Aktiver Stromsensor - Verhalten nicht ganz bekannt - weiß jemand Bescheid

Dietrich L. schrieb:
> Das Datenblatt sagt unter "Meßgenauigkeit–Dynamisches Verhalten":
> Ipmax = +/-20A, Linearität = 0,1%
> Ich gehe mal davon aus, dass das zusammen gilt.

Naja OK, also nehmen wir mal an, dass es linear bleibt.

Dietrich L. schrieb:
> Es ändert sich durch die andere Verdrahtung nichts im Sensor, weder
> elektrisch noch magnetisch.

"Im" Sensor ändert sich nichts, klar, aber ich führe das Signal bei der 
3A-Variante halt zweimal durch den Sensor, wodurch die Empfindlichkeit 
steigt. Und der Messbereich ist dabei bis zu +/- 10A. Also theoretisch 
für meinen Zweck geeignet. Nur wie sieht es mit 10,1A aus? Auch noch 
drin? Ich würde den Strom elektronisch auf 10A begrenzen, aber halt nur 
zur Sicherheit.

Dietrich L. schrieb:
> Anders herum: X653 hat die interne Referenz und ist nicht herausgeführt,
> X663
> 
(http://www.vacuumschmelze.de/fileadmin/Medienbiliothek_2010/Produkte/Kerne_und_Bauelemente/Anwendungen/Stromsensoren/Aktive_Ss_fuer_hoechste_Genauigkeit/4646-X663_de.pdf)
> hat interne oder externe Referenz und hat einen 4. Pin

Das sieht im Schaltbild so aus, aber so scheint es nicht zu sein, denn 
hier in der Übersicht http://www.vacuumschmelze.de/index.php?id=404 
steht ja, ob mit Vref oder nicht. Und im Datenblatt vom X663 ist ja auch 
die interne Referenz eingezeichnet, welche durch eine externe 
überschrieben werden kann. Im DB vom X653 ist zwar auch ein REF in der 
Zeichnung zu sehen, aber ganz klar ist die Geschichte auch nicht. Weil 
in der Übersicht steht hier ja "Vref: nein".

Dietrich L. schrieb:
> Referenz offen lassen: X663 ist identisch wie X653

OK, das kann natürlich auch heißen, dass der einzige Unterschied darin 
besteht, dass ich beim X663 mit "Vref: ja" lediglich die Möglichkeit 
habe, extern eine dran zu hängen.

Hi

>OK, das kann natürlich auch heißen, dass der einzige Unterschied darin
>besteht, dass ich beim X663 mit "Vref: ja" lediglich die Möglichkeit
>habe, extern eine dran zu hängen.

Nein, das heißt, das ein Referenzspannungsanschluß vorhanden ist. Du 
kannst die dort ausgegebene Referenzspannung für deinen Messung benutzen 
(Vref als Ausgang) oder eine eigene Referenzspannung anlegen (Vref als 
Eingang). Damit 'überschreibst' du die interne Referenzspannung.

MfG Spess

Von LEM (http://www.lem.com) gibt es die gleichen Sensoren, dort heißt 
der Typ CAS 6.

Zu dem gibt es eine ausführliche Dokumentation hier:
http://www.lem.com/images/stories/files/Products/P1_5_1_industry/LEM_Leaflet_CAS_CASR_CKSR_web_site.pdf

Hey super! Danke Jungs! Das les ich mir doch jetzt erstmal durch

Dietrich L. schrieb:
> Die Vacuumschmelze-Teile sind offensichtlich (fast?) identische
> Nachbauten des Originals LTSR6 der Fa. LEM:

Möglicherweise sind die Teile für Anwendungen kompatibel. Wenn man sich 
aber die jeweiligen Datenblätter ansieht gibt es schon einen technischen 
Unterschied. LEM verwendet eine Hall-Magnetsonde, während Vacuumschmelze 
eine weichmagnetische Sonde verwendet (was auch immer das ist) und deren 
Vorteile gegenüber Halleffektsonde anpreist.

Dann ist es das gleiche Prinzip wie im LEM CAS 6.

Siehe hier auf S. 3

http://www.lem.com/images/stories/files/Products/P1_5_1_industry/LEM_Leaflet_CAS_CASR_CKSR_web_site.pdf

Gregor B. schrieb:
> Dann ist es das gleiche Prinzip wie im LEM CAS 6.

Da hast du natürlich Recht. Ich verglich den LTSR6 Typ mit der 
Vacuumschmelze.
Außerdem steht bei Vacuumschmelze, dass sie die einzigen Hersteller 
seien. Stimmt scheinbar nicht, oder einer kauft vom anderen ein.

> dass ich seit drei Tagen dort anrufe und immer an irgendwelche
> Mailboxen verbunden werde.
Tja, zum Thema Kundenorientierung bei VAC hatte ich seinerzeit nicht nur 
einmal eine verbale Auseinandersetzung mit einigen Herren dort, allen 
vor mir Dierk H.!

Wenn Du nicht weiter kommst, frag Dich mal zu Herrn Lenhard durch. Der 
ist da inzwischen verantwortlicher Entwickler, soweit mir bekannt.

