verstärkung soll V = 176,8 *10^6 betragen. Aber das ist schon ein mächtig hoher Wert. Wenn ich allein schon für R2 den kleinsten Wert nehme der mir zu Verfügung steht ( R2 = 0.22R ) komme ich bei R1 dann auf einen Wert von 39 M Ohm. Das ist mir definitiv zu viel. Hat Jemand evtl eine Idee wie ich so hohe Widerstandswerte umgehen kann oder kann man das nur wenn man einen Kern mit kleineren Abmessungen verwendet? Hoffe ihr versteht mein Anliegen?!
Dimitri Penner schrieb: > Hey ich muss dieses Thema mal wieder ausgraben. Ich hab nun eine > Rogowskispule gewickelt mit folgenden Massen für den Ringkern. Was meinst Du mit Ringkern? Rogowskispulen werden als Luftspulen gewickelt. Gruss Harald
Harald Wilhelms schrieb: > Dimitri Penner schrieb: >> Hey ich muss dieses Thema mal wieder ausgraben. Ich hab nun eine >> Rogowskispule gewickelt mit folgenden Massen für den Ringkern. > > Was meinst Du mit Ringkern? Rogowskispulen werden als Luftspulen > gewickelt. > Gruss > Harald Ich hab jetzt den Plastikring genommen auf dem man normalerweise das Tesafilm drauf rollt und auf diesen Ring hab ich dann meine Spule gewickelt.
Dimitri Penner schrieb: > Harald Wilhelms schrieb: >> Dimitri Penner schrieb: >>> Hey ich muss dieses Thema mal wieder ausgraben. Ich hab nun eine >>> Rogowskispule gewickelt mit folgenden Massen für den Ringkern. >> >> Was meinst Du mit Ringkern? Rogowskispulen werden als Luftspulen >> gewickelt. >> Gruss >> Harald > > > Ich hab jetzt den Plastikring genommen auf dem man normalerweise das > Tesafilm drauf rollt und auf diesen Ring hab ich dann meine Spule > gewickelt. Ja, und sinnvollerweise öffnet man diesen Ring an einer telle, um ihn besser um einen Leiter legen zu können. Den Ausgang dieser Spule musst Du dann an einen Integrator schalten, um den Strom zu ermitteln. Bei kleinen Strömen ist natürlich auch die Ausgangsspannung gering. Ich denke, grundsätzlich ist eine solche Spule wohl nur für hohe Ströme geeignet. Zur Messung von kleinen Strömen nimmt man wohl besser einen "normalen" Stromwandler. Gruss Harald
Harald Wilhelms schrieb: > Ja, und sinnvollerweise öffnet man diesen Ring an einer telle, um ihn > besser um einen Leiter legen zu können. Den Ausgang dieser Spule > musst Du dann an einen Integrator schalten, um den Strom zu ermitteln. > Bei kleinen Strömen ist natürlich auch die Ausgangsspannung gering. > Ich denke, grundsätzlich ist eine solche Spule wohl nur für hohe > Ströme geeignet. Zur Messung von kleinen Strömen nimmt man wohl besser > einen "normalen" Stromwandler. > Gruss > Harald Entschuldige, aber hast du eigentlich verstanden worum es mir hier ging?
Dimitri Penner schrieb: > Harald Wilhelms schrieb: >> Ja, und sinnvollerweise öffnet man diesen Ring an einer telle, um ihn >> besser um einen Leiter legen zu können. Den Ausgang dieser Spule >> musst Du dann an einen Integrator schalten, um den Strom zu ermitteln. >> Bei kleinen Strömen ist natürlich auch die Ausgangsspannung gering. >> Ich denke, grundsätzlich ist eine solche Spule wohl nur für hohe >> Ströme geeignet. Zur Messung von kleinen Strömen nimmt man wohl besser >> einen "normalen" Stromwandler. >> Gruss >> Harald > > Entschuldige, aber hast du eigentlich verstanden worum es mir hier ging? Nein, aber ich vermute, das Du die Rogowskispule nicht verstehst. Gruss Harald
Dimitri Penner schrieb: > Die Verstärkung soll V = 176,8 *10^6 betragen. > Aber das ist schon ein mächtig hoher Wert. Wenn ich allein schon für R2 > den kleinsten Wert nehme der mir zu Verfügung steht ( R2 = 0.22R ) komme > ich bei R1 dann auf einen Wert von 39 M Ohm. Das ist mir definitiv zu > viel. Dann bau den Verstärker doch 2-stufig! Allerdings hast Du in beiden Fällen das Problem, bei so hoher Verstärkung mit den Offset-Spannungen und -Strömen zurecht zu kommen. 1µV am Eingang bringt am Ausgang ja schon 176,8mV Fehler :-(( Auch nicht vergessen: Thermospannungen, Einkopplungen in die Leitungen etc... Gruß Dietrich
Dietrich L. schrieb: > Dimitri Penner schrieb: >> Die Verstärkung soll V = 176,8 *10^6 betragen. >> Aber das ist schon ein mächtig hoher Wert. Wenn ich allein schon für R2 >> den kleinsten Wert nehme der mir zu Verfügung steht ( R2 = 0.22R ) komme >> ich bei R1 dann auf einen Wert von 39 M Ohm. Das ist mir definitiv zu >> viel. > > Dann bau den Verstärker doch 2-stufig! Ja, genau. > Allerdings hast Du in beiden Fällen das Problem, bei so hoher > Verstärkung mit den Offset-Spannungen und -Strömen zurecht zu kommen. > 1µV am Eingang bringt am Ausgang ja schon 176,8mV Fehler :-(( Eigentlich sind es 176,8 V, nicht mV! Da die Rogowski-Spule sowieso nur ein AC-Signal liefert, kann man zwischen den einzelnen Stufen den DC-Offset abblocken; es geht dadurch keine Information verloren. Sinnvoll ist nach meiner Erfahrung, die Verstärkung in einer einzelnen Stufe nicht größer als 1000 zu machen, ich würde das deshalb eher 3-Stufig aufbauen. Damit hat man ungefähr 3 x 600 und dann ist auch das Offset-Prolem nicht so kritisch.
> Eigentlich sind es 176,8 V, nicht mV!
Habe ich auch gerade gemerkt :-(
Hierzu werden z.B. Lock-In-Verstärker verwendet. Aber auch damit ist es
nicht leicht...
Johannes E. schrieb: > Da die Rogowski-Spule sowieso nur ein AC-Signal liefert, kann man > zwischen den einzelnen Stufen den DC-Offset abblocken; es geht dadurch > keine Information verloren. Und wie genau kann ich den Offset abblocken?
