Hi, für die Überprüfung einer im Modellbau Shunt basierenden Strommessung bis 100A suche ich eine preiswerte Alternative zur momentanen 1,5V Lösung mit mehreren parallelen geschalteten Nihm Zellen, die bald ersetzt werden müssen. Mehr als 2V sollten es möglichst nicht sein, da sonst eine zu hohe Verlustleistung in der Stromsenke auftritt. Altenativ zur Stromsenke wäre auch ein bis 100A regelbares Netzteil für die Aufgabe einsetzbar. Die Zeit der Belastung leigt bei max. 10s da nur kurz die Werte abgelesen werden müssen. Gibt es da auf dem Markt preiswerte Netzteile für andere Aufgaben, die man für so etwas mißbrauchen könnte? Wobei ja auch ein 100A StepDown Wandler eine mögliche Lösung wäre. Gruß Ingo
CPU-Schaltregler, die arbeiten in dem Bereich. Kann man ggf. von einem alten Mainboard recyceln.
Ingo S. schrieb: > 100A ... 1,5V https://de.tdk-lambda.com/news/article.aspx?cid=10105 https://www.mouser.de/Power/DC-DC-Converters/Non-Isolated-DC-DC-Converters/_/N-brvxx?P=1yxt74b
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Ingo S. schrieb: > Gibt es da auf dem Markt preiswerte Netzteile Ich vermute, am Ende ist ein neuer Satz Akkus die billigere Variante. MfG Klaus
> Die Zeit der Belastung leigt bei max. 10s da nur > kurz die Werte abgelesen werden müssen. Du kannst ja mal ueberlegen ob so ein SuperCap mit 3000F ausreichend ist. Olaf
Rollerbatterie 6V mit passendem "Vorwiderstand" (langes Kabel, Konstantandraht, ...)
100A bei 2V sind 200VA, das ist keine exorbitante Leistung. Ich denke da gerade an einen Ringkerntrafo den ich noch hier rumliegen habe, aus Zeiten der Halogenlampenbeleuchtung, der leistet 250VA. Mit ein paar dicken Windungen, ich denke dabei so an 10mm², durch den Ring wären die 2V recht einfach zu erzeugen.
Lothar M. schrieb: > 100A bei 2V sind 200VA, das ist keine exorbitante Leistung. Um Leistung allein geht es nicht, denke ich. > Ich denke da gerade an einen Ringkerntrafo den ich noch hier rumliegen > habe, aus Zeiten der Halogenlampenbeleuchtung, der leistet 250VA. > > Mit ein paar dicken Windungen, ich denke dabei so an 10mm², durch den > Ring wären die 2V recht einfach zu erzeugen. Ich dächte eher an etwas höheren Querschnitt. Aber 10 Sekunden abwechselnd mit längeren Pausen mag das gehen. Dann wären auch die hohen Diodenverluste nicht ausschlaggebend. Da ich auch viele Trafos habe, würde ich wohl ähnlich ansetzen. Trotzdem wäre mir ein einstellbarer PoL lieber, wenn ich die Wahl hätte. Es gibt ja kaum Bauteile mit 5V Sperrspannung und niedrigsten Durchlaßverlusten für 50Hz, da ist man mit eienm PoL gut dabei.
@Olaf (Gast) >> Die Zeit der Belastung leigt bei max. 10s da nur >> kurz die Werte abgelesen werden müssen. >Du kannst ja mal ueberlegen ob so ein SuperCap mit 3000F ausreichend >ist. Warum machst du das nicht? C = I * t / U Bei 100A, 10s und 3000F fällt die Spannung um 0,3V. Wie will man da einen konstanten Wert messen/ablesen?
Falk B. schrieb: > Bei 100A, 10s und 3000F fällt die Spannung um 0,3V. > > Wie will man da einen konstanten Wert messen/ablesen? Also in einer Sekunde um 0,03V - und das ist zum Ablesen eine Ewigkeit...
Bleiakku? Gerade im Modellbau gibt es doch für Glühkerzen die 2V Zellen einzeln.
Bleibatterie (z.B. kleine Moped-Batterie) "umrüsten" ? Die einzelnen Zellen haben 2 V Spannung. Da einfach von seriell auf parallel umbauen
Route 6. schrieb: > Also in einer Sekunde um 0,03V - und das ist zum Ablesen eine Ewigkeit... Vorteilhaft wäre im Besonderen, wenn das Belasten und das Ablesen von einem Rechner gesteuert würde. Denn in 1ms fällt dann die Spannung gerade mal um 30µV. Oder muss man da 10 Sekunden lang belasten?
Haben diese Supercaps einen ausreichen niedrigen Innenwiderstand? Ich hätte auch auf Bleieinzelzelle getippt.
@ Route 66 (route_66) >> Bei 100A, 10s und 3000F fällt die Spannung um 0,3V. > >> Wie will man da einen konstanten Wert messen/ablesen? >Also in einer Sekunde um 0,03V - und das ist zum Ablesen eine >Ewigkeit... Ersten Kommafehler, zweitens nein! "für die Überprüfung einer im Modellbau Shunt basierenden Strommessung" Also will er einen konstanten Strom erzeugen und messen, wahrscheinlich auch mit einem Multimeter. Dem sollte man schon mal 1-2s zum Messen und Anzeigen geben. Allerdings braucht es dazu noch ein Referenzgerät, mit dem man den Strom vergleichen kann. Oder man spart sich den Zirkus und macht nur eine Vierdrahtmessung bei 1A oder so und vertraut dem ohmschen Gesetz.