>Dietrich L.
Bei DEM Vornamen kommt mir eine interessante Assoziation.(?)

> Hat jemand schonmal so ein Teil benutzt
Ich habe welche mitentwickelt, allerdings nicht den.

> Die Vacuumschmelze-Teile sind offensichtlich (fast?)
>identische Nachbauten des Originals LTSR6 der Fa. LEM:
Hm, eigentlich haben sich die Vacianer immer beklagt, dass LEM angeblich 
deren Sensoren nachbaut - ok, ich nehme das zur Kenntnis.

> dass sie die einzigen Hersteller
> seien. Stimmt scheinbar nicht, oder einer kauft vom anderen ein.
Zu meiner Zeit hat VAC jedenfalls nicht bewusst LEM nachgebaut - wäre 
mir erinnerlich. In Qualität hätte man allerding gut daran getan sich an 
den Schweizern zu orientieren :-)

> Kann jemand generell Angaben über die Auflösung eines solchen Sensors
> geben? Was ist da zu erwarten? 1mA, 10mA oder gar schlechter?
Die Auflösung hängt von mehreren Dingen ab: Zum einen gibt es ein 
Übertragungsverhältnis der Windungen, die den Primärstrom auf die 
Sekundärwindung übersetzt, die im Kompensationszweig liegt. Diese lässt 
nicht jede Übersetzung zu. Vorausgesetzt, die Wickelmaschine hat nicht 
wieder Mist gebaut, müsste das allerdings stimmen. Nachmessen hilft. Die 
interne Elektronik ist nämlich so ausgelegt, dass das Teilerverhältnis 
genau passend übersetzt wird. Gfs wird ein mismatch der Windungszahlen 
durch die Spannungsverstärkung des OPV im Sondenzweig ausgeglichen, um 
zu einem einfachen Ü-Verhältnis zu gelangen. Massgeblich sind dabei 
allerdings die Präzision der beteiligten R's und da nichts sonderliches 
verbaut.

> Wie arbeitet das Ding, dass so ein Ripple entsteht?
Es ist ein freilaufender Schwingkreis, der eine PWM erzeugt, deren d.c. 
sich so einstellt, dass das vom übersetzten Strom erzeugte Magnetfeld im 
Inneren des Sensors durch einen von dieser PWM gespeisten 
Kompensationskreis im Mittel Null ist. Die Elektronik regelt quasi den 
Strom von vorne weiter hinten im Kleinen aus. Dabei entsteht besagte 
PWM, die man glätten muss. Z.T. macht das der Sensor selber, indem ein 
TP verwendet wird und der ripple auch aktiv geglättet wird, z.T. macht 
man es extern. Jeder Kunde will das ja anders. Es gab auch Versuche, das 
digital zu erfassen, was aus denen geworden ist, entzieht sich meiner 
Kenntnis. Die ASIC Geschichte, die angeleihert wurde und die TI damals 
an ie grosse Glocke gehängt hat, scheint ins Wasser gefallen zu sein.

>Refstufe
Die Referenzstufe liefert die BIAS-Spannung, auf die sich der 
Kompensationskreis bezieht. Diese Spannung muss möglichst genau und 
stabil sein. Einige Sensoren haben dazu eine eigene Ref-Elektronik. Bei 
den billigen Sesoren ist die Ref unbestückt oder nicht vorhanden. Das 
Problem sind hier die meist instabilen Versorgungen. Mit Ref bist Du 
genauer. "Lagegenauer" und exakt zu sein. Mit etwas Schmackes in einem 
PLD kann man das auch ohne Ref wegprozessieren. Hat die VAC aber nicht 
kapiert und die Kunden auch nicht.

>eine weichmagnetische Sonde verwendet
Dieses Material, z.B. "Vitrovac" liegt im Inneren des Sensors und 
koppelt das vom Kompensationsstrom erzeugte Magnetfeld, abzüglich des 
Aussenmagnetfelds vom Erregerstrom in die Sondenspule, die die PWM 
steuert. Das Verfahren ist von VAC patentiert, dürfte aber abgelaufen 
sein - zumindest das Prinzip. Ob dort was nachgeschoben wurde, kann ich 
nicht sagen: Von meiner Seite wurden dem damaligen Bereichsleiter, Herrn 
Dr P. Vorschläge gemacht, wie man mit einem verrauschten Signal die 
Vitrovac Sonde ansteuern könnte, um mit der Grenzfrequenz weiter nach 
oben zu kommen und bei definiertem Filter weniger ripple zu haben. Hat 
man sich angehört und in die Schublade gesteckt. Nun ja, Vorschläge von 
Entwicklern waren dort nicht gerne gesehen und wurden vom anderen Dr. P 
abgebügelt.

Zurückkommend auf die Genauigkeit sei noch erwähnt, dass es selbstredend 
thermische Effekte gibt und die Sache vom ripple der Versorgng abhängt. 
Wenn man den misst, kann man ihn manuell in den Ausgangszweig 
gegenkoppeln. Einige Sensoren machen das intern.

