Hallo liebes Forum,
ich stehe vor der Aufgabe, die Leistung einer Arbeitsmaschine zu messen.
Dazu habe ich mir überlegt, den Strom durch die Zuleitung zum Gerät zu
messen. Als Sensor verwende ich hierfür eine Talema-Spule, die genau
dafür gemacht ist:
https://www.tme.eu/de/Document/c3170f0698d1c76ef4fd84b4eab3d598/AX%20Series.pdf
Durch die Netzspannung wird natürlich auch beim Spulenausgang eine
Wechselspannung induziert, was mein µC im Zweifelsfall nicht mag. Daher
habe ich das Potential mit einem einfachen Spannungsteiler angehoben -
siehe Anhang.
Im Betriebszustand schwankt die Spannung jetzt gemütlich mit +/- 0.5V um
das Niveau von 1.36 V - soweit, so gut.
Das Problem ist: Der Anlassstrom des Gerätes induziert eine zu große
Spannung für meinen µC (Bosch XDK) - am Oszilloskop messe ich knapp 3.2
Volt in der Spitze. Der µC kann aber maximal 2.5V.
Um diese Spitzen abzuschneiden, habe ich auf Anraten meines Betreuers
die zwei Dioden eingebaut.
Erste Frage: Kann man das so machen?
Zweite Frage: Wenn ja, wieso geht das so nicht? Am Oszilloskop sind
weiter die Spitzen zu sehen.
Ich bin ein bisschen ratlos, mein Betreuer auch.
Vielleicht habt ihr eine Idee?
Viele Grüße,
Max
Dein Schaltbild ist Müll.
besteht bei den Kreuzungspunkten (zwischen 10k und 10k sowie GND und dem
beim 100-Ohm-R)eine leitfähihge Verbindung?
So wie die Leitungsführung bei den Dioden gezeichnet ist, wäre es die
Norm wo die Überkreuzungen ohne Verbindung sind. Aber das ergäbe eine
seltsame Verschaltung. Auch eine Spule parallel zu einem
10kOhm-Widerstand eines Spannungsteilers ist seltsam.
Max schrieb:> am Oszilloskop messe ich knapp 3.2> Volt in der Spitze. Der µC kann aber maximal 2.5V.
Das wären dann gerade die 0,7V die eine kleine Si-Diode haben kann?
Neben dem gemachten Vorschlag mit Stützkondensator für 2,5V-Spannung
Schottky-Dioden anstatt der Si-Dioden als Begrenzer nehmen. Z-Dioden im
Spannungsbereich von 2,5V sind sowieso Müll
Dazu evtl. noch einen Widerstand zwischen L und dem Teiler auf 1,25V.
sonst kann der Strom aus der Messspule evtl.die Begrenzerdioden
zerstören.
Peter R. schrieb:> Dein Schaltbild ist Müll.>
edit: Im Anhang ein Vorschlag, Dioden natürlich Schottky, R1 etwa 1..3
kOhm
Durch die Spannungsteilung mit R1 wird nicht nur der Strom durch die
Dioden begrenzt es wird auch verhindert, dass die Begrenzerdioden im IC
ansprechen.
Max schrieb:> Um diese Spitzen abzuschneiden, habe ich auf Anraten meines Betreuers> die zwei Dioden eingebaut.>> Erste Frage: Kann man das so machen?
Wenn Du diesen Anlaufstrom nicht messen willst, kann man das
machen. Durch Begrenzungsdioden wird die Kurvenform des
Wechselstroms verformt.