Dimitri Penner schrieb: > Johannes E. schrieb: >> Da die Rogowski-Spule sowieso nur ein AC-Signal liefert, kann man >> zwischen den einzelnen Stufen den DC-Offset abblocken; es geht dadurch >> keine Information verloren. > > Und wie genau kann ich den Offset abblocken? Mit einem Serien-Kondensator, also einem Hochpass bzw. 3 Höchpässen. Die Grenzfrequenz muss passend zum Signal, das gemessen werden soll, eingestellt werden
Hey ich hätte noch ne Frage. Und zwar arbeite ich bei meienr Rogowskispule mit einem Sinusförmigen Strom. Dieser induziert in meine Spule eine Spannung die dann cosinusförmigen sein muss. Nun muss man ja eigentlich diese Spannung integrieren um auf den Strom zu kommen, doch könnte man diese Spannung nicht auch differenzieren? Dann hätte man ja auch einen (negativen) Sinusverlauf, jedoch krieg man durch die Abeitung auch noch den Faktor Omega mit rein. Wüsstet ihr vielleicht wie man diesen Faktor Omega wieder raus bekommt bei einer variablen Frequenz von 20 khz bis 100 khz oder erscheint euch diese Methode als zu aufwendig? Wäre für Hilfe und Anregungen dankbar.
Dimitri Penner schrieb: > Hey ich hätte noch ne Frage. Und zwar arbeite ich bei meienr > Rogowskispule mit einem Sinusförmigen Strom. Dieser induziert in meine > Spule eine Spannung die dann cosinusförmigen sein muss. Nun muss man ja > eigentlich diese Spannung integrieren um auf den Strom zu kommen, doch > könnte man diese Spannung nicht auch differenzieren? Dann hätte man ja > auch einen (negativen) Sinusverlauf, jedoch krieg man durch die Abeitung > auch noch den Faktor Omega mit rein. Ja, das geht theoretisch schon, es gibt aber einige Nachteile: 1. funktioniert das nur bei einem ideal sinusförmigen Stromverlauf, was man in der Praxis meistens nicht hat. 2. hat man sogar omega^2 als Faktor, weil die induzierte Spannung ja auch schon die Ableitung des Stroms ist, dort also auch schon das Omega drin steckt. 3. steigt durch mehrfaches Ableiten der Rauschpegel, so dass es immer ungenauer wird. Warum willst du das überhaupt abeiten? Sinus und Cosinus ist doch eigentlich das gleiche, bis auf die Phasenverschiebung. Du könntest einfach den Scheitelwert messen und diesen Messert durch Omega dividieren, dann bekommst du auch einen Messwert für den Strom. Oder RMS berechnen und dann dividieren. Oder du machst es so wie es alle anderen machen, nämlich mit einem Integrator. > Wüsstet ihr vielleicht wie man diesen Faktor Omega wieder raus bekommt > bei einer variablen Frequenz von 20 khz bis 100 khz oder erscheint euch > diese Methode als zu aufwendig? Das ist eine ganz einfache Division, für einen Mikrocontroller bzw. PC oder digitales Oszi ist das nicht wirklich aufwendig. Dazu muss natürlich die Frequenz bekannt sein bzw. ebenfalls gemessen werden.
Johannes E. schrieb: > Warum willst du das überhaupt abeiten? Sinus und Cosinus ist doch > eigentlich das gleiche, bis auf die Phasenverschiebung. Du könntest > einfach den Scheitelwert messen Scheitelwert messen bringt schon bei normalen Spannungsmessungen Probleme, weil da dann auch kleinste überlagerte Störungen an der Spitze sich stark auswirken. Beim Messen der "Rogowskispannung" kommt dann noch dazu, das die überlagerten Störungen eine andere Phasenverschiebung als der Hauptsinus, sodas es zu Veränderungen der Kurvenform kommt. Gruss Harald
Harald Wilhelms schrieb: > Johannes E. schrieb: > >> Warum willst du das überhaupt abeiten? Sinus und Cosinus ist doch >> eigentlich das gleiche, bis auf die Phasenverschiebung. Du könntest >> einfach den Scheitelwert messen > > Scheitelwert messen bringt schon bei normalen Spannungsmessungen > Probleme, weil da dann auch kleinste überlagerte Störungen an der > Spitze sich stark auswirken. Beim Messen der "Rogowskispannung" > kommt dann noch dazu, das die überlagerten Störungen eine andere > Phasenverschiebung als der Hauptsinus, sodas es zu Veränderungen > der Kurvenform kommt. Ja, das ist richtig. Aber durch Ableiten wird das ja nur noch schlimmer. Ich wollte damit sagen, dass das Ableiten hier nicht sinnvoll ist.
Zitat: Ich hab eine Stromquelle mit unbekannten Ampere (Schäzungsweise sind es etwa um die 10 kA). Schreibfehler ?, oder misst du den Eingangsstrom zu nem Fusionskraftwerk ? mfG
Dimitri Penner schrieb: > @ Mitlesender: Schreibfehler, es handelt sich um ca 10 A. Naja, bei 10A ist die Ausgangsspannung einer Rogowski-Spule aber recht klein. Gruss Harald
> Naja, bei 10A ist die Ausgangsspannung einer Rogowski-Spule > aber recht klein. Kommt auf die Frequenz an. Die Ausgangsspannung ist nicht proportional zum Primärstrom I, sondern proportional zu di/dt. Bei 100 kHz und 10A ist das 6,3 A/µs. Mit M = 5.65*10^-9 Vs/A ergibt das eine Spannung von ca. 35 mV. Mit entprechender Verstärkung könnte das schon noch funktionieren. Bei 2 kHz ist die Spannung um Faktor 50 kleiner, da wird es schon etwas schwieriger. Je nach Umgebung wird das Rauschen hier möglicherweise zum Problem.
Johannes E. schrieb: >> Naja, bei 10A ist die Ausgangsspannung einer Rogowski-Spule >> aber recht klein. > > Kommt auf die Frequenz an. Die Ausgangsspannung ist nicht proportional > zum Primärstrom I, sondern proportional zu di/dt. > > Bei 100 kHz und 10A ist das 6,3 A/µs. Mit M = 5.65*10^-9 Vs/A ergibt das > eine Spannung von ca. 35 mV. Mit entprechender Verstärkung könnte das > schon noch funktionieren. > > Bei 2 kHz ist die Spannung um Faktor 50 kleiner, da wird es schon etwas > schwieriger. Je nach Umgebung wird das Rauschen hier möglicherweise zum > Problem. Von HF hat Dimitri nirgends etwas geschrieben. Bei Netzfrequenz wären es dann nur noch ca. 17µV. Da braucht man schon einen recht guten OPV und einige Erfahrung mit der Verarbeitung von niedrigen Spannungen. Gruss Harald
Harald Wilhelms schrieb: > Von HF hat Dimitri nirgends etwas geschrieben. Nein hat er nicht, aber 100 kHz ist ja auch nicht wirklich HF. Weiter oben hat Dimitri folgendes geschrieben: Dimitri Penner schrieb: > Wüsstet ihr vielleicht wie man diesen Faktor Omega wieder raus bekommt > bei einer variablen Frequenz von 20 khz bis 100 khz oder erscheint euch > diese Methode als zu aufwendig? Da fällt mir gerade auf, dass ich mich verlesen hatte: die untere Grenze ist 20 kHz, nicht 2 kHz. Damit wird es etwas unkritischer.
