Forum: Mikrocontroller und Digitale Elektronik Strom von Steckdose mit uC messen


von Mark S. (kschluss)


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Hallo,

ich habe zuhause einen CAN Hausbus und für diesen entwickel ich gerade 
ein Modul um Steckdosen zu schalten und zu überwachen. Das 
An-/Ausschalten übernimmt ein uC mit passendem Relai. Nun wäre es auch 
nett den Strom zu messen, der über die Steckdose läuft, nur finde ich da 
gerade keine Lösung. Ich habe ein paar ICs für strommessung gefunden, 
allerdings nur bis zu 2A und Gleichspannung. Kann mir jemand einen Tipp 
geben um Ströme bis zu 16A bei Netzspannung zu messen ?

Mfg Mark S.

von Harald Wilhelms (Gast)


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Mark S. schrieb:

> Kann mir jemand einen Tipp
> geben um Ströme bis zu 16A bei Netzspannung zu messen ?

Ein Stromwandler!?
Gruss
Harald

von Leo H. (Gast)


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Stromwandler, z.B. von LEM sollten dir da weiterhelfen können. Eventuell 
lässt sich auch selbst etwas mit einem Hallsensor basteln, das wäre auf 
jeden Fall einen Versuch wert.

Hier gibt es ein kleines Messgerät mit so einem Wandler:
http://www.zabex.de/frames/wirkleistung.html

von blub (Gast)


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http://www.sparkfun.com/products/8883 hier bist du schon mit 5 Ampere 
dabei. zumindest schon naeher dran

von Schaltungswächter (Gast)


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Wenn es etwas preiswerter sein darf:
Beitrag "Wirkleistungsmessgerät"

von Micha .. (micha68) Benutzerseite


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von ..... (Gast)


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wenn du basteln willst: geh mit dem Kabel ein paar mal um nen ringkern 
rum. Dann kannst du da evtl. noch den µC dranhängen und das dann 
irgendwie auswerten.
keine garantie dass es funktioniert, aber ich denke es wäre möglich

von Schaltungswächter (Gast)


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ich schrieb:
> Wenn es etwas preiswerter sein darf:
> Beitrag "Re: Strom von Steckdose mit uC messen"

Um noch ein wenig Werbung zu machen:
Der Code ist kleiner (3,5kB zu 22kB) und das Ergebnis ist genauer.

Netztrennung geht auch, z.B. über Stromwandlerspule ohne LEM.

von Ben _. (burning_silicon)


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Warum soll das nicht funktionieren? Sowas nennt man Stromwandler. In 
größeren Schaltanlagen funktionieren alle Zähler auf diesem Prinzip.

von Frank K. (fchk)


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Ben _ schrieb:
> Warum soll das nicht funktionieren? Sowas nennt man Stromwandler. In
> größeren Schaltanlagen funktionieren alle Zähler auf diesem Prinzip.

Das ist schon richtig, aber dort nimmt man nicht das ganze Kabel, 
sondern nur den Außenleiter L. Sonst würden sich die Ströme von L, N und 
PE addieren, und das tun sie üblicherweise zu 0.

fchk

von Falk B. (falk)


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Man nehme einen Stromwandler. Den selber wickeln würde ich nicht, 1000 
Windungen auf einen Ringkern fummeln, nein danke. Für 3,fuffzich lohnt 
sich das auch für den Bastler nicht.

Z.B. Conrad 415707, ist aber ein Apothekenpreis. Bei RS und Farnell gibt 
es die für DEUTLICH weniger. Z.B. RS 537-4485, der geht bis 60A.

Die Dinger von LEM sind zwar gut, für eine einfache AC Strommessung aber 
Overkill. Stromwandler, dahinter ein einfacher Präzisionsgleichrichter 
mit zwei OPVs, fertig ist die Laube. Wer dann aber echten RMS-Strom 
haben will, muss einen RMS-DC Wandler nehmen, AD737 ist ganz gut und 
bezahlbar.

