Forum: Analoge Elektronik und Schaltungstechnik Oszilloskop für Leistungsmessstand


von Johannes S. (firefield)


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Hallo,

ich bräuchte mal einen kleinen Rat.

Ich möchte bei einer Festplatte für meinen Blog die Stromkennlinie für 
5V und 12V beim Startvorgang und im Idle aufzeichnen.
Ich bin zwar Techniker für Elektrotechnik, komme aber aus höheren 
Leistungsbereichen. Zumindest über Grundkenntnisse der Analogtechnik 
verfüge ich.

Meine Idee war zuerst ein 4Ch Oszilloskop mit zwei Stromzangen zu 
benutzen. Bei einem Budget von 1000€-1500€ fällt das leider aus.

Ich denke ein 4Ch Oszilloskop ist da auf jeden Fall drin und zur 
Strommessung ICs welche den Strom an einem Messwiderstand in Spannung 
umwandeln. Haut das hin?

Welches Oszilloskop mit 4 Kanälen (Klassisches Gerät aber mit digitaler 
Aufzeichnung, ich drehe lieber an Schaltern, als irgend ein USB Kästchen 
anzuschließen) wäre zu empfehlen?

Was muss noch in die Messschaltung mit rein? (Evtl Dioden oder ähnliches 
zum Schutz?)

Viele Grüße,

Johannes

von olibert (Gast)


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Johannes S. schrieb:
> Welches Oszilloskop mit 4 Kanälen (Klassisches Gerät aber mit digitaler
> Aufzeichnung, ich drehe lieber an Schaltern, als irgend ein USB Kästchen
> anzuschließen) wäre zu empfehlen?

Was meinst mit klassischen Geraet? Ein analoges Oszilloskop mit Roehre 
und vier Kanaelen? Baut keiner mehr, da keine Nachfrage. DSOs sind 
Standard und haben analoge Oszilloskope fast vollstaendig verdraengt.

Ich wuerde das Rigol DS1054Z empfehlen. Es ist ein bewaehrtes Geraet mit 
4 Kanaelen und ist locker in deinem Budget.

von Anja (Gast)


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Hallo,

welche Ansprüche hast Du an Speichertiefe (Aufzeichnungsdauer), 
Abtastrate und Bandbreite?

Es gibt auch günstige DC-taugliche Stromzangen, allerdings halt nur ca 
20 kHz Bandbreite z.B. diese hier:
https://www.picoauto.com/products/current-clamps/20-a-60-a-dc-current-clamp
(Preis ist netto da kommt also noch die MWST drauf; erhältlich bei den 
üblichen Verdächtigen wie Meilhaus, RS-Components...).


Johannes S. schrieb:
> und zur
> Strommessung ICs welche den Strom an einem Messwiderstand in Spannung
> umwandeln. Haut das hin?
Die Messwandler sind so ausgelegt daß bis zu 200mV Spannungsabfall am 
Shunt für den vollen Meßbereich benötigt werden.

Alternativ könnte man auch ein Oszi mit differentiellen Eingängen 
verwenden.

Gruß Anja

von Harald W. (wilhelms)


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olibert schrieb:

> Was meinst mit klassischen Geraet? Ein analoges Oszilloskop mit Roehre
> und vier Kanaelen? Baut keiner mehr, da keine Nachfrage.

Das würde auch nicht in den Kostenrahmen passen.

> Ich wuerde das Rigol DS1054Z empfehlen. Es ist ein bewaehrtes Geraet mit
> 4 Kanaelen und ist locker in deinem Budget.

Ich denke auch, das ein solches Gerät passen würde, wenn die gemeinsame
Masse der vier Kanäle nicht stört.

von Markus E. (markus_e176)


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Die Messung selbst würde ich mit ausreichend großen Shunts machen, um 
ein 'starkes' Messsignal zu bekommen. Alternativ kleineren Shunt, wenn 
der Spannungsabfall stört und mit INA194 verstärken. Dann ist auch der 
gemeinsame Massebezug kein Problem mehr.

von Johannes S. (firefield)


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Vielen Dank für die vielen Ideen!
Ich meinte schon ein digitales Oszilloskop aber halt mit Display und 
nicht als kleine Blackbox.
Bei dem Rigol in Vollausstattung für 400€ bleibt ja noch viel Budget 
übrig.
Ich habe ja jetzt gesehen das es für 100€ (wie Anja geschrieben hat) 
oder mehr auch schon Strommesszangen gibt. Damit könnte ich ja etwas 
bastelei verhindern.
welche würden da bis 500eur pro stück am meisten taugen?

von Anja (Gast)


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Johannes S. schrieb:
> welche würden da bis 500eur pro stück am meisten taugen?

