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Forum: Mikrocontroller und Digitale Elektronik Stromüberwachung


Autor: Markus Wössner (Gast)
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Hallo Zusammen,

ich versuche für ein Hausautomatisierungprojekt einen Stromsensor zu
bauen, der erkennen soll, ob ein Rolladenmotor auf den Endschalter
aufgelaufen ist (und somit keinen Strom mehr "zieht").

Idee ist folgende (nicht vollständig auf meinem Mist gewachsen):
(Bild anbei)

In den 230V Stromkreis wird eine Parallelschaltung aus:

a) 1 Diode
b) 2 Dioden antiparallel
c) einem 100 Ohm Widerstand

eingebaut.

An dieser Schaltung sollte in einer Halbwelle ca. 1 bis 1,4 an der
anderen Halbwelle ca. 0,5 bis 0,7 V abfallen.
Die "positive" Halbwelle sollte ausreichen, daß der Optokoppler OK1
Strom fließen lässt, dieser Stromfluss wird über den Transistor T1
verstärkt und zieht somit den Kollektor auf GND.

Während der "niedrigeren" Halbwelle fließt kein Strom, diese Zeit
wird durch den Kondensator überbrückt, der den Stromfluss durch T1
aufrechterhält.

Ich hätte gerne Eure Meinung zu dieser Schaltung, insbesondere bin ich
mir nicht sicher, ob R3 eventuell entfallen kann, bzw. ob ein 1206 SMD
Widerstand an dieser Stelle ausreicht (der zu überwachende Verbraucher
hat max. 250 W Leistung).

Grüße,
M. Wössner

Autor: A.K. (Gast)
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Der sicherste Weg einen Optokoppler zu grillen. Mit oder ohne R3.

Wenn die Durchflussspannung von D1+D2 unter der Durchlassspannung des
Optokopplers liegt, tut sich nichts, weil die LED keinen Strom kriegt.
Liegt die Spannung drüber, ist der Koppler sehr bald über'n Jordan.
Nichts in dieser Schaltung sorgt beim Koppler für einen kontrollieren
LED-Strom.

Sind das mit Absicht Schottky-Dioden? Dann stehen die Chancen des
Kopplers sehr gut, nur messen wirst Du nichts.

Autor: Markus Wössner (Gast)
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Um die Dimensionierung mache ich mir auch noch Sorgen :-)
Hatte vor das ganze mit relativ niedrigen Diodenstrom zu betreiben, da
der Transistor auf der "sekundärseite" ja nochmal verstärkt.
Deswegen auch R15, um den Strom absenken zu können.

Es sind "präventiv" Schottkys eingezeichnet, eventuell würde ich
"normale" SI oder gemischt Schottky/SI Dioden verwenden.

Hab das mal mit einer LED versucht, sah ganz gut aus.
Naja...

Hast du eine Idee wie man es besser machen könnte ohne auf die
Galvanische Trennung zu verzichten?
78L05 als Stromregler einschleifen?

Gruß,
Markus

Autor: TravelRec. (Gast)
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Vorwiderstand vor dem Optokoppler wäre ratsam. Die Stromaufnahme des OK
sollte unter 10mA bleiben (worst case). Auf keinen Fall würde ich die
galvanische Trennung weglassen. Es gibt als Alternative auch
Stromwandler auf induktiver Basis. Am Ausgang erscheint dann eine
Wechselspannung die proportional zum Strom im Hauptstromkreis ist.
Diese müßte dann verstärkt und gleichgerichtet werden. Dafür sparst Du
die Schottkydiodengeschichte und das Ganze ist sicherer. Guck mal beim
großen C nach Stromwandler.

Autor: Markus Wössner (Gast)
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Stromregler wird nicht gehen, der Spannungsabfall wäre zu groß...

Habe gerade nochmal nachgerechnet - 30 Ohm Vorwiderstand und die Sache
sollte mit 2 normalen Si Dioden (MURS260) funktionieren...

An der MURS260 fällt max. 1,2V ab.

Der Optokoppler benötigt zwischen 1,1 und 1,25V und verkraftet
allerhöchstens 50mA. Der Widerstand sollte ihn ausreichend schützen.

Damit bin ich jetzt recht zuversichtlich.
Gibt es weitere Einwände?

Autor: TravelRec. (Gast)
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Ähem, ich sagte nicht Stromregler, sondern Stromwandler; das sind so ´ne
Art eingegossene Ringkerntrafos mit einer Hochstromspule und einer
Sekundärspule, von der aus Du die Wechselspannung abgreifen kannst. Da
gibt es auf der Primärseite so gut wie gar keinen Spannungsabfall und
auf der Sekundärseite kannst Du genügend hoch verstärken...

Autor: Markus Wössner (Gast)
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@TravelRec:

Ist schon klar, ich bezog mich auf mein Antwortmail an A.K.
Ich weiss schon was ein Stromwandler ist.

Nachteil: Relativ groß und teuer. Wenn ich den Strom wirklich messen
wollte würde ich eventuell einen nehmen, aber es geht bei mir
schließlich nur um die Information an/aus für einen mehr oder weniger
bekannten, durchaus handfesten Strom (ca. 0,25 bis 1 A)

Aber trotzdem danke für die Erläuterung.

