Hallo, brauch mal eure Hilfe. Ich habe vor an verschiedenen 230V-Geräten (z.B. Bohrer, Heckenschere, Hochdruckreiniger, Metalldampflampe, Netzteile, Nachtlicht, ...) den Einschaltstrom bzw. den Stromverlauf über ein digitales Oszilloskop zu messen. Es gibt zwar Strommesszangen dafür, aber die günstigen sind zu träge und die Teuren sind mir zu teuer. Ich wollte eigentlich nicht mehr als 50€ ausgeben. Nun habe ich gelesen, dass man den Einschaltstrom mittels Shunt-Widerstand (Messwiderstand) messen kann. Unten ist eine Zeichnung, wie ich mir die Messung bequemer vorstelle. Die Einschaltstrommessvorrichtung soll in ein Gehäuse kommen. Am Eingang eine Kaltgerätebuchse mit Schalter und 16A-Sicherung. Am Ausgang eine 230V-Steckdose. Im Inneren soll zwischen die Phase (L1) der Shunt-Widerstand. Am Shunt-Widerstand dann eine BNC-Buchse (evtl. bzw. besser vielleicht 2x 4mm-Bannanenbuchsen). Von dieser Buchse dann zum Oszilloskop (mittels Tastkopf?). Hier meine Fragen an euch: -Die wichtigste Frage vorweg: kann man das so realisieren? -Geplant sind 230V-Geräte bis 3680W, aber auch Geräte mit sehr wenig Leistung (1W). Was für einen Shunt-Widerstand nehme ich da? -Die Verbindung zum Oszilloskop: Kann man dieses direkt anschließen oder braucht man den Tastkopf vom Oszilloskop? -Wichtig: Es soll auf keinen Fall, das Oszilloskop beschädigt werden. Braucht man da evtl. noch eine Schutzvorrichtung? An den Fragen erkennt ihr vielleicht, dass ich nicht all zu viel mit Oszilloskopen gearbeitet habe. Damals in der Schule haben wir zwar damit experimentiert, aber immer im Team. Ich hoffe ihr könnt mir weiterhelfen.
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Ganz ehrlich. Laß bitte die Idee mit dem Shunt und den Buchsen / BNC bleiben. Je nach dem, wie herum Du Deinen Meßadapter einsteckst, liegt die Phase der Netzspannung auf der Hülse der BNC Buchse. Die Masse am Tastkopf ist beim Oszi auch mit Erde verbunden und das gibt einen herlichen Kurzschluss. Also suche bitte nach einer Möglichkeit potentialfrei zu messen. Von Alegro Micro gibt HAL Stromsensoren, die aus 0 - 50A potentialfrei 0-5V machen. Da musst Du nur ein gutes 5V Netzteil bauen und kannst dann gefahrlos mit dem Oszi am Ausgang des Sensors 0-5 V messen. Gruß Björn
Der Shunt liegt auf Netzpotential und Du verbindest ihn auch noch mit Deinem Osziloskop. Glücklicherweise ist die BNC-Buchse am Oszi mit PE verbunden, so dass Du vermutlich nur einen kräftigen Kurzschluss baust. Falls Du aber dummerweise ein Oszi erwischt, bei dem die Buchse nicht auf PE liegt (weil es einen Akku hat oder weil Du es hinter einem Trenntrafo betreibst), wird es wirklich lebensgefährlich, denn dann liegen 230 V an den freiliegenden restlichen BNC Buchsen an... Wer so wenig Erfahrung im Umgang mit Netzspannung hat, sollte nicht mit einem Shunt arbeiten. Eine Stromzange wäre geeigneter, da sie deutlich sicherer im Umgang ist. Wie schaltest Du das Gerät eigentlich mit einer definierten Phasenlage zu? Das hat durchaus erhebliche Auswirkungen auf den Einschaltstrom.
Vom Shunt direkt zum Oszi-Eingang ist in der Tat blöd bis gefährlich. Mal ein paar anderer Fragen: Es geht Dir nur um den Effektivwert (oder Amplitude, etc) des Stroms, ja? Der momentane Wert ist nicht relevant? Es würde also sozusagen eine Auflösung von 50 Hz reichen? Welche Genauigkeit brauchst Du? 5%, 1%, noch genauer? Such mal nach etwas, dass sich "Stromwandler" (http://www.mikrocontroller.net/articles/Stromwandler) nennt; bei Conrad, darunter auch Modelle für unter 50,-: http://www.conrad.de/ce/de/overview/1105110/Stromwandler;jsessionid=638B9AD15B69621E3AA4DE39481AD23B.ASTPCEN03 Der Vorteil ist, dass hier die galvanische Trennung schon eingebaut ist. Hinweis: Hier darfst Du nicht einfach die ganze Zuleitung durchstecken, sondern nur eine der beide Adern "Phase" oder "Nullleiter".