Johannes E. schrieb: > Harald Wilhelms schrieb: >> Von HF hat Dimitri nirgends etwas geschrieben. > > Nein hat er nicht, aber 100 kHz ist ja auch nicht wirklich HF. > > Weiter oben hat Dimitri folgendes geschrieben: > > Dimitri Penner schrieb: >> Wüsstet ihr vielleicht wie man diesen Faktor Omega wieder raus bekommt >> bei einer variablen Frequenz von 20 khz bis 100 khz oder erscheint euch >> diese Methode als zu aufwendig? > > > Da fällt mir gerade auf, dass ich mich verlesen hatte: die untere Grenze > ist 20 kHz, nicht 2 kHz. Damit wird es etwas unkritischer. Ooh, das hatte ich überlesen. Für hohe Frequenzen ist Rogowski ja wirklich besser geeignet. Gruss Harald
Hallo Leute, ich hab nun mal wieder eine Frage zu diesem Thema. ok ich hab nun meine Rogowskispule gewickelt und sie auch mal getestet. Der zu messende Strom ist sinus förmig und wenn ich jetzt die Spannung am Ausgang der Rogowskispule messe dann müsste doch eine cosinus förmige Spannung erscheinen, da Spg. proportional zur Ableitung des Stromes ist? Die Spannung die ich messe, eilt jedoch dem Strom um etwa 85° hinter her, also sozusagen ein negativer Cosinus Verauf. Wie kann das sein? Denn laut Wiki hier http://de.wikipedia.org/wiki/Rogowskispule sollte es doch ein schöner Cosinus werden? Und der Integrator. Könnt ihr mir irgendwelche Tipps dazu geben wie ich den Integrator richtig dimensionieren kann? Als Integrator benutze ich den aktiven TP 1.Ord. http://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/4/41/Aktiver_Tiefpass.png aber auch da kriege ich mit meinen Werten nicht das Erhoffte raus. Hoffe ihr könnt mir da weiter helfen?!
Wozu eigentlich der Aufwand? Bei läppischen 10A ist man mit einem Stromwandler zehnmal besser bedient, das ist die Ausgangsspannung direkt proportional zum Strom, je nach Aufbau mit geringer Phasenverschiebeung.
@ Ina: Ja die Links habe ich schon gelesen @ Falk: Mir geht es hier bei um den Lernfaktor.
@ Dimitri Penner (dima) >Rogowskispule gewickelt mit folgenden Massen für den Ringkern. >Breite b = 12 mm >Außendurchmesser da = 36mm >Innendurchmesser di = 27 mm Windungszahl? >Die Ringfläche habe ich berechnet zu Aring = 445.32*10^-6 m² >und die mittlere Länge zu lm = 98.96*10^-3 m Passt soweit. >nun gilt ja induzierte Spannung ub = M * di/dt >Ok und mit den Massen des Kerns habe ich M berechnet zu M = 5.65*10^-9 >Vs/A Das gilt für N=1, also EINE Windung. Unrealistisch. Bei 1000 Windungen hat man dann ca. den 1000 fachen Wert, also ca. 5,7µH, das klingt plausibel. >Nun will ich aber das mein ub nur zur Ableitung des Stromes proportional >ist. Ist es doch schon automatisch, wenn man die Spannung hochohmig abgreift. Das ist ein wesentlicher Unterschied zum normalen Stromwandler. > Dazu habe ich hinter der Rogowski Spule einen Nichtinvertierenden >Verstärker geschaltet. Die Verstärkung soll V = 176,8 *10^6 betragen. ;-) Kleiner Träumer. [ ] Dir ist klar, was ein Verstärker mit 177 MILLIONENFACHER Verstärkung für Probleme hat. >Aber das ist schon ein mächtig hoher Wert. Wenn ich allein schon für R2 >den kleinsten Wert nehme der mir zu Verfügung steht ( R2 = 0.22R ) komme >ich bei R1 dann auf einen Wert von 39 M Ohm. Das ist mir definitiv zu >viel. Ach so? Aber 177 Millionenfach verstärken wollen? >oder kann man das nur wenn man einen Kern mit kleineren Abmessungen >verwendet? Wenn wir mal von 1000 Windungen mit 5,7µH ausgehen, und du 10A maximal durchfließen hast, bei 20-100kHz, macht das
1 | I = Imax * sin(wt) |
2 | I' = Imax*w*cos(wt) |
3 | |
4 | U = L * dI/dt = 5,7µH * 10A * 20kHz * cos(wt) = 1.14V * cos(wt) |
Wenn ich mich nicht verrechnet habe ist das verdammt viel! Das lässt sich prima auswerten. 10A und 20kHz sind auch schon recht heftig, das ist ein Langwellensender. Allerdings wickelt man nicht einfach mal 1000 Windungen auf so einen Ringkern. 100 gehen vielleicht noch. MfG Falk
@ Falk: Das unrealistische M mit nur einer Windung war ein flüchtigkeits Fehler meiner seits. Deshalb kamen dann auch die überdrehten Vorstellungen von diesen Hohenverstärkungen. Aber nun gut davon bin ich jetzt weg. Also auf der Rogowskispule habe ich 100 Windungen drauf gewickelt. Und mit I = 6 A komme ich dann auf etwa 0.44 V, durch Rechnen. Will ich das jetzt testen dann komm ich aber auf 128 mV. Hast du vielleicht einen Tip an was es liegen könnte bzw. ob ich wieder etwas übersehe? Und wieso hat meine gemessene Spannung keinen Cosinus Verlauf, obwohl ich die Spule sehr Hochohmig abschliesse ( im Mega Bereich )?
@ Dimitri Penner (dima) >Und wieso hat meine gemessene Spannung keinen Cosinus Verlauf, obwohl >ich die Spule sehr Hochohmig abschliesse ( im Mega Bereich )? Was heißt das genau? Hast du dort einen Tastkopf vom Oszi dran? Nach Möglichkeit einen mit 10:1 Einstellung. Wie stellst du sicher, dass es WIRKLICH 6A und 20kHz sind? Hast du noch andere Messgeräte dafür? Ein klassischer Stromwandler mit Shunt wäre hier ideal, den kann man an den 2. Kanal vom Oszi klemmen. MfG Falk
ja, mit einer Messzange messe ich den Strom durch den Leiter und zeige ihn auf dem Oszi an. Strom beträgt genau 6,16 A bei einer Frequenz von 18.9 kHz und der ist sinus förmig. Und wenn ich den Leiter durch die Spule führe kann ich eine Spannung von etwa 128 mV messen. Und im Vergleich zum Stromsignal ist das Signal der Spannung um etwa -85 ° Phasenverschoben, er eilt dem Strom also hinter her? Also es sieht aus wie ein negativer Cosinus und das verwirrt mich gerade was, weil ich den Fehler nicht finde. Und ja ich benutze einen Tastkopf mit der Einstellung.
