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Forum: Analoge Elektronik und Schaltungstechnik Strommessung mit Hallsensor ACS713 Ausgang gleichrichten?


Autor: Oliver R. (rollinator)
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Hallo

Ich möchte mit einem Hallsensor, dem ACS713 von AllegroMicrosystems 
einen Strom messen.

Dies funktioniert auch soweit.

Ich messe einen Wechselstrom (f = 50Hz) im Bereich von 1A bis 20A.

Die Stromänderung macht sich beim Stromsensor durch eine 
Spannungsänderung einer Ausgangsspannung bemerkbar.

Und zwar wie folgt:

Der ACS713 hat eine Betriebsspannung von 5V. Am Messausgang habe ich 
immer eine Offsetspannung von einem Zehntel der Betriebsspannung also 
0,5V.

Bei Anlegen eines Messstromes wird diese Offsetspannung durch eine 
Wechselspannung (f = 50Hz)  überlagert. Die positive Halbwelle kann 
Werte bis 5V (etwas weniger) und die negative Halbwelle bis 0V annehmen.

http://img687.imageshack.us/img687/6825/bild1ho.png

Der Gleichspannungseffektivwert dieser überlagerten Spannung ist nun 
meine Referenzgröße für die weitere Auswertung des Stromes!

Wie kann ich nun am besten das Signal gleichrichten um anschließend z.B. 
diese Spannung über einen Komparator mit einer Referenzspannung zu 
vergleichen?

Gibt es spezielle integrierte Gleichrichter oder ist es überhaupt 
notwendig das Signal gleichzurichten?

Was könnte man noch in Betracht ziehen?

Grüße

rolli

Autor: Harry Up (harryup)
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hi,
du kannst die Spannung mit einen Ultralineargleichrichter und einem 
nachgeschalteten Integrator µC 'mundgerecht' machen.
Diese Dinger gibt es in älteren (guten) Verstärkern zur Ansteuerung der 
VU-Meter, komplexere Schaltungen in Messgeräten.
Wenn nur der Anteil über 0,5V eff interessiert, kannst du das Signal ja 
ein weniug glätten und dann ohne Gleichrichtung verwenden, der untere 
Bereich wird halt 'unterschlagen'.
Grüssens, harry

Autor: Peer (Gast)
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Mikrocontroller mit ADC. Damit umgeht man eine negative 
Betriebsspannung. Gleichrichten mit Dioden ist ja immer mit einem 
Spannungsabfall verbunden.

Autor: Oliver R. (rollinator)
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Hallo
also der Offset interessiert mich ja gar nicht der kann quasi wegfallen!
Aber was bedeutet das denn genau.............
Ich verwende eine µC d.H. ich lese meinen Wert ein (AD-Wandlung) und 
richte dann im µC gleich und gebe das Signal dann wieder aus 
(DA-Wandlung)?
Kennst du einen konkreten Integrator µC ? (falls es da so spezielle 
gibt?)

Das klingt ein wenig umständlich einen µC wollte ich eigentlich noch 
nicht verwenden (erst später vielleicht für die weitere Auswertung).


Ich habe jetzt gerad was zu so genannten True RMS to DC -Convertern 
gehört.
Könnte das nicht auch zum von mir gewünschten Ergebnis führen?


z.B der AD736 oder AD636 von Analog Devices!

Gruß

Rolli

Autor: ich (Gast)
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andere Möglichkeit. Bau einen großen Gleichrichter in Reihe(!) in deinen 
Lastkreis. den Ausgang des Gleichrichters schließt du kurz und misst den 
Strom. Dort hast du jetzt nur noch positive Halbwellen zu messen.
Nachteil: Gleichrichter für 10A erforderlich...

Autor: Peer (Gast)
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> erst später vielleicht für die weitere Auswertung

Warum nicht jetzt? Mit dem uC hast du alle Möglichkeiten.

Du ziehst von deinen Abtatstwerten den Offset ab und berechnest dann den 
TrRMS.

> Der Gleichspannungseffektivwert dieser überlagerten Spannung ist nun
> meine Referenzgröße für die weitere Auswertung des Stromes!

Wie soll den die weitere Auswertung aussehen? Grenzwert überschritten 
Ja/Nein. Oder eine kontinuierliche Messung?

Mit dem uC hast du so wenig wie möglich Hardware die nerven kann und uCs 
sind erprobt.