MFG
Falk

von Schaltungswächter (Gast)


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Stromwandler:
Ich muss mal hier her verlinken...
Beitrag "Re: Wirkleistungsmessgerät"

von Schaltungswächter (Gast)


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Falk Brunner schrieb:
> Wer dann aber echten RMS-Strom haben will, muss einen RMS-DC Wandler
> nehmen, AD737 ist ganz gut und bezahlbar.

kann man sich alles sparen, das macht die Software in 3,5kB  C Code

s.O.

von Ben _. (burning_silicon)


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> Das ist schon richtig, aber dort nimmt man nicht das ganze Kabel,
> sondern nur den Außenleiter L. Sonst würden sich die Ströme von L, N
> und PE addieren, und das tun sie üblicherweise zu 0.
Ich glaub so dumm waren die damals nicht...

von Mark S. (kschluss)


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also erstmal danke für die vielen Vorschläge. Also ich hoffe ich habe 
das Richtig verstanden:

Ich schließe zb an die GND Leitung den Stromwandler an, und über die 
Sekundärwicklung vom Stromwandler schließe ich einen Gleichrichter ( 
muss es ein Präzisionsgleichrichter sein oder reicht auch ein normaler 
Brückengleichrichter? )und dahinter einen Wiederstand und dazu parallel 
einen ADC ?

von Falk B. (falk)


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@  Mark S. (kschluss)

>Ich schließe zb an die GND Leitung den Stromwandler an,

Am 230V Netz gibt es kein GND; nur L und N und PE. Nimm L oder N.

>und über die
>Sekundärwicklung vom Stromwandler schließe ich einen Gleichrichter (
>muss es ein Präzisionsgleichrichter sein oder reicht auch ein normaler
>Brückengleichrichter? )

Stimmt, normaler Brückengleichrichter reicht.

>und dahinter einen Wiederstand und dazu parallel

Widerstand.

>einen ADC ?

Ja. Wobei ein Kondensator hier auch sinnvoll wäre, um den Mittelwert 
ohne Softwareaufwand zu erzeugen.

MfG
Falk

von Mäckel Eppentosch (Gast)


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@ Mark

Vielleicht nicht ganz so.

Der stromführende Leiter, entweder (L) ODER (N), wird durch den 
Stromwandler gesteckt, gern auch 3mal.

Der ADC misst Wechselspannung/Strom (mittenbezogen), denn er ist viel 
schneller als der Strom und die Spannung.

Der Rest wird berechnet.

von Schaltungswächter (Gast)


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@ Falk Brunner

Wie soll der Brückengleichrichter mit 1,4 Volt Flussspannung die 
Millivolt vom Stomwandler gleichrichten?
Oder habe ich das jetzt falsch interpretiert?

von Falk B. (falk)


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@  Schaltungswächter (Gast)

>Wie soll der Brückengleichrichter mit 1,4 Volt Flussspannung die
>Millivolt vom Stomwandler gleichrichten?

Ganz einfach. Der Stromwandler ist eine Konstantstromquelle.
Man darf es nur nicht mit der Ausgangsspannung übertreiben, dann kommt 
die Sättigung. Also den Bürdenwiderstand nicht zu groß machen.

MFG
Falk

von Michelle K. (Firma: electronica@tdnet) (michellekonzack) Benutzerseite


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Ich rate Dir, einen richtigen Stromwandler wie den Maxim MAXQ314
mit I²C Bus zu nehmen, denn mit dem bekommste gnadenlos alles wie

V       Volt
A       Amper
f       Frequenz
Watt    Wirkleistung
VA      Scheinleistung
VAR     Blindleistung
n       Leistungsfaktor

Grüße
Michelle

von rico (Gast)


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mach so wie du denkst und mach ein video und das zeigst du dann her 
hahahaha =) =) :) :-) :P

von Harald Wilhelms (Gast)


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Falk Brunner schrieb:
> @  Schaltungswächter (Gast)
>
>>Wie soll der Brückengleichrichter mit 1,4 Volt Flussspannung die
>>Millivolt vom Stomwandler gleichrichten?
>
> Ganz einfach. Der Stromwandler ist eine Konstantstromquelle.
> Man darf es nur nicht mit der Ausgangsspannung übertreiben, dann kommt
> die Sättigung. Also den Bürdenwiderstand nicht zu groß machen.