Zusammenfassend lässt sich sagen, dass dort mehrere Faktoren eine Rolle 
spielen und es auch eine Definition des Betrachtungszeitraumes ist: Sehr 
niederfrequent und gut geglättet, ist das Ding so genau, wie seine 
Elektronik es zulässt, höherfrequenz muss man sich die PWM-Effekte 
wegdenken oder -rechnen und dabei berücksichtigen, dass ein AC-Anteil 
von den Spulen direkt in den Kompensationskreis übertragen wird. Es 
existiert eine Durchtrittsfrequenz unterhalb welcher der Sensor im 
DC-Betrieb arbeitet, oberhalb ist er ein klassischer Übertrager. Die 
Sache ist so aufeinander abgestimmt, dass die Ü-Verhältnisse für DC und 
AC annähernd gleich sind. Leider geht das aber nicht für die Phasen. 
Lustig ist es, sich mal ein Pulsübertragung anzusehen, was der daraus 
macht.

Wenn man den Sensor einsetzen will, muss man sich überlegen, wie man die 
PWM in den Griff bekommt: Das einfachste ist eine digitale Auswertung. 
Ich habe ein entsprechendes Prinzip mit einem PLD umgesetzt und das 
VAC-Patent dadurch umgangen, dass ich die Sonde aktiv ansteuere. Das ist 
etwas mehr Aufwand, man hat aber die Information der Kompensation aktiv 
im Griff und kann sie rechentechnisch behandeln. Das Problem ist 
nämlich, dass die PWM nicht festliegt, sondern je nach Sensor 
(typischerweise bei 200-400kHz) schwingt und im Betrieb etwas driftet. 
Der Drift ist z.T. die Information und zum Teil Rauschen. Mit einer 
Aktivsteuerung kann man das Trennen, die VAC filtert leider nur. Für 
mich war das VAC-Prinzip immer eine intelligente Idee, die nicht voll zu 
Ende gedacht urde und auch noch schlampig umgesetzt worden ist. Deshalb 
haben die LEM auch nie verdrängen können.

Es gäbe zu dem Thema noch mehr zu sagen, aber man muss nicht jede Idee 
ausplaudern. Wbei es bei VAC keine Gefahr gibt: Ich war vor Jahren mal i 
einem der Heräus-Foren im Material Valley, dem auch die VAC angehört und 
habe in Gesprächen erklärt, wie man - buchstäblich mit meinem Mausklick 
- die Streuung der Sensoren halbieren könnte. Aber weder damals, noch 
als ich noch in der Firma war, wurde die Idee vom Produktionsleiter 
aufgenommen und umgesetzt.

Hallo  ehemaliger Stromsensorentwickler

Danke für deinen ausführlichen Bericht zu den VAC-Sensoren und 
Hintergrundinfos.

Da ich mich mit Leistungsmessung im Netzfrequenzbereich beschäftige, 
habe ich mich immer wieder für diverse Stromsensoren interessiert und 
bin vor Jahren auch auf die von VAC gestoßen. Leider hatten die damals 
+/- 15V Versorgung was überhaupt nicht in die modernere 
Microprozessorwelt mit 5V/3,3V Versorgung passte.

Generell habe ich das Gefühl, dass sich nur wenige Hersteller über den 
Bereich der Strommessung trauen. AC-Stromzangenhersteller für 
industrielle Anwendungen gibt es nur wenige, auch bekannte 
Meßgeräteerzeuger kaufen da zu.
DC-fähige Sensoren sind abgesehen von R-Shunts auch sehr rar. Die 
Genauigkeit und Linearität von den aktiven Sensoren erreicht da meist 
nur mit Mühe 0,1%. Das ist dann aber für ein Präzisionsleistungsmeßgerät 
zu wenig.

Auch ich bedanke mich für die ausführliche Erläuterung.

Ich habe mich jetzt mit LEM kurzgeschlossen und werde diese Sensoren 
verwenden. Man war so nett, mir zwei Muster zukommen zu lassen. Verwende 
jetzt den CASR6-NP mit externer Referenz. Aussagen über die Resultate 
kann ich aber leider noch keine geben.

geben = machen

Sorry

Jetzt habe ich doch nochmal eine Frage:

Ich möchte 0...10A messen.

Für den Sensor gilt nun (6A-Version):

1

Allen drei Wicklungen parallel:           Vout = Vref + (10A/6A)*0,625V

2

Zwei Wicklungen parallel, eine in Serie:  Vout = Vref + (10A/3A)*0,625V

3

Drei Wicklungen in Serie:                 Vout = Vref + (10A/2A)*0,625V

Als maximale Ausgangsspannung wird 4,625V angegeben. Die maximale 
Empfindlichkeit erreicht man ja, wenn die drei Wicklungen in Serie sind, 
sprich der Strom dreimal durch den Sensor geht.

Sehe ich das richtig, dass ich auch die 10A mit drei Wicklungen in Serie 
messen kann, wenn ich z.B. als Vref nur 1,25V nehme:

1

Vout = 1,25V + (10A/2A)*0,625V = 1,25V + 5*0,625V = 4,375V