Forum: Analoge Elektronik und Schaltungstechnik Strommessung am Kabel


von Nico L. (nico_l88)


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Hallo,

ich habe einen Warmwasserboiler der ab und zu an geht um das Wasser zu 
heizen.

Ich würde gerne registrieren, wie lange der Boiler laüft, um darüber den 
Verbrauch in kWh auszurechnen. (Strom ist bekannt)

Leider ist die Zuleitung fest angeschlossen und ich habe keine Lust das 
alles aufzumachen, abkappen, Zähler dazwischen, usw.

Ich muss also irgendwie mit dem Arduino indirekt messen, wann Strom 
fließt, aber über ne einfache Spule an der Leitung gehts ja nicht, da 
sich die Ströme ja aufheben.

Wie kann ich also messen, wann das Ding an ist?(Muss wirklich nur AN-AUS 
messen.)

Ich danke jetzt schon für eure Antworten.#

Gruß
Nico

: Verschoben durch Admin
von Frank G. (frank_g53)


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Hi,

eine evtl. vorhandene Betriebsleuchte abfragen?
Über LDR o.ä.?

von Magnus M. (magnetus) Benutzerseite


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Dafür musst du nicht zwingend den Strom messen. Eine einfache 
Spannungsmessung reicht.

von Magnus M. (magnetus) Benutzerseite


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Gemeint ist natürlich die Spannung am Heizelement.

von Eumel (Gast)


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Vielleicht mit einem Hallsensor? Wenn der Strom durch die Zuleitung 
fließt bildet sich ein MAgnetfeld ums Kabel.

von Andreas S. (igel1)


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> Wenn der Strom durch die Zuleitung
> fließt bildet sich ein MAgnetfeld ums Kabel.

... und durch das Rückkabel ebenfalls ...
... und beide Magnetfelder heben sich auf ...
... jedenfalls theoretisch ...

Praktisch scheint's doch irgendwie zu gehen, weil es Duplex-Stromzangen 
gibt, die genau das können. Ich vermute, da wird die Asymetrie 
ausgenutzt - die Leitungen (Hin- und Rück) sind ja leicht versetzt und 
die Felder können sich daher nicht 100%ig gegenseitig auslöschen. Aber 
nichts Genaues weiß ich nicht.

Ich glaube, ich würde einfach mal eine Spule quer zur Leitung halten und 
mit einem möglichst Empfindlichen Multimeter schauen, was rauskommt.

Bin wirklich gespannt, wie das hier weitergeht.

von Nico L. (nico_l88)


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Also, ich hab euern ratschlag mal befolgt. Bisschen Litze (30-40 
Windungen) drumgelegt, kein Ausschlag am Multimeter. :(

Das mit den LDR ist gar keine schlechte Idee, sähe aber ein bisschen 
blöd aus und wäre ja langweilig. :D

Nochmal zu dem Strom-/Spannung Messen: Wie genau machen die Stromzangen 
das? An ner einzelnen Ader bekomm ich das ja auch noch gebacken, aber 
sobald da ne ganze Leitung drauß wird, ergibts rechnerisch ja null.....

Gruß
Nico

von Max D. (max_d)


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Ich würde mal einen Hallsensor um die Leitung rumbewegen während der 
boiler an ist.
Du wirst zwei Stellen finden bei denen der Ausschlag maximal ist, 
darunter befinden sich die hin- und rückleitungen. An eine dieser 
Stellen den Sensor dann fest montieren und fertig ist die Laube :D

von Igel1 (Gast)


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> Also, ich hab euern ratschlag mal befolgt. Bisschen Litze (30-40
> Windungen) drumgelegt, kein Ausschlag am Multimeter. :(

Hmmm ...
Ich befürchte, wir haben hier aneinander vorbeigeredet.
Ich hatte geschrieben:

>> Ich glaube, ich würde einfach mal eine Spule quer zur Leitung halten und
>> mit einem möglichst Empfindlichen Multimeter schauen, was rauskommt.

Was NICHT gemeint war:
Deine Litze sollte NICHT um die Leitung des Durchlauferhitzers 
herumgelegt werden!