Deine Schaltung sieht in der Tat sinnlos aus. Ich mach mal einen anderen
Vorschlag:
1
470r LED rot
2
+3,3V o----[===]---+---|>|----| GND
3
|
4
|
5
X
6
Spule X
7
X
8
|
9
| 10k
10
+---[===]----o Eingang vom ADC
An der LED liegen ungefähr 1,8V an, diese wird zur Wechselspannung
addiert. Der 10k Ohm Widerstand begrenzt den Strom, der durch die ESD
Schutzdioden des AD-Wandler fließt, wenn die Spannung zu hoch oder zu
niedrig wird. Falls der ADC keine ESD Schutzdioden enthält, kannst du
extern welche dazu schalten. In den meisten Fällen ist das nicht
notwendig.
Max schrieb:> Im Betriebszustand schwankt die Spannung jetzt gemütlich mit +/- 0.5V um> das Niveau von 1.36 V
Das passt aber nicht zum Schaltplan, nach dem wäre ein "Niveau" von etwa
10mV zu erwarten.
Stefan U. schrieb:> 470r LED rot> +3,3V o----[===]---+---|>|----| GND> |> |> X> Spule X> X> |> | 10k> +---[===]----o Eingang vom ADC>
Und schon ist der Stromwandler kaputt...
Stromwandler nie ohne Bürde betreiben!
Peter R. schrieb:> edit: Im Anhang ein Vorschlag, Dioden natürlich Schottky, R1 etwa 1..3> kOhmhinz schrieb:> Stromwandler nie ohne Bürde betreiben!
Nur der Vollständigkeit halber:
Also noch die 100 Ohm davor!
@ Peter R. (Gast)
>Dein Schaltbild ist Müll.
Deins ist nicht viel besser.
>besteht bei den Kreuzungspunkten (zwischen 10k und 10k sowie GND und dem>beim 100-Ohm-R)eine leitfähihge Verbindung?
Und bei dir? Schon mal was von Kreuzungspunkten gehört?
Teo D. schrieb:> Peter R. schrieb:>> edit: Im Anhang ein Vorschlag, Dioden natürlich Schottky, R1 etwa 1..3>> kOhm>> hinz schrieb:>> Stromwandler nie ohne Bürde betreiben!>> Nur der Vollständigkeit halber:> Also noch die 100 Ohm davor!
Nicht davor, sondern parallel zum Wandler!
@Max (Gast)
>ich stehe vor der Aufgabe, die Leistung einer Arbeitsmaschine zu messen.
Dazu muss man aber auch die Spannung phasenrichtig messen.
>messen. Als Sensor verwende ich hierfür eine Talema-Spule, die genau>dafür gemacht ist:>https://www.tme.eu/de/Document/c3170f0698d1c76ef4f...
Kann man machen.
>Durch die Netzspannung wird natürlich auch beim Spulenausgang eine>Wechselspannung induziert,
Falsch. Durch den Strom durch die Spule. Jaja, auch beim
Stromwandler gibt es ein paar mV Primärspannung, aber für die
Praktische Betrachtung ist der Eingangsstrom relevant.
> was mein µC im Zweifelsfall nicht mag. Daher>habe ich das Potential mit einem einfachen Spannungsteiler angehoben -
Bitte? Der Satz ist totaler Unsinn, so wie auch deine Schaltung.
>siehe Anhang.
Nicht brauchbar, außerdem schlecht gezeichnet.
1.) Dein uC kann mit an Sicherheit grenzenden Wahrscheinlichkeit keine
negativen Spannungen messen. D.h. daß der Fußpunkt des Stromwandlers
nicht an GND ran darf sondern idealerweise auf VCC/2 gelegt wird. Das
ist dann der virtuelle Nullpunkt. Die einfache Version nutzt dazu einen
ausreichend niederohmigen Spannungsteiler mit vielleicht 1-5mA
Querstrom. Die stromsparende "Luxusversion" nimmt einen recht
hochohmigen Spannungsteiler + OPV als Impedanzwandler.
>Im Betriebszustand schwankt die Spannung jetzt gemütlich mit +/- 0.5V um>das Niveau von 1.36 V - soweit, so gut.
Nicht bei DEM Schaltplan.
