In einem Kabel (1 mm²) fließt ein Strom zwischen 100 und 400 µA. Mit welchem Sensor, der an einem ATTiny24 anzuschließen ist, kann dieser Strom gemessen werden ohne das Kabel aufzutrennen? Die Genauigkeit der Messung sollte +/- 20 µA oder besser sein.
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Kannste mMn vergessen. Etwaige Magnetfelder, die da induziert werden, sind so klein, das dir schon das Erdmagnetfeld einen Streich spielt.
> Kannste mMn vergessen. Etwaige Magnetfelder, die da induziert werden, > sind so klein, das dir schon das Erdmagnetfeld einen Streich spielt. Yep. Der iProber funktioniert so etwa ab 5mA und ist dann auch noch ganz schoen verrauscht. Und die treiben da ja bereits einen deutlichen Aufwand und die Messung ist dann noch tendentiell relativ als absolut. (Lage des Kabels zum Sensor) Olaf
Darf ein Widerstand eingefügt werden? Wie groß dürfte der max. sein? 1 Ohm? Gruss Chregu
Ludwig schrieb: > In einem Kabel (1 mm²) fließt ein Strom zwischen 100 und 400 µA. > Mit welchem Sensor, der an einem ATTiny24 anzuschließen ist, kann dieser > Strom gemessen werden ohne das Kabel aufzutrennen? Gar nicht. Nimm einen Shunt wie jeder andere auch. Und ja, dazu mußt du die Verbindung irgendwo auftrennen.
Es ist ja nicht verboten, das Kabel mehrfach durch die Stromzange du fädeln.
TrollHunter schrieb: > Es ist ja nicht verboten, das Kabel mehrfach durch die Stromzange du > fädeln. Er bräuchte aber schon >= 100 Windungen, das wird bei seinem 1mm² Draht/Litze schon ein ganz ordentlicher Packen.
Vielen Dank für Eure Antworten. Durch das Kabel fließt Gleichstrom. Auftrennen kann ich das Kabel nicht. Ist es sinnvoll einen empfindlichen Hallsensor zu kaufen und ein paar Experiment durchzuführen oder ist dieses Unterfangen von vornherein aussichtslos?
Ludwig schrieb: > Ist es sinnvoll einen empfindlichen Hallsensor zu kaufen und ein paar > Experiment durchzuführen oder ist dieses Unterfangen von vornherein > aussichtslos? Du kannst dir da einen Spass draus machen, aber ernsthafte oder gar richtige Ergebnisse - und dann auch noch mit +/- 20µA Genauigkeit - sind nicht zu erwarten. Du musst die Leitung auftrennen (oder einige hundert Windungen benutzen, was aufs gleiche rauskommt).
Ludwig schrieb: > Ist es sinnvoll einen empfindlichen Hallsensor zu kaufen und ein paar > Experiment durchzuführen oder ist dieses Unterfangen von vornherein > aussichtslos? leider aussichtslos. Du könntest (wie schon von mehreren vorgeschlagen) eine Art Gleichstromzange bauen und die im Kompensationsbetrieb nutzen. Möglichst viele Windungen deines Kabels durch die Zange fädeln und statt eines Hallsensors einen Fluxgate verwenden (für höhere Empfindlichkeit und weniger Rauschen). Damit kommst du einer Messmöglichkeit zwar näher, aber wenn du wirklich auf 20µA runterkommen willst wird der Aufwand so hoch, dass du es am Schluss doch lieber bleiben lässt ;-)
Es sieht so aus, dass ein Fluxgate weiterhelfen könnte. Ein einfaches Experiment ist hier beschrieben: http://www.elektronik-labor.de/Notizen/Fluxgate.html
Ludwig schrieb: > Auftrennen kann ich das Kabel nicht. Warum? Wenn ein Anfänger (das soll keine Beleidigung sein) ein Problem hat das an die Grenzen der Physik geht, dann ist meist nicht das eigentliche Problem, sondern seine Idee der Lösung daran schuld
Ludwig schrieb: > Auftrennen kann ich das Kabel nicht. Warum nicht? Kannst Du das mal näher erläutern? Dir wird nichts anderes übrig bleiben als einen Shunt einzufügen. Die Messung des Magnetfeldes scheidet aus, das wurde in andern Kommentaren schon mehrfach erläutert und begründet. Du hast 2 Probleme die zu lösen sind. Den kleinen Strom zu messen, in Form eines Spannungsabfalls an einen möglichtst kleinem Widerstand. Dann muss diese kleine Spannung um den Faktor von mehreren Hundert verstärkt werden um sie dem Attiny zuzuführen. Der könnte die kleine Spannung vom Shunt nicht direkt messen. Und das Ganze dann auch noch mit der von Dir geforderten Genauigkeit. Darf man fragen was Du da misst? 1qmm und so ein kleiner Strom...