Bei "klassischen" Stromwandlern kann man wohl kaum mehr als 60mV
erwarten. Da muss man schon noch per OPV nachverstärken.
Gruss
Harald

von Falk B. (falk)


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@Harald Wilhelms (Gast)

>Bei "klassischen" Stromwandlern kann man wohl kaum mehr als 60mV
>erwarten.

Beispiel? Datenblatt?

> Da muss man schon noch per OPV nachverstärken.

Nö. Der hier spuckt ordentlich Spannung aus.

RS Nummer 537-4485

MFG
Falk

von Schaltungswächter (Gast)


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Danke für das Datenblatt.
Das er bei 0 Ohm Bürde, 0% Fehler hat, nutze ich im Gegenkopplungszweig 
eines OPV schamlos aus.

Beitrag "Re: Wirkleistungsmessgerät"

@ Falk Brunner
Gibt es irgendwo günstigere Preise für 100 Stück?
Weil da steht "low cost".

1,80 ist zu teuer

von stiller Beobachter (Gast)


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Michelle Konzack schrieb:
> Ich rate Dir, einen richtigen Stromwandler wie den Maxim MAXQ314

Leider zu preisintensiv.
Digikey hat den gelistet für 4,04$ ab 60 Stück

Wird auch nicht mehr hergestellt, Ersatz 78M6612
http://www.maxim-ic.com/datasheet/index.mvp/id/6838

..und scheint an den MSP430AFE223 nicht ranzukommen,
sowohl im Preis, der Softwareunterstützung als auch in den Werten.

Aber ja, wir wollen einen ATMEL ATMega zu gleichem Ruhm führen.

Schau mal auf Benedikts Code.
Beitrag "Wirkleistungsmessgerät"

von Helmut (Gast)


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Falk Brunner schrieb:
> Ganz einfach. Der Stromwandler ist eine Konstantstromquelle.
>
> Man darf es nur nicht mit der Ausgangsspannung übertreiben, dann kommt
>
> die Sättigung. Also den Bürdenwiderstand nicht zu groß machen.
>
>
>
> MFG
>
> Falk

Hallo Falk,
könntest du mal 'ne Beispielschaltung, möglichst auch für kleine 
Mess-Ströme posten?

Gruß Helmut

von Falk B. (falk)


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@Helmut (Gast)

>könntest du mal 'ne Beispielschaltung, möglichst auch für kleine
>Mess-Ströme posten?

Was ist klein für dich? 1A? 10mA? Der Ansatz mit dem 
Transimpedanzverstärker ist schon gut, wenn man dort den 
Rückkopplungswiderstand per Analogschalter umschaltet, kann man mehrere 
Dekaden abdecken.

MfG
Falk

von Helmut (Gast)


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Ist relativ, stimmt.

Von Vorteil wäre es, wenn er tatsächlich eine Energiesparleuchte und 
auch einen Föhn kann.

Ich habe mal was mir den Hallsensoren und OP gemacht.

Das funktionierte schon ganz gut, linear ist es aber auch nicht ganz.
Ist für mich aber ok.

Den Ansatz mit dem Konstantstrom fand ich gut, aber muß nicht auch da 
ersteinmal die Schwellspannung überwunden sein?