Du hast noch nicht gesagt welchen Strommeßbereich und welche Bandbreite 
Du brauchst. Abgesehen von Auflösung und Genauigkeit.

Wobei ich fürchte daß die meisten Stromzangen 20/30A eh schon zu grob 
sind und du mehrere Windungen der Zuleitung in die Zange legen mußt.
Also wahrscheinlich eher eine 5A Zange:
https://www.pb-messtechnik-shop.de/epages/15475942.sf/de_DE/?ObjectPath=/Shops/15475942/Products/CP5_10


Normalerweise haben Stromzangen nur etwa 1% Genauigkeit. Gegenüber einem 
Oszi mit 8 Bit Auflösung und 3-5% Genauigkeit spielt das auch keine 
Rolle.

Es gibt aber auch Oszis mit 1% Genauigkeit und 12 Bit 
A/D-Wandler-Auflösung.

Gruß Anja

von Johannes S. (firefield)


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Stimmt, der Messbereich sollte bei 0-5A liegen. Das reicht locker. Es 
geht ja um 0-30W~. Bei der Auflösung bin ich mir nicht sicher.

In diesem Artikel über eine Surveillance HDD habe ich Diagramme vom 
Hersteller verwendet. Jetzt gibt es aber auf einer anderen Plattform die 
Absprache solche Messungen selbst durch zu führen.

https://fireblsblog.de/reviews/seagate-reviews/seagate-skyhawk-ai-14tb-im-test/

(im unteren Drittel, einfach runter scrollen)

sind da die 8Bit ausreichend?

: Bearbeitet durch User
von A. K. (Gast)


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Ich würde dafür ein Tischmultimeter wie zB. ein Keithley 6500 nehmen!
Damit misst du dann wirklich auf uA genau..Shunt mit Opamp würde ich mir 
nicht antun.

LG

von Johannes S. (firefield)


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Das schaut ja interessant aus!

Wie funktioniert das mit den vier Messungen gleichzeitig? Benötigt man 
dann diese 10Fach Zubehör Karte?

von A. K. (Gast)


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Ja..ich denke schon.
Allerdings kannst du sicher auch hintereinander messen.
Das ist halt eine andere Liga, 6 1/2  Stellen bekommst du mit keinem 
Oszilloskop/Verfahren hin.

LG

von Anja (Gast)


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Arno K. schrieb:
> Ich würde dafür ein Tischmultimeter wie zB. ein Keithley 6500 nehmen!

und das mißt dann mit 250kS/s so wie im Diagramm?
Das kann nicht mal das HP3458A. (Maximal 100kS/s mit 16 Bit).

By the way: mein Oszi kann 62,5 MS/s mit 16 Bit (auf einem Kanal) oder 
125 MS/s mit 14 Bit auf 4 Kanälen, wobei das hier nicht nötig wäre.

Johannes S. schrieb:
> sind da die 8Bit ausreichend?

Wenn es nur um eine Übersichtsmessung wie im gezeigten Diagramm geht: 
ja.

(Die Diagramme sehen auch nur wie 8-Bit Aufzeichnungen aus und sind 
stark verrauscht; eine 5V-Leitung mit fast 2Vpp Rauschen würde ich mich 
nicht trauen zu veröffentlichen. Da würde ich erst mal versuchen den 
Tastkopf besser zu positionieren oder ein Math-Filter im Oszi nehmen).

Entscheident ist die Speichertiefe: im Diagramm 5MS/Kanal für 20 
Sekunden mit 250 kS/s.