Kannst Du die Leitung an zwei Stellen abisolieren und eine Leitunng parallel dazu legen? Dann könnte man den Spannungsabfall über der Leitung messen. Gruß Jobst
Jobst M. schrieb: > Kannst Du die Leitung an zwei Stellen abisolieren und eine Leitunng > parallel dazu legen? > Dann könnte man den Spannungsabfall über der Leitung messen. Hallo Jobst, wenn er die Leitung an 2 Stellen abisoliert kann der Spannungsabfall doch direkt gemessen werden. Wozu eine weitere Leitung paralell dazu legen? Das verringert den eh schon geringen Widerstand noch weiter - und damit die Spannung die abfällt. Oder habe ich Deinen Kommentar falsch interpretiert? Die Idee eine Ader an 2 Stellen "anzuzapfen" hatte ich auch. Nur, wie weit sollen die Stellen bei 1,5 qmm auseinanderliegen damit bei dem kleinen Strom ein messbarer Wert herauskommt? Selbst wenn sie 1 Meter auseinanderliegen fallen bei 100uA bis 400uA ca. 1,2 bis 4,8 uV ab. Hoffentlich habe ich richtig gerechnet? Gruß Jörg
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Jörg R. schrieb: > Ludwig schrieb: >> Auftrennen kann ich das Kabel nicht. > > Warum nicht? Kannst Du das mal näher erläutern? Vielleicht ist es ja eine Alarmanlage.
Klaus R. schrieb: > Jörg R. schrieb: >> Ludwig schrieb: >>> Auftrennen kann ich das Kabel nicht. >> >> Warum nicht? Kannst Du das mal näher erläutern? > > Vielleicht ist es ja eine Alarmanlage. Das könnte sein, deshalb wäre es schön wenn der TO erläutert warum die Leitung nicht getrennt werden kann.
Jörg R. schrieb: > wenn er die Leitung an 2 Stellen abisoliert kann der Spannungsabfall > doch direkt gemessen werden. Das ist die Idee gewesen. Jörg R. schrieb: > Wozu eine weitere Leitung paralell dazu legen? Wie misst Du die Spannung zwischen zwei Punkten, ohne eine Leitung dort hin zu legen? Edit: Ich meinte mechanisch parallel, nicht elektrisch. Jörg R. schrieb: > Selbst wenn sie 1 Meter auseinanderliegen fallen bei 100uA bis 400uA ca. > 1,2 bis 4,8 uV ab. Dass dabei keine großen Spannungan auftreten, ist klar. Dennoch räume ich dieser Methode eine größere Genauigkeit ein, als einer magnetischen Variante. 1µV sind auch schaffbar. Gruß Jobst
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Jobst M. schrieb: > Edit: Ich meinte mechanisch parallel, nicht elektrisch. Jobst M. schrieb: > ....und eine Leitung parallel dazu legen? Ok, das hatte ich wohl falsch verstanden. > Dass dabei keine großen Spannungan auftreten, ist klar. Dennoch räume > ich dieser Methode eine größere Genauigkeit ein, als einer magnetischen > Variante. 1µV sind auch schaffbar. Sehe ich auch so, und verstärken muss er sowieso.
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Achim S. schrieb: > Damit kommst du einer Messmöglichkeit zwar näher, aber wenn du wirklich > auf 20µA runterkommen willst wird der Aufwand so hoch, dass du es am > Schluss doch lieber bleiben lässt ;-) Ich vermute, man braucht dann auch ein geschlossenes Mumetall- Gehäuse rund um die Meßstelle.
Mit einem Magnetischen Sensor auf Fluxgate Basis sollten die 100 µA noch ganz gut nachweissbar sein. Bei DC hat man ja sehr viel Zeit. Der Sensor müsste auch irgendwie zu öffnen sein, so dass es schon auf einen Eigenbau hinauslaufen kann. Der Sensor wird ggf. von Störungen auf dem DC Strom auch gestört. Eine Abschirmung gegen externe Felder wäre wohl von Vorteil, muss aber nicht unbedingt Mu-metall sein.
Harald W. schrieb: > Ich vermute, man braucht dann auch ein geschlossenes Mumetall- > Gehäuse rund um die Meßstelle. Mindestens - und selbst dann wird ein Signal eines Lurchi schrieb: > Magnetischen Sensor auf Fluxgate Basis im Rauschen einfach untergehen. Die Abschirmung alleine des Erdmagnetfeldes ist ein Job, den der TE so nicht hinkriegen wird, von hochverstärkenden Opamps, deren Versorgung usw. mal ganz abgesehen. Da er nicht schreibt, was das ganze soll, helfen Spekulationen über eine funktionierende Messmethode nicht weiter.