@ Dimitri Penner (dima) >etwa 128 mV messen. Und im Vergleich zum Stromsignal ist das Signal der >Spannung um etwa -85 ° Phasenverschoben, er eilt dem Strom also hinter >her? Du hast die Anschlüsse verpolt.
Dimitri Penner schrieb: > ja, mit einer Messzange messe ich den Strom durch den Leiter und zeige > ihn auf dem Oszi an. Strom beträgt genau 6,16 A bei einer Frequenz von > 18.9 kHz und der ist sinus förmig. Was hat denn die Meszange für eine Bandbreite bzw. Phasenverschiebung? Um auszuschließen, dass da schon ein Fehler herkommt, könntest du mal einen Shunt-Widerstand dazu schalten und mti dem Oszi dort den Spannungsabfall messen. > Und wenn ich den Leiter durch die Spule führe kann ich eine Spannung von > etwa 128 mV messen. Und im Vergleich zum Stromsignal ist das Signal der > Spannung um etwa -85 ° Phasenverschoben, er eilt dem Strom also hinter > her? Also es sieht aus wie ein negativer Cosinus und das verwirrt mich > gerade was, weil ich den Fehler nicht finde. Vermutlich hast du ein Vorzeichen-Problem. Wenn du die Rogowski-Spule umpolst, müsste daraus +95° werden. Das sind dann aber immer noch 5° Abweichung vom theoretischen Wert. Mach mal Messungen bei anderen Frequenzen und beobachte dort, ob der Amplituden- und Phasenfehler immer gleich bleibt. Als mögliche Fehlerquelle könnte ich mir noch die Kapazität der Rogowski-Spule vorstellen, also die Kapazität zwischen benachbarten Windungen. Das sollte sich aber bei 20 kHz eher noch nicht auswirken. Wie gut ist denn die Sinus-Form des Stroms? Wenn der nicht exakt sinusförmig ist, dann kann das evtl. auch wie ein Phasenfehler aussehen. Hat dein Oszi auch Mathe-Funktionen? Dann könntest du mal dort die Integration machen. Dann sollte das gemessene Signal direkt dem Primärstrom entsprechen.
>Vermutlich hast du ein Vorzeichen-Problem. Ja sicher ist das ein ganzes simples Vorzeichenproblem. Dimitri wird mit seiner Spule ja wohl nicht die Physik revolutioniert haben. >Das sind dann aber immer noch 5° Abweichung vom theoretischen Wert. Und auch diese 5°, die eigentlich nicht einmal der Rede wert sind, werden sich in Wohlgefallen auflösen, wenn erst einmal alle parasitären Impedanzen berücksichtigt sind... Jungs, ihr macht euch schon selbst ein bißchen das Leben schwer, gell?
Ina schrieb: > Jungs, ihr macht euch schon selbst ein bißchen das Leben schwer, gell? Dimitri geht es nach eigenen Angaben um den Lerneffekt, und da ist es doch eine ganz gute Übung, nach diesen 5° zu suchen. Gerade die parasitären Effekte sind ja das eigentlich interessante beim Bau einer Rogowski-Spule oder anderen (Präzisions-)Messgeräten. Wenn man alle diese Effekte verstanden hat und den jeweiligen Ursachen zuordnen kann, hat man mit Sicherheit eine ganze Menge gelernt.
Morgen Leute, ich hoffe ihr könnt mir wieder etwas helfen. Und zwar habe ich nun meine Spule gewickelt und auch schon mal getestet. Hab sie sehr hochohmig abgeschlossen und am Ausgang konnte ich dann auch wirklich die induzierte Spannung entnehmen wie zu vor berechnet, doch bei der Elektronik happert es bei mir noch. Wie in der Theorie verstärke ich das Signal erst einmal bevor ich es mit einem Integrierer weiter verabeite, aber da will es nicht so ganz wie ich es will. Es passiert einfach gar nichts, mein Oszi zeigt mir nach dem Verstärker nur noch eine Horizontale Linie auf dem Bildschirm an und ich hab echt keine Ahnung mehr woran es liegen kann. Ich hab den TL084CN schon zwei mal ausgetauscht doch daran lag es wahrscheinlich nicht, ich hab mich an die Werte im Datenblatt gehalten aber es will nicht funktionieren. Das ist meine erste Schaltung, die ich selber aufbaue von daher fehlt mir noch vieles an Know how, erst recht bei der Fehler suche und von daher hoffe ich das ihr mir einpaar Tips und Anregungen geben könnt? Zu meiner Schaltung. Am Ausgang der Spule kriege ich etwa 72mV raus. Diese will ich zuerst mit einer Inv.OP Schaltung auf 10 V verstärken. Dabei habe ich den Eingangswiderstand möglichs nieder ohmig gehalten, etwa bei 39 Ohm damit noch ein Strom von etwa 1.85 mA fliessen kann. Ist dieser Wert zu wenig? Ich hab im Datenblatt vom TL084 nämlich gelesen, dass der Supply Current bei max. 2.5 mA liegen darf oder habe ich da was gänzlich missverstanden? Ich hoffe echt ihr könnt mir da weiter helfen.
Dimitri Penner schrieb: > Ich habe nun meine Spule gewickelt und auch schon mal getestet.> Am Ausgang der Spule kriege ich etwa 72mV raus. Dabei habe ich den > Eingangswiderstand möglichs nieder ohmig gehalten, etwa bei 39 Ohm damit > noch ein Strom von etwa 1.85 mA fliessen kann. Kommen denn die 72mV auch raus, wenn Du mit 39 Ohm belastest? Gruss Harald
Harald Wilhelms schrieb: > Kommen denn die 72mV auch raus, wenn Du mit 39 Ohm belastest? > Gruss > Harald Ähm die Spule habe ich mit etwa 12 M ohm belastet und dabei kamen wirklich 72mV am Ausgang raus. Und diese 72 mV wären dann doch auch die Eingangsspannung für meinen Verstärker richtig? Und die 39 Ohm ist der Eingangswiderstand meines Verstärkers und nicht der Lastwiderstand meiner Spule. Bzw. worauf wolltest du jetzt herraus Harald?
Dimitri Penner schrieb: > Und die 39 Ohm ist der > Eingangswiderstand meines Verstärkers und nicht der Lastwiderstand > meiner Spule. Und was befindet sich zwischen Spule und Verstärker? Vermutlich eine Leitung. Also ist der Eingangswiderstand des Verstärkers gleichzeitig der Lastwiderstand der Spule.
Johannes E. schrieb: > Und was befindet sich zwischen Spule und Verstärker? Vermutlich eine > Leitung. > Also ist der Eingangswiderstand des Verstärkers gleichzeitig der > Lastwiderstand der Spule. Also ich hab jetzt vom Prinzip her diese Schaltung aufgebaut. http://de.wikipedia.org/w/index.php?title=Datei:Rogowsky_coil.png&filetimestamp=20110228232503 Nur das ich jetzt dort wo sie v(t) abgreifen noch einen Lastwiderstand habe. Wie kann dann mein Eingangswiderstand gleich meinem Lastwiderstand sein. Entschuldige die dümmliche Frage, aber müssten dazu Beide nicht in Serie geschaltet sein?