>Das Problem ist: Der Anlassstrom des Gerätes induziert eine zu große>Spannung für meinen µC (Bosch XDK) - am Oszilloskop messe ich knapp 3.2>Volt in der Spitze. Der µC kann aber maximal 2.5V.>Um diese Spitzen abzuschneiden, habe ich auf Anraten meines Betreuers>die zwei Dioden eingebaut.
Die brauchst du nicht, denn die sind schon im uC drin, das haben so
ziemlich alle ICs. Siehe Pegelwandler. Auch wenn die im Allgemeinen
nicht sonderlich stark sind, ein paar mA halten die immer aus.
>Erste Frage: Kann man das so machen?
Nö.
>Zweite Frage: Wenn ja, wieso geht das so nicht? Am Oszilloskop sind>weiter die Spitzen zu sehen.
Ist das nicht Spitze? ;-)
>Ich bin ein bisschen ratlos, mein Betreuer auch.
Ohje! Was betreut der? Alte Menschen?
Für dein Problem gibt es mehrere Lösungen. Siehe Anhang.
Die 1. Version (links) nuzt 2 antiparallele Dioden (Silizium! kein
Schottky!) um die Spannung auf ca. +/- 0,7 zu begrenzen. Da brennt
NICHTS durch, denn der Stromwandler ist eine Konstantstromquelle.
Bis ca. 0,5V fließt kein nennenswerter Strom durch die Dioden und die
Messung wird nicht verfälscht.
Das gleiche Prinzip kann man auch mit 2 Dioden in Reihe machen, damit
kann man den Shunt größer machen (z.B. 200 Ohm) und den Aussteuerbereich
deines ADCs mit +/- 1,25V deutlich besser ausnutzen. Wenn die Dioden
klemmen, steigt die Spannung auf ca. 1,4V und etwas mehr an, das geht
gerade noch so, denn die meisten ICs vertragen ca. 0,5V mehr als Vcc
bzw. weniger als GND, erst dann fangen die internen Schutzdioden zu
leiten an. Sprich, dein ADC kann man kurzzeitig schon mal +/-1,8V
anbieten, bezogen auf VCC/2!
Die 2. Version (mitte) klemmt nicht die Spannung sondern begrenzt den
Strom durch die Schutzdioden im IC mittels Vorwiderstand. Denn sollte
man hochohmig genug wählen, so daß im Fehlerfall nur ein paar mA durch
die Klemmdioden im uC fließen im Normalbetrieb aber nicht zu hochohmig
sein, damit der ADC noch eine eher niederohmige Quelle sieht. Ein
kleiner Eingangskondensator reicht bei eher langsamen Signalen von ein
paar hundert Hz, um das sicher zu stellen. Der 100nF Kondensator am
Spannungsteiler ist zur Stabilierung und Filterung von HF-Störungen ganz
praktisch.
Ganz rechts nochmal die Stromsparversion mittels OPV. Wenn man einen
Typen mit 2,5V Versorgungsspannung findet, kann man auch den direkt mit
den 2,5V vom uC speisen und braucht keine extra 5V.
Peter R. schrieb:> Durch die Spannungsteilung mit R1 wird nicht nur der Strom durch die> Dioden begrenzt es wird auch verhindert, dass die Begrenzerdioden im IC> ansprechen.
Und - wäre das so schlimm, wenn die integrierten Dioden die Überspannung
ableiten?
Solange der Strom ausrechend begrenzt ist, sind die genau für diesen
Zweck nutzbar.
Hallo!
Erstmal vielen Dank für die vielen Antworten, Anregungen und Tadel! Ich
bin meines Zeichens mehr Maschinenbauer als Elektrotechniker, daher der
komische Schaltplan. Ich gelobe Besserung.
@ all:
Tut mir Leid, da ist mindestens ein Fehler in der Schaltung. Die Dioden
sind keine Z-Dioden sondern "normale" Siliziumdioden. Nähere Angaben zum
Typ kann ich leider nicht machen, außer Glaskörper, rot innendrin, lagen
in einer Schublade auf der "Dioden" stand.