Oliver K. schrieb: > Nun habe ich gelesen, dass man den Einschaltstrom mittels > Shunt-Widerstand (Messwiderstand) messen kann. Unten ist eine Zeichnung, > wie ich mir die Messung bequemer vorstelle. Das ist eine von vielen Möglichkeiten. > Hier meine Fragen an euch: > -Die wichtigste Frage vorweg: kann man das so realisieren? Nein. Lebensgefahr. Du brauchst mindestens einen Trenntransformator vor Deinem Verbraucher, um eine galvanische Trennung herzustellen. Und Du darfst dann auch nur hinter dem Trenntrafo messen. > -Geplant sind 230V-Geräte bis 3680W, aber auch Geräte mit sehr wenig > Leistung (1W). Was für einen Shunt-Widerstand nehme ich da? Den passenden. Das ist der Nachteil der Shunt-Lösung. Wenn Du das ganze auf 16A auslegst, hast Du bei 50mA zu wenig Spannungsabfall für die Messung und damit eine schlechte Genauigkeit, und wenn Du das für zB 100mA auslegst, hast Du bei 16A zu viel Spannungsabfall (am Verbraucher kommen dann statt 230V nur noch 210V an zB) und zu viel Verlustleistung (Dein Shunt wird zur Raumheizung oder zu einem Einweg-Leucht-Widerstand). Mit einem induktiven Stromwandler, einer Rogowski-Spule oder einem Hallsensor umgehst Du dieses Problem und hast nebenbei noch eine galvanische Trennung, d.h. brauchst nicht unbedingt einen Trenntrafo (für erste Tests und Inbetriebnahme trotzdem empfehlenswert - es ist Dein Leben). Hier wird der Strom durch das Magnetfeld des durchflossenen Leiters gemessen, und bei Hall-Sensoren funktioniert das auch mit Gleichstrom. Dahinter ein PGA (Programmable Gain Amplifier), damit Du sowohl bei kleinen als auch bei großen Strömen einen passenden Messbereich hast. fchk
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Danke! Okay, dann vergessen wir mal alle meine erste lebensgefährliche Schaltung ;) Über Tenntrafos wird's wahrscheinlich sehr teuer, daher neuer Ansatz: diesmal mit einem HAL-Stromsensoren. Potenzialfrei zu messen, also z.B. über Magnetfelder, ist schon sicherer, aber kann man damit auch schnell Abläufe messen (zu einem günstigen Preis <50€)? Zu den Messwerten: mir wäre schon recht, wenn man mit einer hohen Auflösung messen könnte. Strommesszangen, die 1 mal pro Sekunde messen, sind für mich zu langsam. 50 mal pro Sekunde klingt da schon besser. Wie viel schafft man denn mit den HAL-Stromsensoren, sind damit z.B. 1000 Messungen pro Sekunde drin? Oder ist es nur abhängig vom Oszilloskop? Der momentane Wert sind mir auch wichtig. Eine Genauigkeit von 1% reicht aus. Brauche ich dafür einen PGA und was wäre das dann für einer? Ich habe mal eine Zeichnung angehängt. Kann man das so realisieren? Wenn hier die beiden Phasen (L1 und N) vertauscht werden, hat das negative Auswirkungen? BNC-Buchse oder doch lieber was anderes, z.B. 4mm-Bannanenbuchsen?