Dimitri Penner schrieb: >> Und was befindet sich zwischen Spule und Verstärker? Vermutlich eine >> Leitung. >> Also ist der Eingangswiderstand des Verstärkers gleichzeitig der >> Lastwiderstand der Spule. > > Also ich hab jetzt vom Prinzip her diese Schaltung aufgebaut. > > http://de.wikipedia.org/w/index.php?title=Datei:Rogowsky_coil.png&filetimestamp=20110228232503 Und an welcher Stelle in obiger Schaltung sitzen jetzt Deine 39 Ohm? Am besten zeichnest Du mal Deinen persönlichen Schaltplan auf. Gruss Harald
ok ok ich glaub ich habs. Ich hab es bislang als ideale Spannungsquelle betrachtet aber in Wirklichkeit hat es ja einen Innenwiderstand und der entspricht genaum meinem Lastwiderstand. klingt irgendwie gerade logisch. Dann hab ich also einen Strom von 72mv/12MR = 6nA. Das ist dann definitiv zu wenig für den OP richtig? Aber wie schaffe ich es denn dann die Spule hochohmig genug abzu schliessen das ich die ganze induzierte Spannung abgreifen kann und dann den Verstärker richtig anzusteuern? Denn idealerweise sollte doch bei der Rogowski Spule in der sekundär Wicklung ja kein Strom fließen? Hat Jemand noch weitere Tipps wie ich so meinen Verstärker dimensionieren kann oder sollte?
Wenn Du Quelle nicht belasten willst, nimm eine nicht-invertierende OP-Schaltung: http://www.mikrocontroller.net/articles/Operationsverst%C3%A4rker-Grundschaltungen#Spannungsfolger_.28Impedanzwandler.29 Gruß Dietrich
Dietrich L. schrieb: > Wenn Du Quelle nicht belasten willst, nimm eine nicht-invertierende > OP-Schaltung: > http://www.mikrocontroller.net/articles/Operationsverst%C3%A4rker-Grundschaltungen#Spannungsfolger_.28Impedanzwandler.29 > > Gruß Dietrich Ja das ist gut, vielen danke. Also kann ich den Ausgang der Spule direkt auf den Spannungsfolger schalten und erhalte meine 72mV. Und nun brauche ich aber 10 V. D.h. den Ausgang des Spannungsfolger kann ich direkt auf den Invertierenden OP schalten. Muss ich dazu auch noch was berücksichtigen? Hätten dan die Widerstände 1 und R2 vom Impedanzwandler dann irgend einen Einfluss auf meinen Invertierenden OP?
Dimitri Penner schrieb: > ok ok ich glaub ich habs. Ich hab es bislang als ideale Spannungsquelle > betrachtet aber in Wirklichkeit hat es ja einen Innenwiderstand und der > entspricht genaum meinem Lastwiderstand. klingt irgendwie gerade > logisch. Nein, das ist weder logisch noch richtig. Die Spule hat einen bestimmten Innenwiderstand (vermutlich einige 100 Ohm oder eine kOhm). Wenn du am Ausgang der Spule einen 39 Ohm Widerstand dran machst, dann ist dieser Widerstand dein Lastwiderstand. Du bekommst dann einen Spannungsteiler aus dem Innenwiderstand und dem Lastwiderstand und als Resultat eine ziemlich kleine Ausgangspannung. Dimitri Penner schrieb: > Dann hab ich also einen Strom von 72mv/12MR = 6nA. Das ist dann > definitiv zu wenig für den OP richtig? So darfst du das nicht rechnen. Solange der Eingangswiderstand der OPA-Schaltung gegenüber dem Innenwiderstand groß genug ist, funktionert das so schon. Teste einfach mal deine Spule mit einem Lastwiderstand von 10 kOhm anstatt 12 MOhm. Fallst die Ausgangsspannung damit zu stark einbricht (im Vergleich zu 72 mV), dann mit 100 kOhm, usw. Du musst dann den Eingangswiderstand der OP-Schaltung entsprechend größer machen.
Dimitri Penner schrieb: > Also kann ich den Ausgang der Spule direkt > auf den Spannungsfolger schalten und erhalte meine 72mV. Und nun brauche > ich aber 10 V. Lese doch bitte mal, was bei dem Link steht. Hinweis: Verstärkung der Schaltung = Ua / Ue. Ob die Schaltung aus der wikipedia aber so falsch ist, ist eine andere Frage. Bei der Schaltung dort fließt bei Deinen 72mV ein Strom von 7,2µA. Ob der einen nennenswerten Fehler macht? Das lässt sich bestimmt rechnen oder auf die Schnelle mal messen: Oszi dran und Spannungsänderung zwischen Leerlauf und Last=10kOhm messen / abschätzen. Gruß Dietrich
Johannes E. schrieb: > > Die Spule hat einen bestimmten Innenwiderstand (vermutlich einige 100 > Ohm oder eine kOhm). Wenn du am Ausgang der Spule einen 39 Ohm > Widerstand dran machst, dann ist dieser Widerstand dein Lastwiderstand. > Du bekommst dann einen Spannungsteiler aus dem Innenwiderstand und dem > Lastwiderstand und als Resultat eine ziemlich kleine Ausgangspannung. > Ich hab aber einen Lastwiderstand von 12 MR und deshalb sollte am Innenwiderstand der Spule doch keine Spannung abfallen oder nicht? bzw. wie kann ich mir denn erklären weshalb meine 39R vom Verstärker gleich meinem Lastwiderstand am Ausgang der Spule sein sollen?
Zeichne mal einen kleinen Schaltplan mit Deinen aktuell verwendeten Werten und den gemessenen/ermittelten Widerständen aus/in den Verstärker/Spule. Ich habe das Gefühl hier reden gerade alle aneinander vorbei.
Ballermann schrieb: > Ich habe das Gefühl hier reden gerade alle aneinander vorbei. Ja, das passiert leicht, wenn der TE die Antworten auf sein Posting nicht liest... Gruss Harald
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so hier ist mein Schaltplan. Und wie gesagt am Ausgang des OPs kriege ich nicht das was ich mir erhoft habe.
Einganswiderstand des Invertierenden Verstärkers ist soweit ich noch im Hinterkopf habe R1. In diesem Fall also R1//RL = 38,99987 Ohm. Ist etwas niedrig für das dass man die Rogowski Spule nicht belasten soll... Und wo wird integriert? Grüße
ahh...wegen der virtuellen Masse liegen R1 und RL parallel zu einander. Das habe ich echt net bedacht. Das heißt ich müsste also den R1 auch sehr hochohmig wählen oder aber ich schalte zwischen Spule und Verstärker noch einen Impedanzwandler? @ Ballermann: Den Integriere habe ich nach dem Verstärker geschaltet und dafür habe ich einen Integrierer mit TP 1.Ordnung. Also würde es funktionieren vor dem Verstärker einen Impedanzwandler zu schalten und dann zu verstärken?