Gruß Helmut

von Winfried (Gast)


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Eine ideale Stromquelle fährt die Spannung so weit hoch, bis der Strom 
passt. Also nichts Spannungsschwelle. Praktisch hängt es vom 
Stromwandler ab, in welchem Spannungsbereich man noch von einer 
Stromquelle sprechen kann.

von Helmut (Gast)


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Das hier von Wechselstrom die Rede ist ist klar?

Bei Gleichstrom Stromquellen hast du Recht....

Wechselstrom erzeugt auch in AC-Stromwandlern Nulldurchgang.

Strom entsteht durch eine Last an einer Spannungsquelle, hier Bürde 
genannt.

Und an dieser Bürde wird dann eine Spannung abgegriffen.

Ist diese Last eine Diode gibt es nun mal eine Schwellspannung.

Ist der Strom so klein, dass er den Durchbruch nicht schafft, dann geht 
es nunmal nicht.

Deshalb gibt es Präzisionswandler an AC-Strom messerei....

von Falk B. (falk)


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@Helmut (Gast)

>Das hier von Wechselstrom die Rede ist ist klar?

Auch da gibt es Konstantstromquellen . . .

>Ist diese Last eine Diode gibt es nun mal eine Schwellspannung.

Nö.

>Ist der Strom so klein, dass er den Durchbruch nicht schafft, dann geht
>es nunmal nicht.

Doch.

>Deshalb gibt es Präzisionswandler an AC-Strom messerei....

Geht auch so, wenn gleich niht für Mikroampere. Bis Milliampere geht es 
direkt mit EINFACHEM Gleichrichter. Probiers aus.

MFG
Falk

von Mark S. (kschluss)


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@ Falk Brunner

kennst du zufällig auch einen kleineren Stromwandler ? Da das ganze in 
eine Steckdose soll, sollte es möglichst klein sein.

von Helmut (Gast)


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Bitte Falk, ein Schaltbild wäre schön.
Gruß Helmut

von Falk B. (falk)


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Hier die Schaltung. Nein, ich kenne spontan keinen kleineren 
Stromwandler. Wenn man ihn deutlich kleiner bauen möchte, müsste man auf 
den hochpermeablen, kleinen Ringkern die 100-1000 Windungen aufbringen 
und mit DEUTLICH kleineren Bürdewiderständen arbeiten, so im Bereich 10 
Ohm und weniger.
Im Idealfall nimmt man einen Transimpedanzverstärker, der hat Null Ohm.

Wieviel Ausgansspannung und damit Bürdewiderstand maximal möglich sind, 
kann man leicht mit Formel 4 im Artikel Transformatoren und Spulen 
ausrechnen.

MfG
Falk

von Helmut H. (der_andere)


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Danke, werde ich mal eroieren.
Gruß Helmut

von Mark S. (kschluss)


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so ich hab mir einen kleineren Stromwandler rausgesucht, und würde gerne 
eure Meinungen dazu hören:

EPCOS - B82801B0724A060 - TRANSFORMER, CURRENT, E5, 720UH

von Schaltungswächter (Gast)


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Für Schaltnetzteile, 100kHz laut Spec.
Was soll der bei Dir machen?

von Mark S. (kschluss)


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als stromwandler sodass ich den Strom messen kann.

von Schaltungswächter (Gast)


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Wechselstrom mit 100kHz oder nur 50Hz?

von Mark S. (kschluss)


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Netzspannung mit 50 Hz

von Chris (Gast)


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von Mark S. (kschluss)


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thx, solche stromwandler hab ich auch schon gefunden, nur die sind zu 
groß für mich, hab eine Kreisfläche von 60mm mit einer höhe von ca 30mm.

von Schaltungswächter (Gast)


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Die Talema haben 20,4 x 9,53 mm - passt!

von Falk B. (falk)


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@  Mark S. (kschluss)

>thx, solche stromwandler hab ich auch schon gefunden, nur die sind zu
>groß für mich, hab eine Kreisfläche von 60mm mit einer höhe von ca 30mm.