Warum? Weil die Magnetfelder konzentrisch (= wie Ringe) um die 
Stromleitung herum verlaufen und damit nicht DURCH Deine Spule 
durchgeschleust werden.

Man kann aber nur dann Strom in einer Spule induzieren, wenn 
Magnetfelder die Fläche der Spulenwindungen durchdringen und sich dann 
ändern (was praktischerweise bei Wechselstrom automatisch passiert).

Will sagen: Wickle Deine Litze um einen kleinen Metallkern und halte die 
Achse dieser Spule dann QUER zur Stromleitung. Dann nochmals den Strom 
durch diese Spule messen (ggf. in vielen unterschiedlichen Positionen 
rund um die Stromleitung herum).

Wenn es klappen könnte, dann eher so.

Good luck

Igel1

von Harald W. (wilhelms)


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Igel1 schrieb:

> Will sagen: Wickle Deine Litze um einen kleinen Metallkern und halte die
> Achse dieser Spule dann QUER zur Stromleitung.

Früher (tm) nahm man für einen solchen Zweck eine sog. Telefonspule.
Aber sowas kennt heutzutage wohl kein Mensch mehr. :-(
Gruss
Harald

von Elo (Gast)


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man kann daraus auch eine Doktorarbeit machen, wenn man den einfachsten 
Weg für zu banal hält > Kontakte am Heizelement!

von mpl (Gast)


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Harald Wilhelms schrieb:
> Früher (tm) nahm man für einen solchen Zweck eine sog. Telefonspule.
> Aber sowas kennt heutzutage wohl kein Mensch mehr. :-(
> Gruss
> Harald

erzähl mal weiter hört sich interessant an =)

von Hubert M. (hm-electric)


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Man muß auch nicht unbedingt was am Boiler ranfriemeln. Wenn der Boiler 
eine eigene Zuleitung hat, kann man auch am Unterverteiler was einbauen. 
Wie wäre es mit einem Zwischenzähler?

von Lothar S. (loeti)


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Die Abdeckung der Festanschlußdose öffnen (bei ausgeschalteten FI!) und 
einige Windungen dünne Leitung
http://www.voelkner.de/products/7543/Schaltlitze-LiY-0-08mm-Schwarz.html
um die braune Anschlußleitung (L) wickeln ohne die Leitung auszuklemmen.
Litze zusammen mit der Anschlußleitung aus der Dose führen und Dose 
wieder schließen.
Das Signal an der Litze kannst Du dann auswerten... .

Grüße Löti

von amateur (Gast)


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Am Einfachsten erfasst Du den Verbrauch über die Einschaltdauer. Dazu 
kann man z.B. dem Kontrollbirnchen beim Leuchten zusehen. Oder den 
Thermo- bzw. Strömungsschalter anzapfen.
Wenn Du wissen willst, das das Teil so schluckt: Auch ganz einfach. 
Einen Moment alle Sicherungen raus, natürlich ohne die, auf die es 
ankommt; das Wasser aufgedreht und gestoppt wie lange der Zähler für 
genau eine Umdrehung braucht; ein bissel rechnen. Etwas einfacher geht 
das alles, wenn Du mit dem Anschalten wartest, bis die Marke am Zähler 
Deine "Lieblingsposition" erreicht hat. Oder so...

von Andreas S. (igel1)


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Hallo zusammen,

mich hat der sportliche Ehrgeiz gepackt und ich habe meine Idee einmal 
selbst an unserer Bügeleisenzuleitung ausprobiert:

Spule quer zur Leitung anhalten und versuchen minimalste 
Ströme/Spannungen an der Spule zu messen.

Ergebnis: ein Flopp auf der ganzen Linie.
Schade, schade.

Jetzt würde mich dann doch interessieren, wie's wirklich geht:
Wie kann ich z.B. meiner Bügeleisenzuleitung ansehen, ob gerade Strom 
durch sie fließt oder nicht? Dabei sind nur "noninvasive" Methoden 
zulässig - nix Kabel aufmachen, nix Drähte separieren, nix reinpieksen.