Dimitri Penner schrieb: > so hier ist mein Schaltplan. Und wie gesagt am Ausgang des OPs kriege > ich nicht das was ich mir erhoft habe. Der invertierende Eingang des OP ist die sogenannte virtuelle Masse, deshalb liegt der 39 Ohm-Widerstand parallel zu RL. Mach einfach R1 und R2 hochohmiger (z.B. 10 kOhm wie in der Wikipedia-Schaltung).
Dimitri Penner schrieb: > so hier ist mein Schaltplan. Und wie gesagt am Ausgang des OPs kriege > ich nicht das was ich mir erhoft habe. Kein Wunder, wenn Du Dein Eingangssignal praktisch kurzschliesst. Nimm einen nicht invertierenden Verstärker. Gruss Harald
Harald Wilhelms schrieb: > Dimitri Penner schrieb: >> so hier ist mein Schaltplan. Und wie gesagt am Ausgang des OPs kriege >> ich nicht das was ich mir erhoft habe. > > Kein Wunder, wenn Du Dein Eingangssignal praktisch kurzschliesst. > Nimm einen nicht invertierenden Verstärker. > Gruss > Harald Ja jetzt hab ich das auch endlich verstanden. Hätte dann noch paar fragen. Wenn ich jetzt den nicht Invertierer benutze habe ich dann mein RL mit dem "+" Eingang. Wie wird dadurch die Verstärkung beeinflusst. Ok nach der Verstärkerstuffe muss ich das alles noch integrieren und dadurch kriege ich doch ein negatives Vorzeichen rein wegen der Übertragungsfunktion des Integrierers. Also wäre es nicht geschickter so vor zu gehen: Impedanzwandler --> Invertierender Verstärker -> Integrierer. Könnt ihr bitte eure Meinung dazu geben?
Jede Verstärkerstufe kann das Signal durch Offset, Rauschen, ... verschlechtern. Deswegegen würde ich an deiner Stelle erst mal versuchen, mit möglichst wenigen OPs auszukommen. Also mach die Schaltung so wie in dem Beispiel von Wikipedia: http://de.wikipedia.org/w/index.php?title=Datei:Rogowsky_coil.png&filetimestamp=20110228232503 Wenn du dann herausfindest, dass es damit nicht funktioniert und wenn du auch herausgefunden hast, warum es so nicht funktioniert, dann kannst du dir evtl. Gedanken über zusätzliche Verstärkerstufen machen.
ja aber die Schaltung von Wiki würde bei mir wahrscheinlich nicht zum erhoften führen, denn ich arbeite mit Frequenzen von min. 20 kHz und der Integrierer da ist ein Tiefpass 1. Ordnung, der würde mir dann meine sowieso schon kleine induzierte Spannung noch mehr dämpfen.
Dimitri Penner schrieb: > Ok nach der Verstärkerstuffe muss ich das alles noch integrieren und > dadurch kriege ich doch ein negatives Vorzeichen rein wegen der > Übertragungsfunktion des Integrierers. Vielleicht sehe ich das auch grad falsch (bin schon lange nicht mehr in der Hardware unterwegs) aber wenn Du die Spule gerade anderstherum anschließt müsste sich doch das neg. Vorzeichen gerade aufheben, oder? Also negierte Spannung von Rogowski-Spule --> nicht invertierender Verstärker --> invertierender Integrator.
Dimitri Penner schrieb: > ja aber die Schaltung von Wiki würde bei mir wahrscheinlich nicht zum > erhoften führen, denn ich arbeite mit Frequenzen von min. 20 kHz und der > Integrierer da ist ein Tiefpass 1. Ordnung, der würde mir dann meine > sowieso schon kleine induzierte Spannung noch mehr dämpfen. Anscheinend hast du die Funktion einer Rogowski-Spule und des Integrierers nicht wirklich verstanden. Die Rogowski-Spule erzeugt eine induzierte Spannung, die proportional zur Ableitung des Stroms ist. Deshalb braucht man einen Integrierer, der das Intergral der Ableitung des Strom berechnet, das ist dann der gesuchte Strom. Den Integrierer kann man im Prinzip als Tiefpass 1. Ordnung betrachten, man betreibt ihn aber ganz gezielt in einem Frequenzbereich oberhalb der Tiefpass-Frequenz; nur dort arbeitet er als Integrator. Wenn bei dir die minimale Frequenz 20 kHz ist, dann kannst Du den Kondensator im Integrierer ziemlich klein machen, dadurch bekommst du am Ausgang automatisch eine große Amplitude. Rechenbeispiel: Eingangssignal: Sinus mit 20 kHz, 72 mV "Verstärkung" = 20 -> Ausgangssignal: 1,44V Untere Grenzfrequenz des Integrieres: 10 kHz Eingangswiderstand Integrierer: R1 = 10 kOhm -> C = 40 pF, R2 = 400 kOhm C ist die Kapazität, die parallel zu R2 geschaltet wird. Das sind recht gut handhabbare Bauteilwerte, da braucht man keine zusätzlichen Verstärkerstufen. Komerzielle Rogowski-Spulen haben typisch eine untere Grenzfrequenz von wenigen Hz und eine Bandbreite im MHz-Bereich. Dagegen sollte eine untere Grenzfrequenz von 20 kHz ohne große Probleme machbar sein.
Johannes E. schrieb: > Dimitri Penner schrieb: >> ja aber die Schaltung von Wiki würde bei mir wahrscheinlich nicht zum >> erhoften führen, denn ich arbeite mit Frequenzen von min. 20 kHz und der >> Integrierer da ist ein Tiefpass 1. Ordnung, der würde mir dann meine >> sowieso schon kleine induzierte Spannung noch mehr dämpfen. > > Anscheinend hast du die Funktion einer Rogowski-Spule und des > Integrierers nicht wirklich verstanden. > > Die Rogowski-Spule erzeugt eine induzierte Spannung, die proportional > zur Ableitung des Stroms ist. Deshalb braucht man einen Integrierer, der > das Intergral der Ableitung des Strom berechnet, das ist dann der > gesuchte Strom. > > Den Integrierer kann man im Prinzip als Tiefpass 1. Ordnung betrachten, > man betreibt ihn aber ganz gezielt in einem Frequenzbereich oberhalb der > Tiefpass-Frequenz; nur dort arbeitet er als Integrator. Wenn bei dir die > minimale Frequenz 20 kHz ist, dann kannst Du den Kondensator im > Integrierer ziemlich klein machen, dadurch bekommst du am Ausgang > automatisch eine große Amplitude. > > Rechenbeispiel: > Eingangssignal: Sinus mit 20 kHz, 72 mV > "Verstärkung" = 20 -> Ausgangssignal: 1,44V > Untere Grenzfrequenz des Integrieres: 10 kHz > Eingangswiderstand Integrierer: R1 = 10 kOhm > > -> C = 40 pF, R2 = 400 kOhm Ist R2 bei dir aber nicht zu niedirg gewählt? Vllt. hab ich mich ja auch verrechnet, aber setzt sich die Phasenverschiebung bei diesen Integrator nicht aus phi = arctan( omega*C*R2) mit deinen Werten komme ich dann auf einen Winkel von 63.556°. Wenn ich aber von meinem Cosinusverlauf auf ein Sinusverlauf kommen will dann brauche ich doch 90°.
und muss auch nicht die Ladezeitkonstante größer sein als die Periodendauer? Das wäre bei deinen Werten ja auch nicht der Fall?