Dann reichen doch die verlinkten Typen. Muss man halt in Schichten 
bauen. Oben der Stromwandler (liegend), darunter die Elektronik.

MFG
Falk

von Mark S. (kschluss)


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nur mal so am Rande, wäre es möglich den von mir Vorgeschlagenen 
Stromwandler für mein Vorhaben zu verwenden, obwohl er für eine Frequenz 
von 100KHz ausgelegt ist ?

von Schaltungswächter (Gast)


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Nein, leider nicht.
Zu kleiner Kern, zu geringe Permeabilität, ...

von Mark S. (kschluss)


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so ich nehme jetzt den ACME ELECTRIC - AC-1020.

ich werde da dann einen 100 ohm Widerstand verwenden, was laut 
Datenblatt ja gut möglich ist ( da ist die Gerade noch gut linear ). Nur 
sehe ich dass richtig, dass der Strom mindestens 1 A betragen muss ? 
Wenn er doch kleiner ist, kann es da zu abweichungen kommen?

Vo lt per Amp Ratio at 20A for 100 ohm load 0.100 V/A
Vo lt per Amp Ratio at 2A for 100 ohm load 0.097 V/A

verändern sich diese Werte stark wenn der Strom kleiner wird, sagen wir 
mal zb 500...100 mA ?

von Falk B. (falk)


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@Mark S. (kschluss)

>sehe ich dass richtig, dass der Strom mindestens 1 A betragen muss ?
>Wenn er doch kleiner ist, kann es da zu abweichungen kommen?

Gute Frage. Aus dem Bauch heraus würde ich sagen ja, da das Verhältnis 
von Magnetisierungsstrom zu Laststrom ungünstiger wird. Anderersiets 
müsste man den Magnetisierungsstrom mal ausrechnen, um sich Klarheit zu 
verschaffen.
Siehe Transformatoren und Spulen.

MFG
Falk

von Mark S. (kschluss)


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so habe jetzt doch noch einen Stromwandler der meinen Vorstellungen 
entspricht gefunden, und laut datenblatt kann er auch kleine Ströme von 
0,5 A zuverlässig messen:

CSE187L

von Messer (Gast)


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Hallo Zusammen,

ich will auch an einer Steckdose Strom und Spannung messen, um die 
Wirkleistung zu berechnen.

P = Ueff*Ieff*cos(a)


Ich habe dazu eine Schaltung entworfen. Die Bauteile will ich später 
kaufen,
wenn ich weiss, dass sie funktioniert.

Nun möchte ich euch fragen, wer schon Erfahrung mit der Messung des 
Stroms und der Spannung  hat, ob mit der Schaltung die Messung der 
Wirkleistung realisieren kann.

von Lutz (Gast)


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Nimm einen ACS714 o.ä.; braucht man nix selber fummeln.
Sind die anderen nach 15 Monaten Pause sicherlich auch hingekommen ...
Und "die Bauteile später kaufen": Da ist doch nichts besonderes dabei, 
was man nicht sowieso in der Bastelkiste hat.

von Messer (Gast)


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Danke für deinen Tipp,gibt der Sensor positive pulsierende Spannung wie 
in eingefügten Bild und un welchem Bereich liegt bei dem Sensor Vout ?

von Frank K. (fchk)


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Messer schrieb:

> Nun möchte ich euch fragen, wer schon Erfahrung mit der Messung des
> Stroms und der Spannung  hat, ob mit der Schaltung die Messung der
> Wirkleistung realisieren kann.

Es gibt für diesen Zweck passende ICs wie das hier:

http://www.microchip.com/wwwproducts/Devices.aspx?dDocName=en520376

Lade Dir Datenblatt und Appnotes herunter, da steht alles drin, was Du 
wissen musst. Ich empfehle die Lektüre auch, wenn Du den Baustein nicht 
einsetzen willst, denn dümmer wirst Du dadurch nicht, und das Zeugs da 
ist getestet.

