Ich habe folgendes Problem: ich soll für meinen Bruder eine Energieanzeige für den Bleiakku seines Bootes bauen. Mit dem Bleiakku wird ein Elektromotor angetrieben. Der Motor sieht in etwa so aus: http://www.yatego.com/marine-discount/p,4392f237c3338,4379a98b368546_2,elektro-bootsmotor-rhino-vx-34-bis-1100-kg Nun gibts ja zwei Varianten, die Restenergie zu ermitteln: 1. die Spannung 2. Stromzähler Wenn ich die Spannung messe, dann muss ich doch die Leerlaufspannung messen, oder? Das wäre natürlich ungünstig, da ja dann zum Messen immer der Motor abgestellt werden müsste. Außerdem soll die Methode sehr ungenau sein. Weiß jemand, wie ungenau das ist? Deshalb dachte ich, ich zähle den Strom. Da seh ich nun folgendes Problem. Ich würde normalerweise den Strom jede Sekunde einmal messen. Aber der Motor hat verschiedene Fahrstufen. Da da irgendwas von Impulstechnologie steht, nehme ich an, die Fahrstufen werden per PWM realisiert, oder? Wenn ja, dann wird die Strommessung doch aber ein Problem. Ich messe ja nur kurz, ein paar ms, pro Sekunde. Dadurch bekomme ich ja einen total falschen Wert für den Energieverbrauch. Wäre es sinnvoll, mit einem OPV einen Integrator zu bauen, eine Sekunde aufzuintegrieren, dann den Wert messen und dann den Integrator zurückzusetzen? Wenn ja, wie? Außerdem dachte ich daran, zum Strom messen einen shunt von ca. 10mOhm direkt als Leiterbahn auf der Platine zu integrieren. Könnte es dabei Probleme geben? Grüße, Bri
Für eine echten Wirkleistungsmessung müßten Strom und Spannung mit einem Analogmultiplizierer gemessen werden, das gilt wenn der Verbraucher stark induktiv oder kapazitiv ist. Für PWM müßte ein "echter Effektivwert"-IC wie der AD536/636 u.a. von www.analog.com richtig sein
ähm... so kompliziert muss es nicht sein... ich schätze mal die frequenz der pwm ist nicht über 1khz.. sample mit 10 khz strom und spannung und multiplizier die werte.. fertig ist dein effektivwertmesser ;) ich würd mir dazu 2 billige 8bit adcs zulegen .. die müssen nur gleichzeitig die messung starten und fertig... im frontend noch einen differenz-verstärker und einen spg-teiler für die betriebs-spg.. dann noch einen gepufferten tiefpass und noch etwas software :) 8bit sollten für die aufgabe auch reichlich genug sein.. ist ja sowieso ein schätzeisen weil du nicht weist wieviel energie wirklich im akku ist :) 73
1khz pwm für en emotor ... ist das nicht en bissl wenig, und laut ohne filter dahinter
Spannung messen ist sicher ungenau und das Resultat hängt vom Zusatnd des Akkus ab. Eine Energiezählung kann man auch mit einem uC machen. Man "sampelt" über den ADC z.B. 100 mal (oder mehr) pro Sekunde die Spannung und den Strom und summiert es über die Zeit auf. Damit erhält man recht genaue Angaben über die verbrauchte bzw. in den Akku hineingegebene Energie. Das gibt aber schom mehr als ein paar Nachmittage Entwicklungs- und Programmierzeit! Einen Shunt von nur 10mOhm ist machbar, aber problematisch. Nur leichte Toleranzen beim Ätzen und Löten können prozentual grosse Anderungen des Widerstands verursachen. Auch der Spannungsabfall ist so gering, dass er nur schwierig und ungenau zu messen ist (es sei denn, du hast wirklich sehr hohe Ströme). Sonst lieber ein paar mV mehr Spannungabfall über dem Shunt... :-) Gruss rayelec
PWM Rückwirkung glätten ...Stromfluss (via Spannungsabfall und passenden Geber) in Impulse umwandeln (geht auch mechanisch) und dann nur diese zählen vgl. Durchflussmesser KFZ aber egal was ich mache ich bekomme nur den Verbrauch aber nie den Rest heraus .... http://de.wikipedia.org/wiki/Akku Messen der Säuredichte - Umsetzung der mechanischen Tankgeberidee im Akku ;-) http://de.wikipedia.org/wiki/Akku
Da hab ich ja die hälfte vergessen. Habe letzte Woche das gleiche Problem gehabt. Ein PWM-Wechselrichter für eine ASM. Vergleich verschiedener Messgeräte für Spannung ergab das nix was günstig ist funktioniert, und das teure auch nicht. Digitale Messgeräte von Conrad haben ein leichtes Kribbeln von 0.4Veff versprochen.Tatsächlich Umax=450V. Teurere digitale haben zwar was angezeit, war aber alles Hausnummern. Analoge Messgeräte haben die Hälfte der Spannung angezeigt. Letztendlich kam dann das Signal von der PWM Steuerung im Gerät selbst.Es war zum Glück ein Messpunkt vorgesehen. Externe Messgeräte haben alle versagt.