Dimitri Penner schrieb: > Ist R2 bei dir aber nicht zu niedirg gewählt? Vllt. hab ich mich ja auch > verrechnet, aber setzt sich die Phasenverschiebung bei diesen Integrator > nicht aus phi = arctan( omega*C*R2) > mit deinen Werten komme ich dann auf einen Winkel von 63.556°. > Wenn ich aber von meinem Cosinusverlauf auf ein Sinusverlauf kommen will > dann brauche ich doch 90°. Ja, das ist vielleicht etwas knapp kalkuliert. Du kannst den R2 größer machen, z.B. 10 MOhm, dadurch bekommst du eine DC-Verstärkung von 1000. Du solltest deshalb einen OPV einsetzen, der eine geringe Offset-Spannung (< 100µV) hat. Dimitri Penner schrieb: > und muss auch nicht die Ladezeitkonstante größer sein als die > Periodendauer? Das wäre bei deinen Werten ja auch nicht der Fall? Das kommt drauf an, wie hoch die Anforderungen an die Genauigkeit sind, bzw. das hängt direkt mit der Phasenverschiebung zusammen. Für eine Phasenverschiebung von > 89° muss die Zeitkonstante deutlich größer sein als die Periodendauer. Mit einem R2 von 10 MOhm kommt man auf 88.9° bei 20 kHz und die Zeitkonstante ist 0,4ms.
Hey Johannes, hab das jetzt mal durch simuliert und ja das klappt wirklich! Also R1 = 10k Ohm, R2 = 10 MOhm und C = 40 pF beschert mir eine Ausgangsspannung von etwa 1,5 V. =) Aber nichts desto trotz mus ich dennoch zwei Invertierende Verstärker dahinter schalten. Einmal weil der Integrator macht mir ein negatives Sinus. Danach lag ich das Signal noch einmal durch einen Hochpass weil ich will dass der Strom denn ich messe um etwa 5° Phasenverschoben ist zu dem Strom der gemessen wird. Und dieser Hochpass dämpft mein Signal wieder weshalb ich es noch mal verstärken muss. Gibt es beim Hochpass evtl. auch so eine elegante Lösung wobei ich diese 5 ° Phasenverschiebung mit rein bekomme?
Ach und noch eine Frage. Ist es wirklich ratsam mit einer so hohen Verstärkung von 1000 zu arbeiten? Hab irgendwo mal gehört dass man irgendwie nie mehr als 500-600 verstärken sollte?!
Dimitri Penner schrieb: > Aber nichts desto trotz mus ich dennoch zwei Invertierende Verstärker > dahinter schalten. Einmal weil der Integrator macht mir ein negatives > Sinus. Dann schließ die Spule doch einfach anders rum an... > Danach lag ich das Signal noch einmal durch einen Hochpass weil > ich will dass der Strom denn ich messe um etwa 5° Phasenverschoben ist > zu dem Strom der gemessen wird. Und dieser Hochpass dämpft mein Signal > wieder weshalb ich es noch mal verstärken muss. Um mit einem Hochpass eine Phasenverschiebung von 5° zu bekommen, muss die Frequenz konstant sein. In diesem Fall könntest du einfach den Integrierer so dimensionieren, dass er bei dieser Frequenz genau 85° Phasenverschiebung macht anstatt 90°; damit kannst Du den Hochpass einsparen. Dimitri Penner schrieb: > Und dieser Hochpass dämpft mein Signal wieder weshalb ich es noch mal > verstärken muss. > Gibt es beim Hochpass evtl. auch so eine elegante Lösung wobei ich diese > 5 ° Phasenverschiebung mit rein bekomme? Mit einem aktiven Hochpass kann man die Verstärkung auf jeden gewünschten Wert einstellen. Den kann man auch als invertierenden Versärker aufbauen, was die Invertierung des Integrators wieder ausgleicht, falls man das braucht. Dimitri Penner schrieb: > Ach und noch eine Frage. Ist es wirklich ratsam mit einer so hohen > Verstärkung von 1000 zu arbeiten? Hab irgendwo mal gehört dass man > irgendwie nie mehr als 500-600 verstärken sollte?! Das ist ja nur die DC-Verstärkung; dafür muss eben der Offset des OPV entsprechend niedrig sein. Bei höheren Frequenzen ist die Verstärkung deutlich niedriger.
Hallo noch mal. Hab meine Schaltung jetzt so aufgebaut wie es mir der Johannes vorgeschlagen hat. Sprich am Ausgang der Spule hab ich direkt den Integrierer gehängt, nach dem Integrierer kommt ein Invertierender Verstärker und nach dem Verstärker habe ich einen Hochpass geschaltet. Ich hab es mir PLECS simuliert und es sah alles wunderbar aus, so wie erhofft doch nun nehm ich diese Schaltung real in Betrieb und alles spinnt rum. Schon beim Eingang des Integrieres messe ich eine zu hohe Spannung (etwa 1,76 V , wobei es doch eigentlich 72 mV sein sollten) und die Form der Spannung entspricht alles andere als einem Cosinus (Sieht aus wie ein Trapez mit einem Tal wo eigentlich ne waagerechte Amplitude sein sollt). Nach dem Integrier kann ich dann überhaupt kein Signal mehr abgreifen. Als OP benutze ich einen TL084 Woran könnte es liegen, dass es nicht funktioniert und wie kann ich das beheben/ verbessen? Für weitere Ratschläge wäre ich dankbar.
Dimitri Penner schrieb: > Schon beim Eingang des Integrieres messe ich eine zu hohe Spannung (etwa > 1,76 V , wobei es doch eigentlich 72 mV sein sollten) ... Wo kommt die Spannung her bzw. wie wird diese erzeugt? > ... und die Form der > Spannung entspricht alles andere als einem Cosinus (Sieht aus wie ein > Trapez mit einem Tal wo eigentlich ne waagerechte Amplitude sein sollt). Einen Cosinus bekommt man nur dann, wenn der Strom durch die Rogowski-Spule ein idealer Sinus ist. Kleine Abweichngen vom Sinus können in der Ableitung schon viel bewirken. Teste die Schaltung doch erst mal mit einem Funktionsgenerator. Da kannst du z.B. auch mal ein Rechteck-Signal anlegen, als Integral sollte ein dreieck-Verlauf heraus kommen. > Nach dem Integrier kann ich dann überhaupt kein Signal mehr abgreifen. Dann hast du den Integrierer vermutlich falsch aufgebaut. Den Fehler musst du aber schon selber suchen, da kann dir aus der Ferne niemand helfen. > Als OP benutze ich einen TL084 Der hat, je nach Typ, eine Input-Offset-Spannung von bis zu 20 mV! Bei einer DC-Verstärkung von 1000 ist das nicht so ideal.
