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Forum: Analoge Elektronik und Schaltungstechnik Mal wieder: hohen Strom und Spannung messen


Autor: Steffen (Gast)
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Hi,
ich bin am überlegen wie ich am besten die Spannung und den Strom an
meiner Autobatterie messen kann.

Die Spannung wird man wahrschinlich über einen Spannungteiler messen
müssen, da Aref max Ub also 5V sein kann. Das müsste doch so
funktionieren?!

Was mir aber kopfzerbrechen bereitet ist die Strommessung. Da beim
starten des Motors ein sehr hoher Strom fliesst kommt ein Shunt nicht
in Frage.
Nehmen wir an es fliessen 50A (eher mehr) mit einem Shunt von 0,082Ohm
ergibt das einen Spannungsabfall von 4,1V. Der Spannungsabfall ist zu
groß und der Shunt würde diese leistung auch nicht vertragen.
Deshalb bin ich auf den Gedanken gekommen den Strom induktiv zu messen.

Es sei denn, ihr habt noch eine Idee oder ich habe einen Denkfehler bei
meiner Berechnung.

Autor: Steffen (Gast)
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Sorry für den doppelten post!

Autor: Alexander (Gast)
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Widerstandsdraht geht vielleicht auch. Da kannst Du ja beliebig geringer
Widerstände einstellen. Induktiv ist aber die erste Wahl. Die DC
Stromzangen funktionieren meines Wissens über einen Hallsensor.

Autor: PeterL (Gast)
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hallo

der Minuspol deiner Autobatterie ist mit einem Metallgeflecht mit der
Automasse verbunden, das kannst du als Shunt verwenden,
ausbauen und mit einem Milliohmmeter den Widerstand  bestimmen
beim Starten fallen dort einige 100mV ab

Peter

Autor: Steffen (Gast)
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Ich hatte mir gedacht einfach ein paar (errechnete) Wicklungen um die
Leitung von der Batterie zu machen, und dann dort einen Shunt
anzuschliessen.

Autor: ...HanneS... (Gast)
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Wie errechnet man eigentlich ein paar Wicklungen für induktive Messung
bei Gleichstrom?

;-)

...

Autor: dicky (Gast)
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du kannst einen dc stromsensor mit hallsensor nehmen. gibt es fertig.
der leiter muss dabei nicht unbedingt unterbrochen werden, denn es gibt
sensoren zum drumherum "klipsen". durch spezielle ringkerne kannst du
das feld so auf den sensor richten, dass der leiter sich innerhalb des
kerns auch etwas bewegen kann.

die die genauigkeit der strommessung bei einem bereich -400 A DC bis
+400 A liegt dabei bei etwa 1 A.

die remanzprobleme sind da schon mit eingerechnet.

Autor: Patric (Gast)
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Allegro hat sehr schöne Hall-Sensoren für diesen Zweck, die eine zum
Strom proportionale Spannung liefern. Ich kann allerdings nicht sagen
was die kosten.

http://www.allegromicro.com/hall/currentsensor.asp

Autor: Steffen (Gast)
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@HanneS
Das ist natürlich etwas Arbeit, dazu müsste ich mich erst wieder in
meine "alten" Unterlagen einlesen. Das Problem dabei ist dass die
magnetischen Feldlinien nicht in einem Winkel von 90° sondern 0° also
parallel zur Messspule verlaufen.

@PeterL

Das mit dem Metallgeflecht ist auch nicht schlecht, aber wie sieht es
mit der Stromrichtung aus? Ich müsste ja die Spannung mit einem OP
verstärken und um die Stromrichtung festzustellen muss der OP
symetrisch versorgt werden. Woher aber nehme ich die negative
Spannung?

@Patric
Diese Hallsensoren sind wahrscheinlich das einfachste aber auch die
teuerste Lösung.

Autor: müllo (Gast)
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Der hohe Einschaltstrom beim Starten liegt (ms...s)- Bereich, sodass ein
robuster Shunt diese kurzzeitige Leistung eventuell vertragen könnte.
Für eine geringe Verlustleistung kannst Du ja den kleinsten Shunt
(<1mOhm) nehmen und die Sache über einen Differenzverstärker (OPV)
weiterverarbeiten. Spannung würde ich über einen Spannungsteiler mit
Hilfe eines Impedanzwandlers (nahezu keine Belastung des
Spannungsteilers) machen.

Beachte: Die Pv- Angaben im Datenblatt werden in der Regel für
Dauerbelastung angegeben, sodass eine kurzzeitige Überlastung nicht zur
Zerstörung führt.

Autor: Reiner (Gast)
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Warum kein Shunt?
http://www.microtherm.de/ (Shunts)

Ich messe mit einem 150mV/100A Shunt problemlos den Starterstrom eines
30PS Bootsdiesel.  Die Shunts sind dauernd 1,2 fach, und für <5
Sekunden
5 fach überlastbar.