Also wenn Du alle 4 Kanäle gleichzeitig aufzeichnen willst solltest Du 
beim Rigol die 24 MS Option haben.

Gruß Anja

von Klaus B. (butzo)


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Johannes S. schrieb:
> Hallo,
>
> ich bräuchte mal einen kleinen Rat.
>
> Ich möchte bei einer Festplatte für meinen Blog die Stromkennlinie für
> 5V und 12V beim Startvorgang und im Idle aufzeichnen.
Rigol etc. wie schon genannt ist ok.
Messung über zwei Shunts und Current Sense Amplifier Schaltung / IC z.B 
AD8211.

... oder für Bastelfaule zwei gebrauchte Trennverstärker aus der Bucht.

Z. B. ebay 292990705053, 132966761014 oder 301866566950, bei den 
Grenzfrequenzen aufpassen, 10 kHz sind gängig, gibt aber auch langsame 
mit 3 Hz.
Hersteller: Knick, Phönix, ATR und Weitere.


Butzo

von ... (Gast)


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Mal ganz ernsthaft, mit ein wenig Gehirnschmalz kann das jeder
routinierte Elektronikbastler heute mit wenig Aufwand selber bauen.
Fuer die Messung ueber den Shunts z.B. den MAX9938.

Die integrierten 10/12 bit-Wandler haben genug Geschwindigkeit
und Aufloesung um einen Plattenstart aufzuzeichnen.

Ein Oszi braucht man da eigentlich nur bei der Programmierung
und beim Zusammenbau. Danach kann es wieder in den Schrank...

von Dieter (Gast)


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Das waere aber auch eine Messung fuer ATtiny als Aufgabe.

von ZF (Gast)


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Johannes S. schrieb:
> Ich habe ja jetzt gesehen das es für 100€ (wie Anja geschrieben hat)
> oder mehr auch schon Strommesszangen gibt. Damit könnte ich ja etwas
> bastelei verhindern.
> welche würden da bis 500eur pro stück am meisten taugen?

Die hier

https://www.voelkner.de/products/227602/Chauvin-Arnoux-E3N-Stromzangenadapter-Messbereich-A-AC-Bereich-50mA-100A-Messbereich-A-DC-Bereich-50mA-100A.html

ist ganz ordentlich. DC - 100 kHz, Messbereiche 10 A / 100 A.

von Johannes S. (firefield)


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Da ich bereits gut ausgelastet bin durch verschiedene Tätigkeiten 
(+Schichtarbeit)würde ich gerne auf basteln verzichten.
Ich muss diesen "Prüfstand" bis mitte/ende März zum laufen bringen. 
Daher wäre etwas fertiges vorzuziehen.


Die Chauvin Arnoux E3N Stromzangenadapter würden vom Budget her besser 
passen mit 2x340 EUR Brutto statt 2x 513 EUR Netto

https://www.voelkner.de/products/227602/Chauvin-Arnoux-E3N-Stromzangenadapter-Messbereich-A-AC-Bereich-50mA-100A-Messbereich-A-DC-Bereich-50mA-100A.html

+

Rigol DS1054Z

Wäre das eine passende Konfiguration?

Die Idee mit dem Tischmultimeter finde ich zwar super, jedoch würde ich 
gerne Gleichzeitig messen.

von Anja (Gast)


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Johannes S. schrieb:
> Wäre das eine passende Konfiguration?

Im Prinzip ja.

Die billigere Stromzange erkaufst Du halt mit mehr Rauschen (6 mVpp = 60 
mApp bzw. Auflösung 50mA siehe RS-Components Datenblatt gegenüber sonst 
üblicher Auflösung von 1-10mA) und etwas schlechterer Genauigkeit (3% 
anstelle sonst üblicher 1%).

In meinen Augen ist das ein schlechtes Preis/Leistungsverhältnis.
Es sei denn man braucht tatsächlich über 30A.

Dann schon eher:

(Wenn auch der Meßbereich von 30A nicht optimal für die 2-5A paßt.)

https://www.picotech.com/accessories/current-probes-clamps/30-a-precision-current-probe-bnc

Und auch hier täglich einen neuen 9V-Block ...

Gruß Anja

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