Autor: A.K. (Gast)
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Bin kein Experte für Spulen, aber sollte sich so ein Stromwandler nicht
problemlos selber basteln lassen?

Autor: Markus Wössner (Gast)
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@A.K.

Doch, sicher.
Die Spule ist auf jeden Fall relativ aufwändig und groß.

Hast du noch weitere Bedenken gegen meine Schaltung, wenn der
Vorwiderstand am OK anstelle von 0Ohm mit 30 Ohm bestückt wird?

Autor: tsetse (Gast)
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Wenn Du parallel zu den Dioden noch einen guten Kondensator (ca. 0,1µ)
schaltest, halten die Dioden (gerade bei einer induktiven Last) länger
(Sie brauchen eine gewisse Zeit, bis sie leitend werden).
R15 brauchst Du unbedingt, da der Diodendrop stomabhängig weit über 2
Volt werden kann.
Wenn parallel zum Schalter des Motors ein RC-Glied liegt, mußt Du evtl.
den 100 Ohm kleiner machen, damit der OK nicht schon durch den RC-Strom
aktiviert wird.

Eine Sicherung vor den Dioden kann auch nützlich sein.

Viel Glück!

Autor: A.K. (Gast)
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Hast Du mal die Leistung der Dioden betrachtet? Bist haarscharf an der
Grenze des Zulässigen, was aber heisst, dass die Dinger brandheiss
werden.

Ein blockierter Motor wird die Dioden wahrscheinlich erlegen. Ein
normale Sicherung mag vielleicht dem Motor retten, nicht aber die
Dioden.

Anonsten würde ich das ganze so dimensionieren, dass bei allen
Toleranzen nicht über 30mA rauskommen. Also mindestens 47 Ohm. Viel
Sekundärstrom braucht der Koppler ja nicht zu liefern.

Autor: A.K. (Gast)
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Wobei... wenn Du Glück hast, lötet sich bei Überlastung eine Diode
selber aus und trennt (nur ist dann naturlich der Koppler im Eimer).

Ich hatte mal einen Fall, in dem ein TO220-Transistor sich ein paar Mal
von seinem Anschlusskabel trennte. Das gab erst etwas Spott bzgl. meiner
Lötkünste, weshalb ich dann den Kollegen ranliess. Der war gleich drauf
ruhiger, weil es die zyklische Impulsbelastung war, die die Verbindung
entlötete.

Autor: Markus Wössner (Gast)
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@tsetse:

AFAIK schalten die Dioden innerhalb wenige ns um.
Damit sollte das eigentlich nicht nötig sein.
Aber vielleicht ist das ja auch dei Existenzberechtigung von R3 (die
ich seither angezweifelt hatte)...

@AK:

Mittlerweile sind da MURS260 geplant, 600V/2A. Die sollten mit dem
Strom eigentlich gut klar kommen (hoffe ich). Die Dinger halten im
Impuls 35A aus - damit sollte dann hoffentlich die 16A Netzsicherung
fliegen bevor Schlimmeres passiert...

Außerdem geht es um Rollade/Jalousiemotoren. Die haben aus
Sicherheitsgründen Rutschkupplungen, die das Problem übergroßer
Stromaufnahme verhindern sollten.

Autor: A.K. (Gast)
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35A für eine Periode bei 60Hz, ja. Merksatz: Der Halbleiter schützt die
Sicherung. Nicht umgekehrt. Halbleiter sind tot bevor eine normale
Sicherung reagiert.

Meiner Lesart des Datasheets nach hat die MURS260 ohne besondere
Kühlmassnahmen ein thermisches Limit von 1A avg.

Autor: A.K. (Gast)
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Zur Klarstellung: Sicherungsautomaten oder Haushaltsschmelzsicherungen
sind dazu da, Brände zu verhindern. Sie sollen verhindern, dass bei
Kurzschluss oder Überlastung Schaden durch Kabel- oder Gerätebrand
entsteht. Sie sind in keiner Weise dazu ausgelegt, die Elektronik eines
auslösenden Gerätes zu schützen.

Autor: Markus Wössner (Gast)
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Bei der MURS260 steht "average rectified forward current 2A@TL=125°C
Das Diagramm sagt nach meiner Lesart ebenfalls aus, daß bei einem
Rechtecksignal bis 120°C Gehäusetemperatur 2A zulässig sind.
Interpretiere ich da etwas falsch?

Wegen der Sicherungsautomaten:

Mit "Schlimmerem" meinte ich Feuer :-)
Schon klar, daß die Elektronik dabei massiv leidet bzw. stirbt.

Autor: A.K. (Gast)
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Yep, da habe ich irgendeinen Käse gesehen. Aber dein Wert stimmt auch
nur, wenn die Temperatur der Anschlusspads entsprechend begrenzt wird,
also hinreichend Kupferfläche vorhanden ist.