Ich dachte immer eine Rogowskispule sei, wenn sie hochohmig abgeschlossen ist, Frequenz unabhängig. Nun hab ich bei meiner das Problem, dass bei mir die sinusförmige Ausgangsspannung nun sehr stark am schwingen ist. Demzufolge hab ich da jetzt also einen Schwingkreis, der wahrscheinlich auf Grund der Eigeninduktivität und Eigenkapazität der Wicklungen zustande gekommen ist. Welche Möglichkeiten gibt es um zu verhindernd, dass meine Spule ins Schwingen gerät? Bringt es was wenn ich sie neu wickle und die Abstände zwischen den Wicklungen möglichst gering halte oder sollte ich die Abstände liebr etwas größer halten. Oder gibt es eine spezielle Wickeltechnik mit der man das auch verhindern kann?
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Und was noch zu erwähnen ist das über meinem Cosinussignal noch ein Rauschen liegt. Es sieht in etwa so aus wie die Bilder, die ich im Anhang hab.
Hast du deine Rogowski-Spule abgeschirmt? Denkst du an die Rückkopplung vom Ausgang des Integrators zum Eingang über Streukapazitäten? Wie groß ist die Induktivität deiner Rogowksi-Spule? Zeig mal ein Bild von deinem Aufbau.
Wie kann ich denn meine Spule von äußeren Feldern abschirmen? Und ja meine spule ist nicht perfekt gewickelt, die Abstände zwischen den Wicklungen varieren, mal sind sie größer, mal sind sie kleiner. Ich hab zusätzlich noch die Primärwicklung über die Sekundärwicklung gewickelt was mir zuusätzlich noch eine parasitäre Kapazität reinkoppelt. Die Induktivität habe ich noch nicht gemessen. Mein Problem ist halt dass dich direkt am Ausgang meiner Spule dieses überlagerte Rauschen hab und ich nicht genau weis woher ich das hab und vorallem wie ich das wieder los werde.
Dimitri Penner schrieb: > Ich hab zusätzlich noch die Primärwicklung über die Sekundärwicklung > gewickelt Wie bitte? Ich glaube, Du hast die Rogowskispule immer noch nicht verstanden. Mach doch mal ein Foto von Deiner Spule. Gruss Harald
Ich werd ein Foto hoch laden sobald ich zu Hause bin. Aber ja, ich musste den Stromführenden Leiter ein paar mal um meine Spule wicklen damit ich ne größere Spannung raus kriege. Aber dieser Leiter ist schon isoliert, sprich ich habe kein Kupfer auf Kupfer gewickelt. Aber jetzt mal grundsätzlich! Wie kann ich meine Spule abschirmen, sprich wie kriege ich dieses Rauschen weg?
>Aber jetzt mal grundsätzlich! Wie kann ich meine Spule abschirmen, >sprich wie kriege ich dieses Rauschen weg? Faraday-Schirm drumwickeln und mit Signalmasse verbinden. Dabei aber darauf achten, daß keine Kurzschlußwicklung entsteht! Also irgendwo eine Unterbrechung in den Schirm einbauen. Wenn du niedrige Streukapazität brauchst, auch darauf achten, daß du nicht zu dicht an die Spulenwicklungen kommst.
Spuli schrieb: >>Aber jetzt mal grundsätzlich! Wie kann ich meine Spule abschirmen, >>sprich wie kriege ich dieses Rauschen weg? > > Faraday-Schirm drumwickeln und mit Signalmasse verbinden. Dabei aber > darauf achten, daß keine Kurzschlußwicklung entsteht! Also irgendwo eine > Unterbrechung in den Schirm einbauen. > > Wenn du niedrige Streukapazität brauchst, auch darauf achten, daß du > nicht zu dicht an die Spulenwicklungen kommst. Hat jemand von euch vllt. einpaar Bilder parat wie das in der praxis aussehen kann?
Gib doch einfach mal in google "shielded rogowski coil" ein und schau dir die Bilder dazu an...
Auf dem Analogoszi-Bild sieht das Rauschen aber eher aus wie eine Schwingung. Ein problem, was man öfter beim Integrator erlebt. Dein Verstärker ist wohl eher ein Oszillator geworden? mfg mf
Mini Float schrieb: > Auf dem Analogoszi-Bild sieht das Rauschen aber eher aus wie eine > Schwingung. Ein problem, was man öfter beim Integrator erlebt. > Dein Verstärker ist wohl eher ein Oszillator geworden? > mfg mf Bei mir tretten wohl beide Phänomene auf. Meine Spule schwingt ein wenig, klar da muss ich sie wohl sauber wickeln müssen, aber sie hatte auch ein Rauschen und das nur weil ich während ich die Messungen gemacht hab immer was metallisches in der Nähe hatte und nun da ich sie mal etwas weiter weg gestellt hab, ist das Rauschen auch was weniger geworden ( werd mir dennoch eine Abschirmung machen müssen). komischer Weise ist dieses Rauschen nach meiner ersten Verstärkerstuffe verschwunden, man erkennt nur noch die Übernahmeverzerrungen des OPs und mein INtegrator integriert auch richtig, nur das ich dort halt wieder ein Rauschen rein kriege was aber auch vlt. nur wegen meiner Freilandverdrahtung auftaucht. Naja was ich fragen wollte; könnt ihr mir einen (net so teurern) OP nennen, der schnell arbeitet, für Hohefrequenzen ausgelegt ist und geringe Übernahmeverzerrungen hat?
>Naja was ich fragen wollte; könnt ihr mir einen (net so teurern) OP >nennen, der schnell arbeitet, für Hohefrequenzen ausgelegt ist und >geringe Übernahmeverzerrungen hat? Dimitri, du "behebst" jeden alten Fehler mit zwei neuen und drehst dich immer im Kreis herum. Zeig uns doch erst mal deinen Aufbau, damit wir sehen können, wo die Kardinalfehler liegen. Desweiteren ist es wenig hilfreich, wenn du dieses Thema auf mehrere verschiedene Threads verteilst und man am Ende garnicht weiß, wo genau was steht und wo man was schreiben soll. Mein Tipp: 1. Schau dir im Internet an, wie Rogowskispulen aufgebaut sind, die 20kHz können und vergleiche die mit deiner Konstruktion. 2. Verpasse deiner Rogowski-Spule eine Abschirmung, sonst geht bei 20kHz garnichts. 3. Messe die Induktivität deiner Rogowskispule und auch die Resonanzfrequenz der fertigen Anordnung (mit kompletter Schirmung!), damit du sicher bist, daß sie auch wirklich 20kHz kann. 4. Dann erst kannst du über den Bau eines Integrators nachdenken.
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