Autor: Arno (Gast)
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Warum ein Shunt?
Das Masseband ist ja schon einer.
Du brauchst keine symmetrische Stromversorgung, sondern einen OP, der
am Eingang negativ Rail verträgt. das sind alle OP mit PNP-Eingang und
viele FET-OpAmp. Wenn Du das Masseband nimmst, werden keine
zusätzlichen Verluste eingebaut.
Arno

Autor: Steffen (Gast)
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@Arno
Wie wirkt sich denn eine umgekehrte (negative) Stromrichtung auf den
Ausgang des OP aus? Was habe ich dann für eine Spannung? Negativ kann
sie ja nicht werden. kopfkratz

Autor: Noch ein Steffen (Gast)
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@Steffen
Natürlich kann die Spannungsdifferenz negativ werden.

Für die Erzeugung von negativen Hilfsspannungen gibt es viele
Möglichkeiten: http://www.mikrocontroller.net/forum/read-1-10456.html

Dass mit der "selbstgewickelten Spule" kannst Du bei Gleichstrom
vergessen.

Autor: Schoaschi (Gast)
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Ich hätte da mal eine dumme überlegung,aber vl haut es ja hin. Ich bin
mir zwar nicht mehr ganzs sicher, aber besitzen Autobatterien nicht
eine lineare kennlinie? bessert mich bitte aus wenn dem nicht so ist.

Angenommen sie ist linear, dann könnte man doch zuerst einmal den
innenwiderstand der Batterie ermitteln. Danach braucht man nur noch die
leerlaufspannung messen und halt während dem starten die spannung und
durch die differenz der spannung und durch den widerstand kann man dann
auf den strom kommen.

I =(Uleerlauf-Umomentan)/Ri

das müsste doch theoretisch auch hinhauen oder etwa nicht?

mfg schoasch

Autor: Steffen (Gast)
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@Noch ein Steffen

Wie soll aber die Spannung am Ausgang des OP negativ werden wenn ich
ihn nur mit einer positiven Spannung versorge?

Autor: Stephan Hochberger (Gast)
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Der Strom wird dann negativ wenn die baterie geladen wird...

Autor: Steffen (Gast)
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???
Was meinst du damit? Klar fliesst der Strom dann in die andere
Richtung. Dadurch ergibt sich am Shunt auch eine umgekehrte (negative)
Spannung.
Die Frage ist, was beim OP am Ausgang dann ansteht!?

Autor: Arno (Gast)
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Du brauchst keine negative Betriebsspannung. OpAmp mit PNP- Eingängen
vertragen eine gewisse Spannung unterhalb der negativen Versorgung. Du
baust ja einen Differenz- oder Instrumentationsverstärker, der Dir dann
auch die Spannung auf einen bestimmten Pegel umsetzt.
Dann hast Du bei 0 Strom die Grundspannung und dann entsprechend höhere
oder niedrigere Werte bei Stromverbrauch oder Laden.

Autor: Colossus (Gast)
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Hallo

Zum Thema: Sehr große Ströme messen.

Vergiss den Shunt und das ganze Hall Sensoren Zeug.

Es gibt Geräte, mit denen man einen Prüfling auf die VDE-Bestimmungen
hin testet. Dieses Geräte sieht z.B. so aus.

http://www.mercateo.com/p/115-911782/Pruefgeraet_V...

Ein Teil dieser Prüfung sieht die Widerstands Messung des
Neutralleiters vor, der ja allgemein sehr niedrig sein sollte.

Deshalb besorge dir irgendwo ein Gerät (beim Elektriker ausleihen) und
messe an zwei beliebigen Messpunkten. Der Widerstand ist dann bekannt
und die darüber abfallende Spannung kann man später ausmessen.

Ist einfacher und macht nicht sehr viel Aufwand.

Autor: Reiner (Gast)
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@Arno
Warum ein Shunt?  Ich dachte Steffen will Strom messen und nicht
schätzen.  Ich schlage vor, den Temperaturkoeffizienten von Kupfer
nachzuschlagen und dann festzustellen wie groß der Fehler für eine
Temperaturbereich von -25° bis +60°C wird.  Darüber hinaus ist der
Anschluß der Meßleitungen an das Masseband nicht ganz trivial.  Darum
ein Shunt, der bei 100A 150mV Spannungsabfall verursacht.

@Steffen
Für die Messung eignet sich ein MAX472 sehr gut.  Die Stromrichtung
wird über ein Flag angezeigt, und der Ausgang des MAX472 kann direkt
den ADC ansteuern. (Rg = 150 Ohm, Rout = 5 KOhm,
Shunt (Rsense) = 1,5 mOhm)

Reiner

Autor: Steffen (Gast)
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Also hab mich gestern nochmal hingesetzt und mir eine Schaltung
einfallen lassen. Wenn ich einen nichtinvertierenden und einen
invertierenden Verstärker verwende, habe ich je nach Stromrichtung an
einem der Verstärker ein Ausgangsignal. Dann bräuchte ich nur zwei ADC
Eingänge, einen für die positive und einen für die negative
Stromrichtung.

Der MAX472 wäre natürlich auch eine Lösung (funktioniert so ähnlich wie
meine Schaltung).