Die von Max D. erwähnte Hallsensor-Methode scheint mir am 
vielversprechendsten - nur habe ich keinen solchen Sensor zur Hand ...

Gibt's noch andere Ideen?

Für Nico habe ich im Rahmen meines Tests evtl. noch eine Idee:
Das Schalten des Bügeleisenstromes verursachte dermaßen starke 
elektromagnetische Wellen, daß ich in meiner Spule mit meinem 
Speicheroszi eine Einschaltschwingung von >10V mit einer Frequenz von 
ca. 1MHz messen konnte. Mit dieser Apparatur bekommst Du den 
Einschaltvorgang also ganz sicher detektiert. Beim Ausschalten war's 
dann allerdings schon schwieriger, den Vorgang genauso sicher zu 
detektieren. Auch wirst Du nach diesem Prinzip vermutlich Deinen Fön 
genausogut detektieren wie Deinen Boiler. Aber egal ...

Viele Grüße

Igel1

von Harald W. (wilhelms)


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Andreas S. schrieb:

> Spule quer zur Leitung anhalten und versuchen minimalste
> Ströme/Spannungen an der Spule zu messen.

Was für eine Spule hast Du denn verwendet? Einige hundert
Windungen sollte diese schon haben. Gut geeignet wäre m.E
neben der schon erwähnten "Telefonspule" eine Relais-
spule eines 230V-Relais.
Gruss
Harald
PS: Meine "Gauss-Maus" (Meßgerät für magnetische Felder) hat
unser Hauptversorgungs-Drehstromkabel noch in zwei Metern
Entfernung detektiert.

von Falk B. (falk)


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Man nehme eine Stromzange, siehe Stromwandler. Logischerweise muss 
man dabei natürlich nur an L ODEr N messen, nicht am gesamten Kabel wo 
beide drin sind.

von Harald W. (wilhelms)


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Falk Brunner schrieb:

> Man nehme eine Stromzange, siehe Stromwandler. Logischerweise muss
> man dabei natürlich nur an L ODEr N messen, nicht am gesamten Kabel wo
> beide drin sind.

Es soll nun mal am unbeschädigten Kabel gemessen werden. Dafür gibts
zwar auch Stromzangen, die sind aber nicht ganz billig.
Gruss
Harald

von Andreas S. (igel1)


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Das Thema läßt mich nicht in Ruhe.

Ich hoffe, es findet sich ein Hall-Sensoren-Spender (der dazu noch ein 
wenig Ahnung hat und mir den richtigen Sensor vertickt).

Ich habe eine entsprechende Such-Anfrage im Markt-Forum eingestellt:
Beitrag "[S] Hall Sensor"

Viele Grüße

Igel1

von Thomas W. (Gast)


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Andreas S. schrieb:
> Das Thema läßt mich nicht in Ruhe.

Na, dann versuchs doch mal etwas unorthodox mit 2 Stk. DS18B20, einer 
mit einem Tropfen Heißkleber aufs Kabel geklebt, der andere direkt 
daneben aber ohne thermischen Kontakt zum Kabel. Wenn das Kabel nicht zu 
großzügig dimensioniert ist, läßt sich der Boilerbetrieb gut anhand er 
Kabelerwärmung feststellen.

von Flohzirkus (Gast)


Angehängte Dateien:

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Ich experimentiere gerade mit einem Compact Plus Blutzuckermessgerät 
Compact Plus Blutzuckermessgerät-Hardware und da war diese 
Fragestellung eine tolle Anregung.

An einen ADC-Eingang habe ich eine kleine Spule aus einem analogen 
Sat-Receiver in Reihe mit 1.8 MOhm (gegen GND) angeklemmt, die Spule in 
der Nähe der Zuleitung zu einem Mini-Lötkolben platziert. (Bild 1)

Im oberen Bereich des Displays stelle die ADC-Messwerte dar, 1 Sample 
pro ms.

