www.mikrocontroller.net

Forum: Mikrocontroller und Digitale Elektronik Wechselstrom galvanisch getrennt messen


Autor: wechsi (Gast)
Datum:

Bewertung
0 lesenswert
nicht lesenswert
Hallo miteinander!

Ich brauch eine paar Ideen zu einer Wechselstrommessung.
Ziel ist es, einen Wechselstrom (ca. 10mA bis 5A, Genauigkeit 10mA (kann 
ggf. auch schlechter sein)) galvanisch getrennt (das ist Pflicht!) zu 
messen. Dieser soll von einem AVR eingelesen werden. Wie die Daten in 
den AVR kommen, also ab als Spannung, die mit dem ADC dewandelt werden, 
oder digital spielt keine Rolle.
Meine bisherigen Ideen: auf einen Ringkern einige Windungen aufbringen, 
das Netzkabel durch das Loch. Die Windungen führen auf einen Widerstand. 
Da fällt dann eine zum Strom proportionale Wechselspannung ab. Dies dann 
mittels OpAmp auf AVR verträgliche Werte bringen. Dies wäre die erste 
Möglichkeit. Allerdingshabe ich keine Ahnung, wie genau das werden kann. 
Kann da jemand Erfahrungen beisteuern?

Eine andere Idee wäre einen Sensor zu verwenden, der die Wandlung 
vornimmt. Da kenne ich mich allerdings nicht aus. Ich habe zwar schon 
von einigen Herstellern gehört und die haben auch interessante Sensoren, 
doch da stellt sich immer die Frage: Woher bekommt man die und zu was 
für Preisen. Hat da vielleicht jemand einen Tipp was ich für einen 
verwenden könnte?

Natürlich sind auch andere Ideen willkommen, allerdings: möglichst 
einfach, möglichst billig, möglichst genau, möglichst sicher 
(galvanische Trennung) etc. das Übliche halt :)

Danke für Anregungen und konkrete Tipps
Gruss

Autor: Philipp Burch (philipp_burch)
Datum:

Bewertung
0 lesenswert
nicht lesenswert
Vielleicht wäre ein Stromwandler was für dich (Schau mal bei CSD). 10mA 
bei 5A sind aber bereits 9 Bit, diese Genauigkeit (Besonders bei 
Wechselstrom) zu erreichen, dürfte nicht ganz einfach sein.

Autor: Matthias Lipinsky (lippy)
Datum:

Bewertung
0 lesenswert
nicht lesenswert
HCPL7840
oder
IR2175
fallen mir da auf Anhieb ein

Autor: M.A.N (Gast)
Datum:

Bewertung
0 lesenswert
nicht lesenswert
lineare Isolationsverstärker  + Google
das findeste bestimmt was.

Autor: andir (Gast)
Datum:

Bewertung
0 lesenswert
nicht lesenswert
Soweit ich weiß funktioniert das mit dem Ringkern anders:
Stichwort Kompensationsmessung

Den zu messenden Strom druch den Rinkern führen. (N1)
Den Rinkern anschneiden und in den Luftspalt einen Magnetfeldsensor 
einbringen.
Einige Windungen (N2) auf den Kern wickeln.
Jetzt mit einem Op das Feld im Kern (Sensor) mit Hifle von N2 genau 
Kompensieren(PID-Regler!), somit fließt in N2 genau ein Bruchteil 
(N1/N2) des Primärstromes.
Diesen Sekundärstrom durch einen Widerstand am besten gegen Masse 
fließen lassen, schon hat man eine zum Primärstrom proportionale 
Spannung - galvanisch getrennt, ohne nichtlinearitäten (zumindest 
theoretisch).
Funktioniert von DC bis einige kHz.

Das ist das Prinzip gäniger "Kauf"-Sensoren. Diese haben auch eine 
gewisse Bandbreitenbegrenzung aufgrund der begrenzten Dynamik der 
Kompensation.