Jetzt stellt sich natürlich nur die Frage was man als Shunt nehmen
soll. Die Massebandmethode erfordert ein sehr präzises Messgerät um den
Widerstand zu ermitteln.
Ein Shunt wäre da einfacher.

Wo bekomme ich denn günstig so einen Shunt?

Autor: müllo (Gast)
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Außerdem kann man einen OPV als Differenzverstärker mit einem DC-Offset
beaufschlagen

z.B.
- OPV-Betriebsspannung: +10V gegen Masse
- einen Eingang auf +5V legen
- max. Strom über Shunt festlegen und dementsprechend Verstärkung
wählen, dass Du innerhalb der Restspannung (hier ca. 4V...4,5V)
bleibst
--> je nach Beschaltung bringt der OPV 9V...9,5V bei max. Last
--> 1V...0,5V bei max. Ladung

Viele Grüße
müllo

Autor: PeterL (Gast)
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@steffen

die bestimmung des Widerstandswertes des Massebandes ist einfach,
alle elktrischen verbraucher ausser abblendlicht aus.
abblendlicht = 2x50W + 4x 4W(Standlicht) = 116W
spannung über einer lampe messen, und spannungsabfall über dem
masseband messen und ein wenig ohmsches gesetz ;-)
ein zusätzlicher shunt ist ausserdem ein nicht unbeträchtlicher
eingriff in die fahrzeugelektrik und kann sogar mit einer zerstörung
eines steuergerätes enden (>1000€)

Autor: dds5 (Gast)
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Wurde zwar weiter oben schon erwähnt aber nochmal zur Erinnerung:
Cu (Masseband) hat einen TK von +0,39% pro Grad C, da hat man gleich
noch ein Temperaturmessgerät mit gebaut.

Dieter

Autor: Steffen (Gast)
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@PeterL

Keine Angst, an dem Auto gibt es noch kein Steuergerät was kaputt gehen
könnte. ;-)
Aber wieso sollte der Shunt überhaupt was ausmachen? Es sind doch nur
ein paar Milliohm!

Autor: Steffen (Gast)
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...Masseband, ja oder nein...
Die Shunts sind ja leider etwas teuer und bestehen zum Teil auch aus
Kupfer...
krübel

Autor: Arno (Gast)
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Wenn die Strommessung sowieso mit einem Controller ausgewertet wird,
dürfte ja wohl eine Temperaturkorrektur kein Problem sein.
Zum Kalibrieren wird ein Strommessgerät im 20A-Bereich am Pluspol
eingeschleift und dann mit einigen angeschalteten Verbrauchern bei
möglichst hohem Strom kalibriert.
Ausserdem brauchst Du keine 2 ADC-Eingänge für die Strommessung sondern
nur einen, wenn die Nullinie in der Mitte des Wandlungsbereichs
verläuft.
Oder Du nutzt eine Umsetzung in Wert und Vorzeichen.
Als Sensorverstärker kannst Du ja vielleicht einen fertigen Stromsensor
zum Masseband parallelschalten

Autor: Benner Rebekka (Gast)
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Ich mache ne Ausbildung in Bonn als Informations Elektronikerin und soll
für die Medienwissenschaftler hier eine Antennenleitung messen....???
Was soll ich denn da messen....wahrscheinlich denkt man jetzt
Mmm...kann nur ne Frau sein ..ist auch so...und ich wäre Euch die Ihr
es vieleicht besser wisst als ich ...zu größtem Dank verpflichtet wenn
ihr mir helfen könntet.
Also da hängt eine Antennenleitung und ich soll messen ob man diese
nutzen kann.....
Frage: Womit soll ich messen , Multimeter?
       Was muss ich messen , Spannung ,Pegel ????
       Und wie hoch muss die gemessene "Einheit" denn sein?

So falls irgendwer was mit meinen wahrscheinlich dämlichen Fragen
anfangen kann Bitte helft mir ...;o)

Autor: tex (Gast)
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Wäre nett wenn Du einen eigenen Thread aufgemacht hättest, statt einen
bestehenden zweckzuentfremden.
Die Frage ist natürlich wozu man die Antennenleitung nutzen möchte
terrestrisches Fernshen, Kabelfernsehen, analoges oder digitales
Fernsehen, Daten, Video-Signal übertragen ... im Prinzip geht auch eine
Glühlampe am Ende, auch wenn das für eine Antenenleitung ungewöhnlich
ist.
Frage 2 woher wissen wir dass es eine Antennenleitung  (75 Ohm) ist?
War da mal ein Fernseher dran oder hängt ein rundes Kable aus der Wand?

Kommen wir zum Kern der Frage.
Antennesignale misst man mit eine Pegelmessgerät, auch
Antennenmesskoffer genannt, was einen Rückschluß auf die Größe zuläßt
und die Einheit ist dBµV
Alles was unter 65dbuV liegt und über 90, ist schlecht und natürlich
musst du es für jeden Fernsehkanal einzeln messen, also ARD, ZDF .....

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