Bild 2 (mit der Zahl 440 im Display): Lötkolben aus
Bild 3 (mit der Zahl 469 im Display): Lötkolben an

Scheint zu funktionieren! :-)

In der Praxis sollte man auf jeden Fall noch hochfrequente Störungen 
abfangen - die Energiesparlampe auf meinem Schreibtisch bringt ganz 
massive Störungen, wenn sie angeschaltet und in der Nähe ist.

von Andreas S. (igel1)


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Hallo Flohzirkus,

ich vermute sehr, daß Du zwar Wellen im Raum gemessen hast, dies aber 
nichts mit dem Magnetfeld Deiner Lötkolbenzuleitung zu tun hatte.

Wie ich zu dieser Annahme komme?

1.) Du hältst auf dem Bild die Spule parallel zum Kabel. Die 
Magnetlinien verlaufen jedoch konzentrisch um das Kabel herum und treten 
somit nicht durch den Querschnitt Deiner Spule. Du erhältst auf diese 
Weise keine Induktion in Deiner Spule (jedenfalls meiner Meinung nach)

2.) Ich habe mit meinem Oszilloskop bei meinen weiter oben beschriebenen 
Experimenten ebenfalls jede Menge Signale an der Spule gemessen - das 
hat aber alles nichts mit dem 50Hz Magnetfeld zu tun, denn Du baust mit 
solch einer Spule in gewisser Weise ein kleines Radio, welches dann 
natürlich auch Empfang hat.

Vermutlich wirkt sich die parallel liegende Lötkolbenzuleitung auf Deine 
Radio-Antenne aus (Signaleinkopplung?). Veränderst Du nun die Länge der 
Lötkoblenzuleitung, so verändert sich auch der Empfang Deiner Antenne 
und somit Dein gemessenes Signal. So ganz genau können Dir vermutlich 
nur die HF-Spezis das hier erklären.

Jedenfalls meine ich, daß Du auch ohne Strom in der Lötkolbenzuleitung 
beim Öffnen/Schließen des Thermoschalters im Lötkolben diese 
Signalveränderung bemerkt hättest. (... wie auch immer Du den Schalter 
dann noch geschlossen bekommst ...).

Relativ sicher kannst Du sein, wenn Du mit einem Tiefpass alles oberhalb 
von 50 Hz herausfilterst (denn das Magnetfeld der Lötkolbenzuleitung hat 
ja nur 50Hz) - dann wird vermutlich nichts mehr von Deinem Signal 
übrigbleiben.

Sorry für diese etwas pessimistische Einschätzung - aber ich befürchte, 
Deine Methode funktioniert nicht über den hier angestrebten Weg (nämlich 
das Magnetfeld der zu messenden Leitung).

Viele Grüße

Igel1

von Flohzirkus (Gast)


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Hallo Andreas,

Andreas S. schrieb:
> ich vermute sehr, daß Du zwar Wellen im Raum gemessen hast, dies aber
> nichts mit dem Magnetfeld Deiner Lötkolbenzuleitung zu tun hatte.

Du hast natürlich recht. Die Spule ist falsch orientiert, und wenn ich 
sie drehe, ändert sich ... rein gar nichts.
Mangels Oszi werde ich wohl nicht herausbekommen, was hier tatsächlich 
"gemessen" wird :-(

Die Fakten:
- Das dargestellte "Signal" hat recht genau 50Hz. Ob es sich aus 
hochfrequenten Bestandteilen zusammensetzt, bliebe auszuprobieren.
- Bei stromlosen (aber nicht spannungslosen) Netzkabeln kann man mit 
dieser Methode recht gut feststellen, auf welcher Seite die Phase liegt.
- An der Primärleitung des Mini-Lötkolbens (8W) ist ein deutlicher 
Unterschied zwischen "An" und "Aus" zu erkennen
- An der Zuleitung zu einer 40W-Glühbirne ist der Unterschied zwischen 
An und Aus nicht wahrnehmbar.
- In der Nähe einer Energiesparlampe sieht man ein komplettes Feuerwerk.

Klingt wahrlich nicht nach 50Hz - Magnetfeld, sondern eher nach mit 50Hz 
modulierten Störsignalen,woher sie auch immer kommen mögen.

Hältst du uns auf dem Laufenden, was deine Versuche angeht?