Wenn man die Anzeige über eine Zählung des Stroms macht, dann ist nur der gemessene Strom und nicht die Leistung entscheidend. Auf eine Messung der Spannung kann man also leicht verzichten. Für die Strommessung würde ich einen OPV zur Verstärkung und danach einen Tiefpass verwenden. Durch den Tiefpass werden Schwankungen des Stroms durch die PWM Regelung ausgefiltert. Dann reichen ein paar Messungen pro Sekunde, um die entnommene Strommenge mit hinreichender Genauigkeit zu berechnen. Wenn das Gerät kalibriert wird (Vergleich des gemessenen Stroms mit einem Multimeter), dann spricht eigentlich nichts gegen einen Shunt Widerstand direkt auf der Platine. Wenn man den Ladezustand des Akkus anhand der Spannung beurteilen will, dann ist die Messung mit einer definierten Last (z.B. 50 W Halogenlampe) sinnvoll. Wenn die Last ausgeschaltet wird, braucht der Akku nähmlich einige Zeit, bis die volle Leerlaufspannung erreicht wird. Dieser Effekt kann durch eine definierte Last, die für die Messung kurz angeschaltet wird, vermieden werden. Eine Messung bei laufendem Motor ist nicht sinnvoll, da der Motorstrom und damit der Spannungsabfall am Innenwiderstand des Akkus nicht konstant ist.
Also, du darfst auf keinen Fall die Leerlaufspannung messen, weil wenn der Akku defekt (Stichwort: Bleiakku; tiefentladen; ...) misst du im Leerlauf deine z.B. 12,5V aber unter Last bricht dir die Spannung zusammen. D.h. miss die Spannung unter Last, nur so weisst du, wie "gut" der Akku noch ist. Da du/dein Bruder für diese Art von Motor einen Bleiakku nimmst, darfst du diesen nicht in den Tiefentlade-bereich fahren (bei 12V Nominalspannung wären das unter 11V (eigentlich ca. 10,5V)) Resultat: schenk dir die Strommessung, miss die Spannung. Je weiter die Spannung unter Belastung unter 12V fällt um so schlechter ist deine Batterie / Restkapazität. ;-)
Hallo! In Elektrostaplern mit Blei-Akku´s wird der Ladezustand über die Last-Spannung ermittelt. Anzeige per Leuchtbandanzeige, beispielsweise LM3914. Sehr einfach, sicher und kostengünstig.
Diese Schaltung könnte auch als Basis dienen. Die bestimmung der entnommenen Ladungsmenge ist wesentlich genauer als Messverfahren über die Spannung. http://www.elv-downloads.de/service/manuals/Stromverbrauchsanzeiger/28577-Stromverbrauchsanz.pdf
Der Ladungsmenge muss wegen der PWM-Steuerung nur in der On-Phase des Signals gemessen werden. Q=I*delta t!!!
Bei der Strommessung und Auswertung muss man bei Bleiakkus auch darauf achten das die angegebene Kapazität des Akkus nur beim 10-Stunden-Strom stimmt. Z.B. 50Ah ist 5A 10 Stunden, entnimmt man aber 50A so hat man nur etwa 60% der Akkukapazität zur Verfügung also nur etwa 36 min. Genaue Daten muss man dem Datenblatt des Herstellers entnehmen. Wenn man also den Strom misst zur Ermittlung der entnommenen Ladungsmenge muss man auch diesen Aspekt in die Berechnung einfließen lassen.