Viel Spass

Autor: Harry Up (harryup)
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hi,
klar, True RMS to DC ist genau das. Den ganzen Gleichrichterkruscht mit 
Dioden kann man knicken, das führt zu nix.
Die AD Typen wären sicherlich geeignet, sind halt bissl oversized.
Das ganze lässt sich auch mit einem LM324 erledigen, wenn's nicht die 
ganz grosse Präzision in allen Lebenslagen sein muss, reichen auch 2 
OpAmp Stufen.

http://www.scribd.com/doc/6818026/IEMessgleichrichter

Da ist ein aktiver Vollweggleichrichter beschrieben, hat jetzt keine 
Temperaturkompensation und anderen Kruscht, aber das Grundprinzip ist 
mal anschaulich wiedergegeben, lässt sich mit einem LM358 und ein bissl 
Hühnerfutter aufbauen.
Grüssens, harry

Autor: Oliver R. (rollinator)
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Peer schrieb:
> Wie soll den die weitere Auswertung aussehen? Grenzwert überschritten
> Ja/Nein. Oder eine kontinuierliche Messung?

Genau so ähnlich soll es aussehen. Ich möchte bestimmte Spannungswerte 
einstellen können. Jeder Spannungswert entspricht einem bestimmten 
Stromwert.
Ist dieser Wert erreicht oder überschritten so soll ein Signal an den 
Eingang einer SPS gesendet werden.

Das ist der erste Teil der Aufgabe.

Und optional (also erst, wenn das andere soweit funktioniert) kommt noch 
ein µC dazu, der die analogen Werte aufnehmen soll und zusammen mit dem 
Erfassungszeitpunkt abspeichern soll. Diese Tabelle des µC soll dann 
einfach abgerufen werden können.



Also jetzt würde ich fürs erste doch mit dem AD737 arbeiten?!
http://www.analog.com/static/imported-files/Data_S...

aber, ob der wirklich so gut geeignet ist weiss ich noch nicht.
Da der Eingangsbereich nur bis 0,9V rms reicht.
Ich glaube schon, dass ich eine gewisse Genauigkeit schon benötige.

ich will später Ströme mindestens auf 500mA genau messen. Momentan 
entsprechen diese einer Spannung von 35mV! Und wenn ich diese für die 
Anpassung meine Spannung (RMS) weiter reduzieren muss!

Autor: Harry Up (harryup)
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hi,
naja, auf 500mA genau bei einem Messbereich von 20A, das ist in meinen 
Augen schon grob. Mit einer leichten Abwandlung des o.g. ULG messen wir 
Ströme mittels Strommesszangen im Bereich 0 - 1000A, die 
Ausgangsspannungen betragen von wenigen µV bis etwa 700mV. Die Wandler 
zeigen auch einen Strom von 200mA bei einer 1000A Zange noch zuverlässig 
an, darunter geht das Messsignal im Rauschen unter.
Man kann das Ausgangssignal direkt einem Komparator zuführen, der soll 
ja wohl nur bei Überschreitung eines Spitzenstromes abschalten oder eben 
ein Signal erzeugen.
Grüssens, harry

Autor: Oliver R. (rollinator)
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Harry Up schrieb:
> naja, auf 500mA genau bei einem Messbereich von 20A, das ist in meinen
> Augen schon grob.

Ok stimmt wirklich genau ist es nicht. Es handelt sich ja auch nur um 
die Mindestanforderung ansonsten. Hab ich mir zum Ziel gesetzt auf 100mA 
genau zu sein.

würde ich das ganze analog auswerten, so würde ich vermutlich einen der 
folgenden Chips nehmen, da die besser mit meinem zu bearbeitenden Signal 
korrespondieren.

LTC1968/LTC1967

Jetzt ist mir in der Zwischenzeit aber in den Sinn gekommen auch eine 
digitale Auswertung in betracht zu ziehen.
Ich hatte mir das so gedacht.

Entweder ein IC finden, das meine RMS-Wert direkt in einen 8Bit 
Wertwandelt (am besten parallel) oder ich würde einen der RMS to 
DC-COnverter nehmen und einen AD-Wandler an den DC-Ausgang anschließen.
Ob ich dann mit einem µC arbeite oder mit einfachen Logikbausteinen 
werde ich mir dann noch überlegen.