Grüße und danke für deine ausführliche Erklärung :-)

von Sebastian W. (sebastian_w29)


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Hallo Nico,

du kannst das entstehende Magnetfeld um das Kabel mit einem Magnetometer 
messen, z.B. dem HMC5883L. Ich habs probiert: Schreibtischlampe AN/AUS 
bewirkt definitiv Messwertänderungen. Das Magnetfeld ändert natürlich 
ständig seine Richtung, so dass die Messwerte des HMC5883L dauernd hin- 
und herspringen.

LG, Sebastian

von Andreas S. (igel1)


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Hallo Sebastian,

das sind ja interessante Neuigkeiten!
Bitte schreibe uns noch ein wenig mehr Details zu Deinem Versuchsaufbau:

- Welches Auswerte-Board verwendest Du?  (Arduino?)
- Welches Sensor-Board verwendet Du?
- Wie sind Auswerte- und Sensor-Board miteinander verschaltet?
- Könntest Du uns netterweise den Code zur Verfügung stellen?
- Wieviel Gauss mißt Du bei ein-/ausgeschalteter Lampe?
- Wie störempfindlich ist Deine Lösung? (Fön in der Nähe anschalten ...)

Viele Grüße

Igel1

von Sebastian W. (sebastian_w29)



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Hallo Andreas,

Sensor ist ein HMC5883L breakout aus China, Auswertung via Arduino Mega 
2560. Versuchsaufbau, Quellcode und Ausgabe siehe angehängte Dateien. 
Verbraucher ist eine Schreibtischlampe mit Osram Halogen ES 70W 
Leuchtmittel, die ich etwas schneller als einmal pro Sekunde an- und 
wieder ausgeschaltet habe.

Wenn die Lampe an ist scheint man mit etwas gutem Willen in den 
Messwerten das magnetische 50Hz-Wechselfeld zu erkennen.

Wenn man das Kabel direkt über den Sensor führt sind die Ausschläge 
noch etwas stärker.

Fön hab ich nicht probiert.

LG, Sebastian

von Andreas S. (igel1)


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Hallo Sebastian,

Glückwunsch!

Du hast unser Rätsel erfolgreich gelöst, indem Du tatsächlich mit Deinem 
Versuchsaufbau nachgewiesen hast, daß man mit einfachen Mitteln Strom in 
Kabeln mit Hin- und Rückleitern nachweisen kann.

Da ich zufällig ein identisches Arduino-Board hier herumliegen habe (ich 
wollte es immer mal nutzen, bin aber noch niemals dazu gekommen), juckt 
es mir in den Fingern, Deine Schaltung selbst einmal auszuprobieren.

Daher hier die Frage/Bitte: könntest Du netterweise einen Link auf die 
Bezugsquelle des HMC5883l hierher posten? Die Dinger findet man zwar bei 
ebay wie Sand am Meer, aber wer weiß schon, welche davon funktionieren 
und welche nicht (bin da schon leidvoll geprüft worden ...). Da ist 
Erfahrung, wie Du sie hast, Gold wert.

Sodann noch eine kleine Frage zur *.txt - Auswertedatei:
Könntest Du ein paar Worte zur Bedeutung der Spalten in Deiner Datei 
schreiben? Was genau bedeuten die Werte in mGauss ausgedrückt?

Mir fiel inzwischen auf, daß ich auf meinem STM32F3-Discovery 
Entwicklungsboard ebenfalls einen 3-Achsen-Magnetfeldsensor drauf habe. 
Damit sollte es vermutlich auch gehen und dann hätte man sogar einen 
Stromdetektor samt 32bit Auswerte-MC für <10 EUR.

Leider stecke ich aber noch ziemlich in den Kinderschuhen bzgl. 
ARM-Programmierung und man scheint einige Wochen investieren zu müssen, 
um diese 32bit Riesen-Käfer in den Griff zu bekommen. Da wäre mir ein 
schneller Erfolg mit Deinem Arduino-Ansatz doch lieber ...