Angehängte Dateien:
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Ringkern_Luftspalt.png
170 KB
Matthias S. schrieb: > im Rauschen einfach untergehen. na ja, nicht dass ich dem TO einreden wollte, dass seine Messung klappt. Aber dass das Rauschen einem unbedingt killen würde glaube ich jetzt auch nicht. Rechnen wir mal konkret: man schafft es sicher nicht, das Kabel 100 mal durch einen Eisenkreis zu ziehen, aber >=10 mal würde ich mir schon zutrauen. Man landet also bei einer Durchflutung in der Größenordnung 1mA. Mit einem Eisenkreis von 8 cm Länge (das hat die Stromzange auf meinem Schreibtisch ungefähr) ergibt diese Durchflutung ein mittleres H von 0,012A/m. Um daraus auf B zu kommen kann ich leider nicht das µ des Eisenkreises ansetzen, weil der Luftspalt zu einem deutlich reduzierten µ_effektiv führt. Aber mit vernünftigen Luftspaltgrößen im mm-Bereich lande ich immer noch bei einem B von rund 1 µT - und das liegt deutlich über dem Rauschen von gut ausgewählten Fluxgates. Externe Störfelder machen einem das Leben natürlich nicht leichter, aber ganz so aussichtslos wie hier beschrieben ist die Situation auch da wieder nicht. Das Erdmagnetfeld z.B. ist zwar deutlich größer als das Feld des stromdruchflossenen Leiters. Aber allein schon durch den Einsatz des Eisenkreises mit Luftspalt bekomme ich eine Unterdrückung externer Felder um Größenordnungen. Das Feld des stromdurchflossenen Leiters muss nämlich durch den Luftspalt (damit sich die Feldlinien um den Leiter schließen) und wird vom Fluxgate gemessen. Externe Felder können sich aber aussuchen, ob sie durch den Luftspalt oder durch den ununterbrochenen Eisenkreis gehen (und damit nicht am Fluxgate vorbei kommen). Und weil Luft das Magnetfeld so dramatisch schlechter leitet als Eisen gehen "fast alle" Feldlinien auf der anderen Seite durch den Eisenkreis, der Sensor im Luftspalt sieht die externen Felder von Haus aus um mehr als eine Größenordnung abgeschwächt. (oben mal ne FEMM-Simu, die ich vor einiger Zeit zu dem Thema gebastelt hatte: ist schon irgendwie nett, wie sich alle "externen" Feldlinien links zusammen drängen, damit sie nicht rechts durch den Luftspalt müssen.) Wenn das noch zu viel ist, dann kann man schirmen oder (alles was niederfrequent ist) kompensieren. Helmholtzsspule in jeder Raumrichtung im den Sensor und die passend angesteuert, und schon bleibt von externen Feldern innerhalb meiner Regelbandbreite sehr wenig übrig (das hat vor Ewigkeiten bei meiner Diplomarbeit schon funktioniert :-) Und schließlich zählt noch Lurchis Argument: bei DC Strommessungen brauche ich keine hohe Bandbreite. Wenn bei der Arbeitsfrequenz des Fluxgate keine wesentlichen Störer sind, kann man "beliebig lange" das Ausgangssignal aufintegrieren (die Messbandbreite um die Arbeitsfrequenz herum beliebig klein machen), so dass Rauschen und Störer ihren Schrecken etwas verlieren. Deshalb bleibe ich bei meiner vorherigen Einschätzung: es ist technisch machbar. Aber es wäre sicher anspruchsvoll und der Aufwand stünde in keinem Verhältnis zum Nutzen (jemand mit Erfahrung müsste Wochen oder Monate investieren und ordentlich Geld in die Hand nehmen). Mit einer kleinen Bastelei eines Neulings ist es garantiert nicht getan. Und am Ende ist der Aufwand so groß, dass man eine andere Methode vorzieht, bei der halt doch ein Shunt im Kabel landet :-)
Achim S. schrieb: > Rechnen wir mal konkret: man schafft es sicher nicht, das Kabel 100 mal > durch einen Eisenkreis zu ziehen, aber >=10 mal würde ich mir schon > zutrauen. Man landet also bei einer Durchflutung in der Größenordnung > 1mA. Aber mal völlig quer gedacht: wie soll man ein Kabel, das nicht getrennt werden kann/darf, durch einen Ringkern ziehen?