Oliver K. schrieb: > Wie > viel schafft man denn mit den HAL-Stromsensoren, sind damit z.B. 1000 > Messungen pro Sekunde drin? Kein Problem. Beispiel: Der ACS712 von Allegro hat eine Bandbreite von 80kHz. > Eine Genauigkeit von 1% reicht aus. Das ist allerdings schon etwas anspruchsvoll, zumindest wenn das Worst-Case sein soll und Du alle Fehlerquellen reinrechnest. Gruß Dietrich
Hi, ich würde über die Kaltgerätebuchse nachdenken. Viele sind nur für max. 10A ausgelegt und viele Kaltgeräteanschlusskabel haben nur einen geringen Querschnitt. Ein Schalter der wirklich für 16A gedacht ist, gibt es auch nicht soviele. Vermutlich würde ich zu einem sehr kräftigen, 2poligen Relais bzw. Schütz greifen, direkt eine ordentliche Leitung mit Zugentlastung und einen ordentlichen Schuko-Stecker nehmen. Gruß Daniel
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Daniel F. schrieb: > Hi, > > ich würde über die Kaltgerätebuchse nachdenken. Viele sind nur für max. > 10A ausgelegt und viele Kaltgeräteanschlusskabel haben nur einen > geringen Querschnitt. Für 16A gibts speziell die Variante mit liegenden statt stehenden Kontakten. Die wurden afaik speziell für Anwendungen jenseits der bei Kaltgerätebuchsen üblichen 10A entwickelt. Natürlich brauchts die passende Anschlussleitung dazu. http://www.reichelt.de/Kaltgeraetestecker/KES-16-1/3//index.html?ACTION=3&GROUPID=5203&ARTICLE=53030&SEARCH=kaltger%E4testecker&SHOW=1&OFFSET=500&;
Ich würde ja direkt empfehlen einen Power Analyzer zu entwickeln. Von Analog gibts da einige ICs, die die nötigen Synchronwandler und PGAs schon haben (=integriertes AFE + fixed-function DSP). Über SPI kann man dann RMS und Peakwerte sowie Wellenformen abholen. Durch die eingebauten PGAs ist ein niederohmiger Shunt idR kein Problem. Ich bastel gerade zufälligerweise an sowas rum ... ;) Naja jedenfalls erspart einem das das DSO vor Ort und rumgefummel mit den Triggern oder Peak-Detect ACQ. Power Analyzer ranklemmen, Gerät anmachen, Spitzenwert anschauen und fertig.
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Wenn wirklich der "echte" Einschaltstrom gemessen werden soll, ist ja auch ein zur Phase synchronisierbarer prellfreier Schalter (Triac oder FET) nötig. Normal Schalter und Relais/Schütze sind schon wegen des Kontaktprellens ungeeignet. Gerade wenn z.B. der Spitzenstrom eines SNT interessiert. Dieser kann ja durchaus ein mehrfaches von 16A betragen. Auch sollte die Phasenlage beim Einschalten einstellbar sein. Das ganze Projekt dürfte nicht unbedingt "anfängertauglich" sein, wenn man halbwegs aussagefähige Messergebnisse haben möchte.
Wenn man den absolut maximal möglichen Stoßstrom ermitteln möchte, hast du da absolut recht. Die unterschiedlichen Arten von Lasten (kapazativ, induktiv, Trafos mit dicker Siebung hinterm Gleichrichter, SMPS ohne/mit aktiver/passiver PFC, ...) reagieren sehr unterschiedlich auf die Einschaltphasenlage. Wenn es nur darum geht einen durchschnittlichen, typischen Einschaltstrom zu erfassen, wie er im Alltag auftritt, reicht m.E. eine handvoll Messungen aus.
@ Mikki & Marian, was redet ihr da, Selbstbeweihräucherung? Der TO kann noch nicht mal einen Shunt berechnen/dimensionieren, sich logische Gedanken dazu machen.
Kennst du keinen der sowas hier besitzt? http://www.conrad.de/ce/de/product/123980/Messadapter-Schutzkontakt-Stecker-Buchse-4-mm-Schutzkontakt-Kupplung-beruehrungssicher-VOLTCRAFT-SMA-10-Schwarz?ref=list Hab ich zuhause, damit hast du schonmal sicher nutzbare Buchsen, ohne lang rumfiedeln zu müssen. Fehlt natürlich das passende Messinstrument für ;-) Gruß Marc
Oliver K. schrieb: > 50 mal pro Sekunde klingt da schon besser. Und was machst du, wenn du dann beim Messen immer den Nulldurchgang erwischt? Bei der Aussagekraft bzw. der Bedeutung der so gewonnenen Messwerte hat das Abtasttheorem von Herrn Shannon noch eine ordentliche Portion mitzureden.