Viele Grüße

Igel1

von Sebastian W. (sebastian_w29)



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Andreas S. schrieb:
> Daher hier die Frage/Bitte: könntest Du netterweise einen Link auf die
> Bezugsquelle des HMC5883l hierher posten? Die Dinger findet man zwar bei
> ebay wie Sand am Meer, aber wer weiß schon, welche davon funktionieren
> und welche nicht (bin da schon leidvoll geprüft worden ...).

Das hier verwendete HMC5883L-Modul ist von SainSmart (Bucht 
321020234768). Ich benutze auch noch ein HMC5883L-Modul von drotek.fr 
(Bucht 280863037681), dort fehlt jedoch der DRDY-Ausgang.

Ich habe allerdings bei Internet-Bestellungen fürs Tinkering bisher noch 
nie schlechte Erfahrungen gemacht.

> Sodann noch eine kleine Frage zur *.txt - Auswertedatei:
> Könntest Du ein paar Worte zur Bedeutung der Spalten in Deiner Datei
> schreiben? Was genau bedeuten die Werte in mGauss ausgedrückt?

UTSL ;)
1
    Serial.print(mag_raw[0], DEC); Serial.print(",");
2
    Serial.print(mag_raw[1], DEC); Serial.print(",");
3
    Serial.print(mag_raw[2], DEC); Serial.print(",$");
4
    Serial.print(mag_status, HEX); Serial.print(",");
5
    Serial.print(loop_duration, DEC); Serial.println();

Laut 
http://www51.honeywell.com/aero/common/documents/myaerospacecatalog-documents/Defense_Brochures-documents/HMC5883L_3-Axis_Digital_Compass_IC.pdf 
ist die Einheit der Magnetfeldvektoren mag_raw[] 0,92mG. Die 
loop_duration ist in µs.

Ich hab keine Ahnung warum jeweils das zweite Messresultat identisch zum 
ersten ist. Entweder ist RDY immer 1 und die Schleife mit UART-Ausgabe 
dauert halt ca. 2,7ms, oder ich mache irgend etwas anderes falsch, denn 
der Sensor kann nur max. 160 Messungen pro Sekunde.

Ich hab die Messwerte mal in Excel als Differenz zum Mittelwert 
ausgewertet. Man kann eindeutig die Schaltvorgänge und sogar das 
50Hz-Magnetwechselfeld erkennen, siehe angehängte Diagramme!

LG, Sebastian

von MT (Gast)


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Schönes Diagramm, Zahlenwerte = f (Millionen).

Sollte das Wechselfeld nicht mit 100Hz pulsieren?

von Sebastian W. (sebastian_w29)


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Die Zeitwerte sind in µs, die Anzeigeeinheit "Millionen" bewirkt eine 
Zahlendarstellung auf den X-Achsen in Sekunden.

Warum 100Hz, der Strom pulsiert doch mit 50Hz?

LG, Sebastian

von Andreas S. (igel1)


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@Sebastian:

Wow - tolles Ergebnis und prima visualisiert!
Alle Blumen gehen an Dich - definitiv.
Danke auch für die Links zu den Bezugsquellen.

Etwas schade, daß Nico L. als Thread-Begründer und Fragesteller 
scheinbar nicht mehr an Board ist.

So erlaube mir noch eine Frage:
Nach meinen Überlegungen bzgl. konzentrischer H-Felder rund um die zwei 
Leiter herum, müßte die gemessene Induktion eigentlich zu Null werden, 
wenn der Sensor exakt den gleichen Abstand zu beiden Leitern hat. Dann 
löschen sich die Magnetlinien nämlich genau gegenseitig auf.

Ist dies der Fall?  Will sagen: gibt es deutliche Minima/Maxima, wenn Du 
das Kabel bei eingeschalteter Lampe langsam um seine eigene Kabel-Achse 
drehst und dabei den Sensor an Ort und Stelle beläßt (ihn also nicht 
mitdrehst)?

Sollte das zutreffen, so kann man sogar die Positon der Leiter im Kabel 
bestimmen. Weiterhin könnte man auch den jeweiligen Hin- und Rückleiter 
bestimmen. Das wäre dann langsam schon fast wie beim Röntgen ...