BTW bei Ebay werden grade solche Sensoren kauft, weiß aber die nummer 
nicht mehr

Autor: Arno H. (Gast)
Datum:

Bewertung
0 lesenswert
nicht lesenswert
Hallo,
Netzkabel durch das Loch bringt ohne Zusatzmaßnahmen nichts, weil dort 
Hin- und Rückleiter drin sind und somit nur der hoffentlich nicht 
vorhandene Differenzstrom gemessen wird.
Ein Leiter muss durch den Ringkern, der andere aussen vorbei! Eventuell 
kannst du den Rückleiter noch eine Rückwärtswindung durch den Kern 
machen lassen, um das Feld zu verdoppeln.
Diese Stromwandler dürfen nie ohne niederohmigen Abschluß betrieben 
werden. Da hier nur der Strom eingeprägt wird, kannst du bei 
niederfrequenten Strömen vor dem Messwiderstand sogar noch einen 
Brückengleichrichter schalten und so einen pulsierenden Gleichstrom 
auswerten.

Arno

Autor: crazy horse (Gast)
Datum:

Bewertung
0 lesenswert
nicht lesenswert
Stromwandler ist schon der richtige Weg.
Anderer Ansatz: nimm dir einen Tiny mit A/D-Wandler, miss damit auf der 
"heissen" Seite und übertrage die Signale per Optokoppler. Benötigt 
allerdings Energieversorgung auf der Messseite.
Sehr schön sind dafür auch diverse iCoupler von AD, ADUM irgendwas. Gibt 
auch welche, die Energie auf die Messeite koppeln ADuM524x, die wären 
für solch eine Lösung ideal.

Autor: Nitram L. (nitram)
Datum:

Bewertung
0 lesenswert
nicht lesenswert
wechsi wrote:
> Natürlich sind auch andere Ideen willkommen, allerdings: möglichst
> einfach, möglichst billig, möglichst genau, möglichst sicher
> (galvanische Trennung) etc. das Übliche halt :)


Hallo wechsi,
das sind Dinge, die sich eigentlich wiedersprechen :-)

Ich verwende gern Stromsensoren von LEM... (http://www.lem.com)
Die Sensoren sind sicher, einfach, genau nur nicht ganz sooo günstig.
Aber wenn du deinen Aufwand für eine "Bastellösung" mitrechnest, sieht 
die ganze Sache schon anders aus...

nitraM

Autor: wechsi (Gast)
Datum:

Bewertung
0 lesenswert
nicht lesenswert
Hallo!

Danke für die vielen Anregungen!

@Philipp Burch (philipp_burch):
Sowas hab ich schin gesucht, aber leider nicht gefunden. Danke. Der 
"schwächste" von denen geht bis 5A, das würde also gut passen. 
Allerdings sehe ich da nirgends wie er sich verhält bei Strömen unter 
1A, da ich aber bis ca. 10mA runter messen will sind die Resultate 
fragwürdig. Hat da jemand Erfahrungen oder kennt jemand einen 
Stromwandler der für kleinere Ströme gemacht ist?

@ Matthias L. (lippy):
Danke für diesen Tipp, den IR2175 habe ich nicht gekannt. Dies wäre 
unter Umständen eine mögliche alternative. Allerdings müsste ich so auf 
der Netzseite ebenfalls eine Stromversorgung haben. Aufgrund des 
erhöhten Schaltungsaufwand werde ich diese Idee nur im Hinterkopf 
behalten. Die Genauigkeit dürfte jedoch wesentlich besser sein als mit 
einem Stromwandler.

@ M.A.N (Gast):
Hat die selben Nachteile wie oben. Wenn ich schon eine Versorgung auf 
der Netzseite haben muss, dann werde ich eher die Lösung von lippy 
verfolgen. Danke trotzdem

@ andir (Gast):
Dies funktioniert sicher auch, aber da wird der Aufwand mit Regler etc 
noch grösser.

@ Arno H. (Gast):
Ich habe schon gemeint nur die Phase (bzw. nur Rückleitung). Dass das 
sonst nichts wird weiss ich. Man misst sonst höchstens den Strom, 
welcher durchs Herz fliesst (sicher auch interessant)

@ crazy horse (Gast):
Die ADuM524x sind wirklich coole Dinger. Dass das alles integriert geht! 
Aber wie du bereits erwähnt hast: ebenfalls Stromversorgung auf der 
heissen Seite...