Mit der Kaltgerätebuchse überleg ich mir noch was, evtl. direkt einen 16A-Stecker anklemmen. Die Schalter in meiner Zeichnung dienen nur zum einschalten der Messvorrichtung nicht aber zum starten der Messung. Die Geräte, die man an der Messvorrichtung anschließt, werden mit ihrem Schalter eingeschaltet. Diese sind wahrscheinlich nicht prellfrei. Wie sehr stört dieser Einschaltvorgang des Schalters den Messvorgang? Bitte nicht die Sache ganz so kompliziert machen. ... ich weiß, warum einfach, wenn es auch kompliziert geht :) Hab mal im Internet nach evtl. passenden Stromsensoren geschaut. -ACS715 Stromsensor 0 to 30A -ACS714 Stromsensor Breakout Board -30 to +30A auf einer japanischen Seite habe ich dann gesehen wie man das ganze fachgerecht verkabelt ;) http://d.hatena.ne.jp/NeoCat/20110219/1298131557 Aber mal Scherz bei Seite, dass sollte doch mit den beiden Stromsensoren gehen? Was für eine Auflösung haben diese, aus den Datenblättern werde ich nicht so schlau? Kann man damit im mA-Bereich messen? Die geben doch ein analoges Signal aus, dass man an Oszilloskop darstellen kann, oder? @Marc So ungefähr habe ich mir das vorgestellt, nur wollt ich das selber bauen mit allen Komponenten integriert. @Wolfgang Die beiden Stromsensoren ACS714 und ACS715 tasten mit 80kHz ab. Sollte damit schnell genug sein.
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Das von Marc vorgeschlagene Teil (oder selbstgebaut) sowie ein Stromwandler (Achim) für 5€ und man kann gefahrlos den Strom am Oszi anschauen. Mit dem ersten Screen beginnt dann das nachdenken und lernen (Momentanwert, Effektivwert, Timebase 5ms, 1s, usw.). Dann erübrigen sich auch Fragen zu Analogwerten und Oszi.
Gab es früher nicht mal ganz normale Stromwandler? Die erledigen auch gleich das galvanische Problem. Allerdings Anstiegsflanken im femtosekunden Bereich sind dabei nicht drin. Schätze aber mal, dass das "normale" Netz schon dafür sorgt, das es sowieso gemächlicher zugeht.
@Valve Die Daten vom Stromwandler, den du vorschlägst, entsprechen nicht ganz meinen Erwartungen. Die Messung beginnt erst bei 1A. Eine Toleranz von 10% ist sehr hoch. Abtastrate? Mit deinem 2ten und 3ten Satz kann ich nichts anfangen. Was willst du mir damit sagen? Solche ähnlichen Stromwandler sind doch auch in Strommesszangen verbaut. Sind diese dann überhaupt, um einen Einschaltstrom zu messen, gut geeignet?
Oliver K. schrieb: > Die beiden Stromsensoren ACS714 und ACS715 tasten mit 80kHz ab. Sollte > damit schnell genug sein. Zur Klarstellung: das sind analoge Schaltungen, da wird nichts abgetastet. Die haben eine Bandbreite von 80kHz (typ.), d.h. bei 80kHz sinkt die Amplitude am Ausgang um 3dB ab: http://de.wikipedia.org/wiki/Bandbreite#3-dB-Bandbreite -3dB ist in dem Fall ein Absinken auf ca. 70%. Wenn man es genauer will, muss man von dieser Frequenz genügend Abstand halten. Rechner dazu: http://www.sengpielaudio.com/Rechner-db.htm Gruß Dietrich
Oliver K. schrieb: > @Valve > Die Daten vom Stromwandler, den du vorschlägst, entsprechen nicht ganz > meinen Erwartungen. Die Messung beginnt erst bei 1A. Eine Toleranz von > 10% ist sehr hoch. Abtastrate? die 10% können Dir egal sein solange Du keine Serie produziert, denn kalibrieren wirst Du schon müssen. die 10% bedeuten ja nicht, daß jede Halbwelle bei gleichem Strom anders übertragen wird als die vorhergehende sondern das jeder Seonsor zu einem anderen diese Fehlerstreung hat. keine Abtastrate. unter 1A kannst man (vielleicht Du nicht) sehr wohl messen, über dem max. Wert kann es wg. Sättigung blöd werden. > Mit deinem 2ten und 3ten Satz kann ich nichts anfangen. Was willst du > mir damit sagen? > > Solche ähnlichen Stromwandler sind doch auch in Strommesszangen verbaut. > Sind diese dann überhaupt, um einen Einschaltstrom zu messen, gut > geeignet? Ja, sonst würden die nicht verwendet werden. Nur weil Dir noch die Kenntnis fehlt bedeutet das nicht, daß es nicht machbar ist. >So ungefähr habe ich mir das vorgestellt, nur wollt ich das selber bauen >mit allen Komponenten integriert. Warte noch ein bischen zu bis Du dich über sowas drübertraust... Deine Fragen deuten auf gravierende Mängel bzg. Kenntnisse - nicht nur - mit 230V etc hin. Und das kann recht schnell ins Auge gehen. Probier das ganze einmal mit 12VAC und einer Glühlampe oÄ aus und lerne daran... Grüße MiWi
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