Autor: Markus Wössner (Gast)
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Die Frage wäre, um wieviel Grad sich ein SMB Gehäuse an Luft aufheizt,
wenn es eine Verlustleistung von ca. 1 W "verbraten" muss.

Naja, die Frage lässt sich so ad hoc wohl nicht beantworten...

Bin aber guter Dinge :-)

Autor: TravelRec. (Gast)
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Also ich weiß nicht, daß riecht mir alles schon sehr nach Ampere. Auch
höre ich zum ersten Mal von Rutschkupplungen in Rolladenmotoren. Da ich
aus der Fenster/Rolladenbranche komme, habe ich noch keinen solchen
verbaut. Die Motoren die ich kenne, haben eine Rastkupplung, die in
Abwärtsrichtung "rutscht", falls etwas im Wege ist, damit der
Rolladen nicht irgendwan verkehrt herum aufwickelt oder ´nen Knoten in
die Lamellen macht. In Aufwärtsrichtung faßt die Kupplung
kraftschlüssig. Ist vergleichbar mit einer Fahrrad-Hinterradnabe ohne
Rücktritt. Ein Blockieren des Motors in Abwärtsrichtung ist eher
unwahrscheinlich, in Aufwärtsrichtung jedoch durchaus möglich. Einzige
Motorsicherung ist ein Bimetall-Thermoschalter, der Überhitzung
verhindert. Der Motor knört also noch ´ne ganze Weile, bevor er sich
abschaltet. Dabei nimmt er zwar keine 16A auf aber 2A bestimmt (je nach
Modell). Das dürfte Deine Dioden in die ewigen Jagdgründe schießen. Wenn
Du jetzt einen kleinen Schalenkern mit 2-Kammer Spulenkörper nimmst, 1
Kammer mit 10 Windungen 1,0 CuL bewickelst und die andere mit 100
Wicklungen 0,3 CuL, dann hast Du doch schon einen tollen Stromwandler.
Größe gerade mal 13mm Durchmesser bei 7mm Höhe, dazu noch die passende
Verstärkerschaltung mit Überspannungsschutz in SMD, wird kaum größer
als ´ne Streichholzschachtel, das Ganze.

Autor: Unbekannter (der echte) (Gast)
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Ich hab jetzt nicht den kompletten Thread gelesen.

Wenn's nur um einen Schätzwert für den Strom geht wär doch ein
Stromsensor auf Hallbasis evtl. eine Option.

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

Die Teile liefern eine zum Strom proportionale Spannung.

Autor: Markus Wössner (Gast)
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@TravelRec

Mist - ich habe immer Rolladen geschrieben und Jalousie gemeint.

Ich bin einfach nur davon ausgegangen, daß bei den Jalousien das
maximale Motordrehmoment irgend wie begrenzt werden muss.

Wie ist das bei den Jalousien gelöst?

Autor: Markus Wössner (Gast)
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@Unbekannter (der echte)

Danke, das habe ich auch schon geprüft.
Die Hallsensoren, die ich bei Reichelt gesehen habe benötigt nach
meinen überschlägigen Berechnungen bei diesem Strom auf jeden Fall eine
gewickelte Spule um auszulösen. Dann kann ich gleich einen Stromwandler
nehmen.

Autor: OldBug (Gast)
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...dann nimm halt einen HAL-Stromwandler %D

Autor: Markus Wössner (Gast)
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Bitte?

Autor: AxelR. (Gast)
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>..z.B. http://www.allegromicro.com/hall/currentsensor.asp

wer verteibt die in Deutschland?
Brauche einen für 50-80Amps. Es wird wahrscheinlich bei einem bleiben.

Danke

AxelR.

Autor: OldBug (Gast)
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Da müsste es eigentlich Samples von geben, habe damals jedenfalls welche
bekommen.

Autor: Unbekannter (der echte) (Gast)
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Ich glaub Spoerle ist der Distri.

Autor: Markus Wössner (Gast)
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@TravelRec

Du bist ja quasi vom "Fach":

Ich habe mittlerweile eine bessere Lösung gefunden.
Da es sich um Rolladen/Jalousiemotoren handelt und diese scheinbar
immer sog. "Kondensatormotoren" haben, kann man die Spannung zwischen
dem "UP" und dem "DOWN" Anschluss messen. Wenn dort bei angelegter
Betriebsspannung an einem der beiden Anschlüsse ca. 350V anliegen, ist
der motorinterne Endschalter noch geschlossen (und der Motor läuft).

Damit hat sich mein Problem erstmal gelöst :-)

Danke für die Anregungen!

Autor: AxelR. (Gast)
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Problem gelöst - fein.
Ich habe bei Spoerle je 2x
ACS750SCA- 50 Spoerle Best.Nr.: 171183.0
ACS750SCA- 75 Spoerle Best.Nr.: 171184.9
ACS750SCA-100 Spoerle Best.Nr.: 171185.7

bestellt.

Ist fürs GoKart (fährt schon, nur die Strombegrenzung funzt nicht)

Danke für den Tip
AxelR.

GoKart? Hier:->
http://www.mikrocontroller.net/forum/read-1-194331...

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