Ach ja - und mit etwas Mathematik sollte man anschließend auch die 
Ströme berechnen können (sag' ich mal, ohne jetzt alles 100%ig zu Ende 
gedacht zu haben)

Viele Grüße

Igel1

von Nico L. (nico_l88)


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So, Leute. Ich bin wieder da. Ich hab total vergessen, das der thead 
hier noch da is.:D
Und ich bin total begeistert, das das hier so aktiv ist.
Ich hab mir mal ein paar Hallsensoren bestellt. Mal sehen, wie das vei 
mir dann wird.

Gruß
Nico

von Andreas S. (igel1)


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Ich bin Sebastians Empfehlung gefolgt und habe inzwischen den 
SainSmart-Sensor bestellt.

In einem Anflug von Spar-Wahn, bin ich sogar das Risiko eingegangen und 
habe bei einem noch billigeren Lieferanten bestellt 
(http://www.ebay.de/itm/181155874815?_trksid=p5197.c0.m619), um 
sagenhafte 4,- EUR zu sparen.
Hoffentlich geht das gut ...

@Nico: Welche Sensoren hast Du denn bestellt? Und wo?


Viele Grüße

Igel1

von Andreas S. (igel1)


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Nachtrag zu meinem vorletzten Beitrag.
Dort hatte ich geschrieben:

"Nach meinen Überlegungen bzgl. konzentrischer H-Felder rund um die zwei
Leiter herum, müßte die gemessene Induktion eigentlich zu Null werden,
wenn der Sensor exakt den gleichen Abstand zu beiden Leitern hat. Dann
löschen sich die Magnetlinien nämlich genau gegenseitig auf."

Das ist natürlich großer Humbuck - gemeint war folgendes:

Wenn Hin- und Rückleiter in einem rechtshändigen kartesischen 
Koordinatensystem (vgl. 
https://de.wikipedia.org/wiki/Kartesisches_Koordinatensystem_%28Geod%C3%A4sie%29) 
in Y-Richtung verlaufen, so hat das Magnetfeld an bestimmten Punkten 
keine X-Komponente sondern nur eine Z-Komponente. Unter anderem ist dies 
in der YZ-Ebene, die beide Leiter voneinander trennt (und keinen der 
Leiter schneidet!) der Fall.

Bevor ich mich hier aber völlig um Hals und Kragen rede mit mehr oder 
weniger unverständlichen Texterlärungen: ein Bild sagt mehr als 1000 
Worte.
Einfach hier ab S. 19 gucken - besser kann man's kaum darstellen:
http://www.ate.uni-due.de/data/get12/GET1_4_Magnetfeld_HO.pdf

Viele Grüße

Igel1

von Sebastian W. (sebastian_w29)


Angehängte Dateien:

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Hin- und Rückleiter lassen sich m.M.n. nicht unterscheiden, wohl aber 
die Lage der Leiter im Kabel: Wenn der Sensor zwischen den zwei Leitern 
plaziert ist, ist der Z-Wert des Magnetfelds (senkrecht zum Sensor aus 
dem Kabel/in das Kabel) maximal und der Y-Wert (tangential zum Sensor 
rechtwinklig aus dem Kabel/in das Kabel) minimal, wenn beide Leiter 
übereinander über dem Sensor liegen ist es andersherum. Der X-Wert 
(parallel zum Kabel) sollte in jedem Fall dazu sehr klein sein.

Dies lässt sich gut an dem angehängten Diagramm ablesen, für das über 
dem (mehr oder weniger) stationären Sensor das Kabel langsam gedreht 
wurde (das Biest hat sich dabei aber gewehrt).

LG, Sebastian

von Andreas S. (igel1)


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@Sebastian:

Ich mußte zunächst etwas umdenken, weil Du das geodätische 
Koordinatensystem benutzt, aber unterm Strich ist dies genau das 
vorausgesagte/erwartete Ergebnis.

Erstaunlich ist dabei, wie gut man die Kabeldrehung in Deiner 
Excel-Auswertung nachverfolgen kann und wie gut sich dabei das 
Anwachsen/Abschwellen der Y- und Z-Werte einander abwechselt.