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Danke für eure Tips. Ich hab mir jetzt mal die genauen Daten des Motors rausgesucht: Fahrstufe 1: 8A Fahrstufe 5: 30A (50A bei dem größten Motor der Baureihe) 30A ist schon ganz schön viel. Ich glaub das mit dem shunt auf der Platine ist keine so gute Idee. Vielleicht sollte ich lieber ein Stück Kupferkabel nehmen? (bzw. an das vorhandene Kabel 2 Drähte anlöten?) Ich denke mal, der shunt sollte nicht größer als 1mOhm sein, um die Verlustleistug über den shunt so gering wie möglich zu halten. Bei 1mOhm wäre die Verlustleistung bei 30A ja schon 0.9W. Im Anhang könnt ihr meinen ersten Entwurf sehen. (Ich hab eine Schaltung, die zum Messen von Strömen über kleine Kupferflächen auf Leiterplatten in einem Galvanikbad gedacht war, für meine Zwecke modifiziert.) Der INA118 ist ziemlich teuer (8 Euro!). Ist hier ein Instrumentenverstärker sinnvoll? Wenn ja, kennt jemand einen billigeren, den es auch bei Reichelt gibt? (Ich hab bei der Suche bei Reichelt nur einen für 5 Euro gefunden.) MfG, Bri
Glaubste nicht, dass das aufsummieren der Ströme nicht ungenauer ist als ne (gut geeichte) Spannungsmessung? Außerdem verlierste bei ner Spannungsmessung fast garnichts an Energie. Einmal Spannung messen, wenn Batterie frisch geladen und Motor eingeschaltet mit 100% und dann, wenn man glaubt, dass die Batterie langsam den Geist aufgibt (so 11,0V). Und wenn man will, Akku mit bemessenen Strom auf die Hälfte entladen und da unter Belastung nochmal die Spannung messen. Das wäre meiner Meinung nach genauer als das aufsummieren bei einer PWM.
Bis jetzt hab ich immer gelesen, dass die Spannungsmessung die ungenaueste Methode ist. Wenn du dir mal die Entladekurve eines Bleiakkus anschaust, dann siehst du, dass es mit Spannung messen an drei Punkten nicht einfach getan ist: http://www.taunus-biker.de/~mdvp/Bat/Batterie.pdf Die PWM sollte bei meiner Schaltung kein Problem sein, da hinter dem ersten Verstärker ein Tiefpass folgt. Ich werd das gleich mal mit spice simulieren.
Strom kann man mit Hallsonden messen ohne Verlust ist nur so. ein Tip
Also ich hab das mit dem Tiefpass simuliert, das geht. Das mit dem Hallsensor ist ne gute Idee. Da werde ich mal bei google suchen.
Wie wäre bei der Strommessung mit einem LEM? zB. LA 55-P, der kann bis 50A messen und du hast keine Probleme mit Shunts und dergleichen. Einzig allein du mußt eine bipolare Versorgungsspannung für das Ding bereitstellen (2x12-15V), die Messung geht über den Spannungsabfall an einem Lastwiderstand von 100Ohm gegen Masse (also supi für den AD eines uC.
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Hi! Ich hätte hier noch einen neuen LF205-S/SP1 incl. Anschlussstecker. Wolle mal damit was bauen, ist aber nichts daraus geworden. Dieser kann sorgar Ströme bis 200A erfassen! Kostet neu etwa 50EUR! Würde ihn dir für 25EUR überlassen - Interesse? Schick mir eine Mail, falls interesse besteht! Schöne Grüße
Allegro verkauft ebenfalls Stromsensoren - aber auf Hall-Effekt-Basis. Die Dinger gibt es in zahlreichen Ausführungen: http://www.allegromicro.com/hall/currentsensor.asp Mit dahintergeschaltetem AD-Wandler kann man sich damit ganz einfach eine Strommessung realisieren. Vgl. dazu auch den Artikel "HiBox digitaler Spannungs-,Strom- und Leistungsmesser" in Funkamateur 5/06.
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