@ Martin L. (nitram):
Dass sich die Dinge die ich aufgezählt habe widersprechen weiss ich, 
deshalb das Smily. Die Stromwandler da sind wirklich gut! preislich zwar 
an der Schmerzgrenze, aber so könnte es funktionieren. Hast du schon mal 
was mit denen gemacht? Ich weiss nicht recht wie die zu beschalten sind. 
Im Datenblatt binn ich auch nicht schlau geworden: zwei Eingangspins: 
für den Strom, das habe ich begriffen. Nun hat das Ding aber 3 
Ausgangspins. An einen kommt der Widerstand nach GND, überdem man dann 
die Spannung messen kann. Dann hat es noch zwei Eingänge: + und -. Was 
für eine Spannung bzgl. GND muss da dran?

Grüsse und Danke

Autor: Michael Waiblinger (wiebel42)
Datum:

Bewertung
0 lesenswert
nicht lesenswert
http://www.allegromicro.com/en/Products/Part_Numbe...

geht von -5A(0V) über 0A(2.5V) bis +5A(5V) linearer Spannungsausgang, 
kannst du selbst noch filtern und somit an deine Frequenz anpassen. Der 
deutsche distributor http://www.matronic.com/ liefert auf Nachfragen 
wohl auch kleinstmengen. -wiebel

Autor: Michael K. (grafmi40)
Datum:

Bewertung
0 lesenswert
nicht lesenswert
Hallo

Die Teile die du benötigst heissen Lochstromwandler.
Gibt es bei Schuricht und ein passendes Messgerät dazu.
Bei Strömen unter 1A messen alle Wandler sehr ungenau, da die erst ab 1A 
geeicht werden. Wenn man es nicht genau nimmt geht das auch.
Uebrigens gibt es die Lochstronwandler bis 1000A!
Es gibt auch Ministromwandler die bei 5A mit 8Bit und AD Wandler relativ 
genau anzeigen. Beide Varianten habe ich schon eingebaut und 
funktionieren bestens.
Das ganze funktioniert ähnlich wie eine Strommesszange.


M.K.

Autor: Nitram L. (nitram)
Datum:

Bewertung
0 lesenswert
nicht lesenswert
wechsi wrote:

> .... Hast du schon mal
> was mit denen gemacht? Ich weiss nicht recht wie die zu beschalten sind.
> Im Datenblatt binn ich auch nicht schlau geworden: zwei Eingangspins:
> für den Strom, das habe ich begriffen. Nun hat das Ding aber 3
> Ausgangspins. An einen kommt der Widerstand nach GND, überdem man dann
> die Spannung messen kann. Dann hat es noch zwei Eingänge: + und -. Was
> für eine Spannung bzgl. GND muss da dran?

Ich verwende den LA-25 NP, der hat den großen Vorteil, das man nur durch 
das Layout den Messbereich bestimmen kann.
Auf der Lastseite sind mehrere Schleifen, die man durch Kombination an 
den Messbereich anpassen kann. So kannst du einen Wandler, für alles 
nutzen...
http://web4.lem.com/docs/products/LA%2025-NP%20D.pdf

nitraM

Antwort schreiben

Die Angabe einer E-Mail-Adresse ist freiwillig. Wenn Sie automatisch per E-Mail über Antworten auf Ihren Beitrag informiert werden möchten, melden Sie sich bitte an.

Wichtige Regeln - erst lesen, dann posten!

  • Groß- und Kleinschreibung verwenden
  • Längeren Sourcecode nicht im Text einfügen, sondern als Dateianhang

Formatierung (mehr Informationen...)

  • [c]C-Code[/c]
  • [avrasm]AVR-Assembler-Code[/avrasm]
  • [code]Code in anderen Sprachen, ASCII-Zeichnungen[/code]
  • [math]Formel in LaTeX-Syntax[/math]
  • [[Titel]] - Link zu Artikel
  • Verweis auf anderen Beitrag einfügen: Rechtsklick auf Beitragstitel,
    "Adresse kopieren", und in den Text einfügen




Bild automatisch verkleinern, falls nötig
Bitte das JPG-Format nur für Fotos und Scans verwenden!
Zeichnungen und Screenshots im PNG- oder
GIF-Format hochladen. Siehe Bildformate.
Hinweis: der ursprüngliche Beitrag ist mehr als 6 Monate alt.
Bitte hier nur auf die ursprüngliche Frage antworten,
für neue Fragen einen neuen Beitrag erstellen.

Mit dem Abschicken bestätigst du, die Nutzungsbedingungen anzuerkennen.