@ Harald:
> Wenn Du diesen Anlaufstrom nicht messen willst, kann man das
machen. Durch Begrenzungsdioden wird die Kurvenform des
Wechselstroms verformt.
Nein, den Anlaufstrom muss ich nicht richtig messen. Das ganze wird
später in einen trendy buzzwordstrotzendes Machinelearningsystem
gestopft, da reicht es, wenn ich den Strom während der Laufzeit grob in
"wenig, mittel, viel" (Fuzzy-Logik) einteilen kann. Die Kurvenform ist
egal, eigentlich brauche ich nur die Maxima.
@ Falk:
> Ohje! Was betreut der? Alte Menschen?
Musste lachen.
Danke für deine Hilfe. Ich hab die erste Schaltung ausprobiert und jetzt
sieht's auf dem Oszilloskop ganz gut aus.
@ Peter:
Auch danke für deine Hilfe, ich hab jetzt zuerst Falks ausprobiert, das
hat funktioniert, trotzdem danke für deine Mühe.
@ all, 2:
Danke, ihr habt mir sehr geholfen.
Beim nächsten mal gibt's dann einen schönen Schaltplan mit KiCad.
Viele Grüße,
Max
Falk B. schrieb:> Und bei dir? Schon mal was von Kreuzungspunkten gehört?
Dann kennst Du anscheinend nicht diese Art der Zeichnung, die
Überkreuzungen vermeidet, an denen eine Verbindung (Lötpunkt) notwendig
wäre. Grund dafür ist, dass bei Kopien an den Kreuzungen dickere Punkte
entstehen könnten, die als "Lötpunkte" gelesen würden. So ein seitlicher
Versatz wie bei den beiden
Dioden ist dann die Lösung. Außerdem sind solche "Bollen" für vom
Plotter gezeichnete Bilder ein Sonderproblem.
Dann noch ein weiterer Hinweis: 0,7V-Begrenzerdioden (wie 1N4148) am
Eingang eines IC sind möglicherweise nicht ausreichend. Die meisten ICs
haben intern auch Si-Begrenzerdioden, und welche Diode gerade anspricht,
die externe oder die interne des IC, ist dann nicht gesichert.
@Peter R. (Gast)
>> Und bei dir? Schon mal was von Kreuzungspunkten gehört?>Dioden ist dann die Lösung. Außerdem sind solche "Bollen" für vom>Plotter gezeichnete Bilder ein Sonderproblem.
Lebst du im Neandertal? Die Zeit der schlechten Kopien und
Plotterprobleme ist mindestens 20 Jahre vorbei. Mal ganz abgesehen
davon, daß die Bilder HIER selten bis nie einen Plotter sehen.
Ergo. Nix als faule Ausreden.
Falk B. schrieb:> Lebst du im Neandertal? Die Zeit der schlechten Kopien und> Plotterprobleme ist mindestens 20 Jahre vorbei.
Bei großen Schaltplänen werden die Verbindungspunkte nicht
mitvergrößert. Das Problem besteht also auch heute noch und ich lebe
nicht im Neandertal. Aber ich gebe Dir Recht, da es sich nur um eine
kleine Schaltung handelt, hätte man es vermeiden können, oder ein
moderneres Programm benutzen können.
Übrigens, auch wenn nicht geplottet wird, entstehen diese Probleme
trotzdem bei PDF, PNG, JPEG und anderen Dateiformaten.
Falk B. schrieb:> Nun Gejammer. Naja.
Es is ja wieder gut!....
Nimm Deinen Keks, zieh Deinen dritten Schuh an und trink Deinen Kakao
aus.
Es ist Feierabend.
Aufgeilen an sinnlosem Mist -das ist hier wohl Volkssport.
Herbert