Aber hat den jemand eine Ahnung, ob es ICs "RMS to Digital" gibt?
Ich habe bisher noch keines gefunden!

Autor: Harry Up (harryup)
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naja, du bist schon richtig hier.
Die einfachste Art, eine analoge Grösse (hier eine Spannungs-Amplitude, 
die aus einem Stromfluss resuliert) in einen Digitalwert zu wandeln, 
besteht darin, einen ADC eines µC zu verwenden. Damit kannst du dir den 
ganzen Krempel Gleichrichtung, Integration, etc. schenken, das kann 
alles per Software mit einfacheren Mitteln als Hardware gelöst werden. 
Nebenbei erledigt der µC dann auch noch die kompletten restlichen 
Maßnahmen.
Schau dir doch mal das Datanblatt des Tiny13 an, der hat ja schon alles 
an Bord, was du benötigst.
Grüssens, harry

Autor: Peer (Gast)
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> Jetzt ist mir in der Zwischenzeit aber in den Sinn gekommen auch eine
> digitale Auswertung in betracht zu ziehen.

Sehr lobenswert. Der uC macht alles für Dich. Analogdaten speichern und 
auch Meldungen absetzen an deine SPS. Alles was du wolltest.

Autor: Oliver R. (rollinator)
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Hallo,

machte es denn Sinn den ATMEL direkt an meine Stromsensor zu packen oder 
sollte ich diesen TrueRMS-to-DC-Converter dennoch verwenden?

So jetzt werd ich mir mal das Datenblatt des TINY13A anschauen!

Autor: Harry Up (harryup)
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hi,
war zu schnell, schau dir besser das Datenblatt des Tiny 24 an, dessen 
ADC kann noch mit einer Verstärkung von 20db gewählt werden, damit 
müsste das mV Signal direkt verarbeitbar sein.
Grüssens, harry

Autor: Oliver R. (rollinator)
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Hallo

hast du denn schon Erfahrungen mit diesem µC ?

Das Datenblatt hat ja mal nur 233 Seiten!

http://www.farnell.com/datasheets/3887.pdf

gibt es für den Einstieg ein paar Tipps?

Ich hab bisher nur ein bißchen an der Uni an dem so genannten Mini-PC 
rumprobiert?
Leider finde ich gerade dazu nicht die genaue Bezeichnung. Es ist ein 
kleiner PC im weissen Gehäuse und LPT-Anschluss.

Ich hoffe komm jetzt nicht total beschränkt rüber aber irgendwann muss 
man ja mal anfangen und das will ich nun tun.

Autor: Harry Up (harryup)
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hi,
fast alle hier haben Erfahrungen mit gerade den Tiny oder Mega XX Typen 
hier. Das Datenblatt ist natürlich sehr umfangreich, es beschreibt ja 
alle Ein- und Ausgänge, Register, sonstige Hardware und noch ein wenig 
how-to bis in's letzte Detail.
Es gibt auch overview datasheets, die gebenb zunächst mal einen groben 
Überblick, was der µC so alles intus hat.
Wenn du noch keine Erfahrung damit hast, erschwert das die Sache ein 
wenig, aber einarbeiten muss man sich ja in jede Problemlösung, besteht 
sie nun aus reiner Hardware, oder auch Hardware und Software.
Zum einfachen Einstieg finden sich hier viele Beispiele, die verwendete 
Sprache hängt wohl eher vom persönlichen Empfinden ab, ohne dass ich 
hier den Vergleich Basic - C - Assembler zum tausendsten Mal lostreten 
möchte.
Einen relativ leichten Einstieg bietet Basic (Bascom), aber auch der 
Einstieg in C ist nicht schwer, wenn man das Arduino-Bord mitsamt 
Entwicklungsumgebung nutzt, erledigt sich der Einstieg fast von alleine 
und sehr 'mundgerecht'.
Mit Assembler würde ich persönlich nicht starten (obwohl es damals nicht 
anders ging), es ist halt ein bissl arg kryptisch, aber auch gut 
beherrschbar.
Zu vergleichen ist es mit einem PC nie, für den gibt es ein 
Betriebssystem, den ganzen Overload, den kein Mensch benötigt, usw.
Einem Mikrokontroller verpasst du als Software exakt die Aufgabe, um die 
es dir geht, keinen Pups mehr, das prädestiniert ihn für Lösungen, wie 
aus deiner Anforderung hervorgeht.
Grüssens, harry

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