Was Hin- und Rückleiter angeht, so sollte man die an Hand Deiner 
Sensordaten unterschieden können - wirklich relevant ist das aber eher 
nicht, denn bei Wechselstrom ändert sich diese Zuordnung sowieso alle 
10ms ...

Insgesamt ein wirklich interessantes Experiment mit einem tollen 
Ergebnis!

Aus den gemessenen Werten sollte man jetzt eigentlich rückrechnen 
können, wie die Spule beschaffen sein muß, damit man auch damit etwas 
messen kann ...

Denn immerhin sollte man das Spulensignal ja supergut verstärken können 
- braucht man sich doch ausschließlich auf die 50 Hz zu konzentrieren 
und kann den Rest wegfiltern. Nach Deiner Grafik ständen einem dafür ca. 
150 Milli-Gauss zur Verfügung.

Studienabgänger bitte vor: was kann man damit aus einer Spule mit N 
Windungen rausholen?

Praktiker vor: mit welcher Impedanz wäre solch eine Spule optimal an 
einen Verstärker anzubinden und wo packe ich den Tief- oder den Bandpaß 
rein? Oder erzähle ich hier Stuß?

Viele Grüße

Igel1

von Markus (Gast)



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@Sebastian

Ebenfalls Kompliment von meiner Seite.
Der Code funktioniert einwandfrei. Habe damit eine Erkennung gebastelt, 
ob der Kühlschrank läuft oder nicht (dementsprechend soll ein externer 
Lüfter laufen, oder eben nicht). Auftrennen eines Kabels kam nicht in 
Frage.

Habe ein paar Auswertungen hochgeladen, die zeigen sollen, wie ich zur 
Lösung gekommen bin:

Bild "mag_raw": die 3 Achsenwerte des Magnetometers beim vorübergehenden 
Einschalten eines Verbrauchers (hier im Test eine 40W Glühbirne). Sehr 
viele Werte, da Zykluszeit wie von Sebastian schon erwähnt ca. 2.7ms. 
Ausserdem habe ich den Sensor um das Kabel gedreht und auch den Abstand 
verändert, um die Abhängigkeiten zu sehen (das Signal "pumpt" daher). 
Blau und grün sind die Richtungen quer zum Kabel, die Magnetfeldrichtung 
längs des Kabels (rot) oszilliert quasi um Null und liefert nach 
Mittelung keinen Beitrag.

Bild "gleitender_mittelwert_1": im Folgenden betrachte ich nur mehr das 
blaue Signal, der Leiter bleibt still liegen, damit das Signal stabil 
bleibt.
Ein gleitender Mittelwert über 11 Perioden ergibt das rote Signal.

Bild "Betrag_von_mag_raw_minus_gleitender_mittelwert_1":
Blau minus rot berechnen und Betrag bilden. Auf diese Weise hat man fast 
schon ein digitales Signal von Null ausgehend. Jetzt nochmal davon den 
gleitenden Mittelwert berechnen und man erhält
Bild "gleitender_MW_von_Betrag_von_mag_raw_minus_gleitender_mittelwert"

Bild "Strombild_Loetstation_ERSA_mit_Trafo" zeigt das Ergebnis wenn der 
Sensor neben der Netzanschlussleitung einer alten 60W ERSA Lötstation 
(mit 50Hz Trafo) liegt. Die Station pulst ständig die Netzstromaufnahme 
und genehmigt sich hin und wieder einen längeren Schluck aus der Pulle.
Entsprechend bekomme ich dann vom Controller ein rotes 
"EIN"-Erkennungssignal.

von Markus (Gast)


Angehängte Dateien:

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... habe noch den Quellcode angefügt. Besteht im Wesentlichen aus dem 
Code von Sebastian und dem Code für gleitenden Durchschnitt aus dem 
Arduino Playground (https://playground.arduino.cc/Main/RunningAverage).
Wenn das Magnetfeld eines Netzkabels erkannt wird, leuchtet die LED (Pin 
13), sonst nicht.
Schwellwert der Erkennung in der Hauptschleife unter "if (smooth_delta 
>= 5)" einstellbar (sorry, nicht schön ausprogrammiert ...)

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