Einen großen Vorteil hat diese Lösung. Du bekommst ein SPI-Interface, 
das Du mit Optokopplern oder ADuM-Chips sehr einfach galvanisch 
insolieren kannst, so dass der Mikrocontroller nicht mehr auf 
Netzpotential liegt. Das macht vieles einfacher und ungefährlicher.

fchk

von Frank K. (fchk)


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Messer schrieb:

> ich will auch an einer Steckdose Strom und Spannung messen, um die
> Wirkleistung zu berechnen.
>
> P = Ueff*Ieff*cos(a)

So, dann nochmal eine kleine Quizfrage für Dich:

Gilt die obige Gleichung immer, oder nur für einen Spezialfall?
Wenn nur für einen Spezialfall, für welchen?
Wie lautet dann die Gleichung für den allgemeinen Fall?

fchk

An die anderen Teilnehmer: Psst, nicht vorsagen! "Messer" soll selber 
ins selbige laufen.

von Messer (Gast)


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Es geht ja um die sinusförmige Spannung:)

Und für Allgemeinfall gilt:
Summe( U*I*dt) von t0 bis t1 und mal  1/T, wo T Periodendauer.

von Frank K. (fchk)


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Messer schrieb:
> Es geht ja um die sinusförmige Spannung:)
>
> Und für Allgemeinfall gilt:
> Summe( U*I*dt) von t0 bis t1 und mal  1/T, wo T Periodendauer.

Und Du meinst, dass im Zeitalter von Schaltnetzteilen und Dimmern die 
Ströme und Spannungen immer noch sinusförmig sind.

Wenn Du schon mit Mikrocontrollern arbeitest, arbeite doch einfach mit 
der allgemeinen Formel und integriere die Momentanleistungen einfach 
auf. Dann bist Du auf der sicheren Seite. Aber: Du hast dann auch 
negative Spannungen und Ströme, was aber kein Problem ist.

Der Microchip-Baustein kann Dir auch gleich die Augenblicksleistung 
ausgeben.

fchk

von Lutz (Gast)


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Meinst du die PAC17xx? Auf die Schnelle lese ich da nur was von 0 - 40 
V, also nichts für 230 V.

Messer schrieb:
> gibt der Sensor positive pulsierende Spannung wie
> in eingefügten Bild und un welchem Bereich liegt bei dem Sensor Vout ?

M.w. gibt er bei 0 V die halbe Betriebspannung aus. Bei negativen 
Strömen weniger. bei positiven mehr.

von Lutz (Gast)


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0 A natürlich ...

von Messer (Gast)


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Hallo,

ich habe mir das Datenblatt angeschaut und die Lösung von Microchip mit 
MCP3909 finde super.

Nun habe ich jetzt eine Frage zu Schaltung. Was ist das für ein Element 
TP18
SH Out + und TP18 SH Out - und was macht es da genau?. Welche Rolle 
spielt da ein NC Wiederstand gegen Masse?

von Rufus Τ. F. (rufus) Benutzerseite


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TP steht für test point. SH wiederum steht für shunt, das ist Dein 
Messwiderstand.
Und ein NC-Widerstand ist nicht da, denn er ist not connected, also 
nicht bestückt.

von Messer (Gast)


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Vielen Dank für deine Erklärung Rufus, mit deiner Hilfe bin ich schon 
ein Stückchen weiter gekommen: )

von Messer (Gast)


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Wozu braucht man hier die ganzen Widerstände?
Man hat eine bekannte Spannung von +-325V

von Rufus Τ. F. (rufus) Benutzerseite


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Denk mal über die Spannungsfestigkeit eines einzelnen Widerstandes 
nach.

von Messer (Gast)


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Da bin ich nicht schlau geworden.
Spannungsfestigkeit ist die Spannung, bei der noch Widerstände betrieben 
werden können.Was hat es mit diesen Widerständen zu tun?

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