Die Messung des Spannungsabfalls über z.B. 1 m Leitung ist vermutlich einfacher als die Messung über das Magnetfeld. Selbst für die Messung über das DC Magnetfeld muss man das Erdmagnetfeld vermutlich nicht einmal so sehr abschirmen, denn mit einem mehr oder weniger geschlossenen Kern um den Leiter misst man eher die Differenz im Feld an beiden Seiten. Da kann es schon reichen größere Änderungen raus zu halten zwischen der Leermessung und der späteren eigentlichen Messung.
Ludwig: Warum darf man das Kabel nicht auftrennen? Ist das ein hochgeheimes Projekt am CERN? Beschreibe das GANZE Projekt, und wir erklären Dir, warum man das Kabel auftrennen darf, warum es NICHT nötig ist, so kleine Ströme zu messen usw.! Sonst -> Troll! Chregu
Dieter W. schrieb: > Aber mal völlig quer gedacht: wie soll man ein Kabel, das nicht getrennt > werden kann/darf, durch einen Ringkern ziehen? Das Problem löst sich ganz einfach, kann man an praktisch jeder Strommesszange betrachten. Der Kern ist aufklappbar (damit man das Kabel reinkriegt). Und wenn man ihn wieder zuklappt hofft man, dass der verbleibende Spalt an dieser Stelle sehr viel kleiner ist als der gewünschte Luftspalt "gegenüber", wo der Sensor steckt. Wie gut das stimmt hängt wiederum vom Aufwand ab, den man hineinsteckt (mechanische Bearbeitung der Oberflächen und Toleranzen des Klappmechanismus). Wenn du mal durch z.B. den Conrad gehst kannst du schon dort deutliche Qualitätsunterschiede erkennen.
Jobst M. schrieb: > Jörg R. schrieb: >> Selbst wenn sie 1 Meter auseinanderliegen fallen bei 100uA bis 400uA ca. >> 1,2 bis 4,8 uV ab. > > Dass dabei keine großen Spannungan auftreten, ist klar. Dennoch räume > ich dieser Methode eine größere Genauigkeit ein, als einer magnetischen > Variante. > 1µV sind auch schaffbar. Also ich komme bei 1m Kuper mit 1mm² auf 0,0178 R. Damit müsste er auf 350nV GENAU messen können um seine 20µA Genauigkeitsforderung erfüllen zu können. Das halte ich nicht für mal eben machbar.
Steffen P. schrieb: > Also ich komme bei 1m Kuper mit 1mm² auf 0,0178 R. Damit müsste er auf > 350nV GENAU messen können um seine 20µA Genauigkeitsforderung erfüllen > zu können. Das halte ich nicht für mal eben machbar. Mal "nicht eben so machbar ist" ist wohl allen bewusst. Die Messung über einen Shunt liefert aber wohl genauerer Werte als über einen Hallsensor etc. Natürlich muss etwas Aufwand betrieben werden, aber machbar ist es: >>> Instrumentenverstärker, externer ADC.... Ich denke der Thread hat sich erledigt. Der TO äußert sich nicht warum die Leitung nicht aufgetrennt werden darf. Auch weitere Details sind nicht bekannt. Weitere Spekulationen oder Vorschläge sind derzeit also Sinnlos.
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Jörg R. schrieb: > Natürlich muss etwas Aufwand betrieben werden, aber machbar ist es: >>>> Instrumentenverstärker, externer ADC.... Einfach mit einem Instrumentenverstärker ist es da wohl nicht getan. Selbst sehr gute Chopper wie der LTC2057 haben bis zu 4µV Offset. Da etwas zu bauen, was 350nV absolut messen kann wird sehr sportlich. Mal eben den Eingang kurzschließen führt da auch nicht zu 0V. Aber leider hast Du wohl recht und hier passiert nichts mehr im Bezug auf den TO. Schade, hätte spannend werden können.
Steffen P. schrieb: > Einfach mit einem Instrumentenverstärker ist es da wohl nicht getan. > Selbst sehr gute Chopper wie der LTC2057 haben bis zu 4µV Offset. Da > etwas zu bauen, was 350nV absolut messen kann wird sehr sportlich. Mal > eben den Eingang kurzschließen führt da auch nicht zu 0V. Ja, der erforderliche Aufwand wird nicht gering sein. Aber das ist ja die Herausforderung. > Aber leider hast Du wohl recht und hier passiert nichts mehr im Bezug > auf den TO. > Schade, hätte spannend werden können. Ja, das ist schon eine interessante Aufgabenstellung und es hätte wirklich spannend werden können. Aber wir wissen nach wie vor nicht warum die Leitung nicht aufgetrennt werden kann/darf. Wir wissen auch nicht was gemessen wird und wie sich die gewünschte Genauigkeit von +/- 20 µA oder besser begründet. Vielleicht kommt ja vom TO noch etwas....
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