> Haben diese Supercaps einen ausreichen niedrigen Innenwiderstand?
Ein BCAP3000 von Maxwell hat 0.29mOhm und erlaubt 130A maximum Continius
Current bei 15Grad. Im Sommer bei 40Grad auch 210A. Fuer 1s kann man
auch 2200A entnehmen. Anschluss erfolgt ueber einen 12mm
Schraubanschluss.
Im Gegensatz zu einem Bleiakku kann man so ein Teil auch mal Monatelang
rumliegen lassen ohne das er kaputt geht. Um Akkus muss man sich ja
immer etwas kuemmern. Und man kann ihn auf seine Wunschspannung
aufladen. (maximal 2.7V)
Und fuer den Besserwisser hier: Ich hab das deshalb nicht ausgerechnet
weil es diese Kondensatoren in verschiedenen Groessen gibt und man sich
natuerlich auch Baenke zusammenstellen kann. Je nachdem was man gerne
fuer einen Spannungsabfall haette. Allerdings der kleinste Kondensator
der ueber 100A Dauerstrom erlaubt hat 2000F.
Olaf
Mein Arbeitskollege hat glaub ich noch ein 5V/200A Netzteil rum liegen. Soll ich mal fragen?
Hi, vielen Dank für die vielen Ideen. Ein neuer Satz Sub-C Zellen für ca. 25€ ist wohl die preiswerteste und einfachste Lösung. @(lkmiller) interessanter Tipp, wenn auch teurer als die Akku Lösung mit ca. 70€. Die notwendige 12V Versorgung ist kein Problem. Ob der Ripple stört müsste man ausprobieren. @Olaf Die SuperCaps sind auch interessant, liegen aber im Preis bei ca. 60€ und müssen auch vorher geladen werden. Der bisherige Aufbau, der auch nur kurz alle paar Wochen zum Einsatz kommt, sieht so aus: 1,5V Nihm Akku-Pack aus 4x1700mAh Sub-C Zellen als Spannungsquelle. Auf jede Zelle entfallen also max. 25A, was die als Antriebsakku im Modellbau auch länger vertragen. Die Stromsenke besteht aus einer kleinen Elektronik zur Regelung mit mehreren Power-Fets und einem 3mOhm 4pol 0,5% Shunt für die Regelung und Ablesung des Stromes per Digitalvoltmeter. Der Modellbau Stromsensor ist mit einem ACS7xx Hall Sensor oder mit parallelen Shunts und typisch einem INA138/168 aufgebaut. Es geht darum zu überprüfen ob der Stromsensor nicht zu sehr (3%) abweicht, da bei diesen Strömen schon die Lötung der SMD Shunts das Messergebnis beeinflusst. Gruß Ingo
@ Harry vielen Dank für das Angebot, aber bei 5V weiß ich nicht wohin mit der Verlustleistung. Ingo
Wir hatten mal solche Netzteile. Ich frage morgen mal ob davon noch eines da ist.
Ingo S. schrieb: > Der Modellbau Stromsensor ist mit einem ACS7xx Hall Sensor oder mit > parallelen Shunts und typisch einem INA138/168 aufgebaut. > Es geht darum zu überprüfen ob der Stromsensor nicht zu sehr (3%) > abweicht, da bei diesen Strömen schon die Lötung der SMD Shunts das > Messergebnis beeinflusst. Ahh. Interessant! Darf man fragen mit was für Shunts Du arbeitest? Ich habe gerade auch etwas ähnliches im Sinn. Nur dass für mich das bereitstellen und Messen des Stromes(Kalibrieren)kein Problem darstellen. Ein Netzteil mit 2V Nennspannung und 400A Nennstrom habe ich auch noch eingelagert und könnte es evtl auch abgeben. Das ist, wenn ichs noch richtig weiss ein Pioneer Magnetics aus der Serie 2500. MfG Armin
Ingo S. schrieb: > @ Harry > vielen Dank für das Angebot, aber bei 5V weiß ich nicht wohin mit der > Verlustleistung. Eine kleine Batterie mit Hallogenlampen wirkt da Wunder ...
@Armin Ich setze typisch 2512er 50ppm 2W SMD Shunts mit 1 oder 2 mOhm ein. Bei Stromspitzen bis 100A z.B. 4x 2mOhm parallel, damit sich die Verlustleistung (5W) entsprechend verteilt. Es gibt sie von verschiedenen Herstellern wie KOA, TTelectronics, der Isabellenhütte usw. Die Isabellenhütte hat auch 4pol. 4010er SMD Versionen runter bis 0,2mOhm. @Wolfgang Das ganze soll ja auch kompakt sein und nicht zuviel Platz neben den anderen Geräten auf dem Tisch einnehmen. So ein 5V 100A bzw. 1KW Heizelement ist da nicht ideal. Mein 4x Sub-C Akku Pack ist kleiner als eine 250gr. Butter Packung und bis auf die Akku Pflege ideal. Ingo
Ingo S. schrieb: > Es geht darum zu überprüfen ob der Stromsensor nicht zu sehr (3%) > abweicht, da bei diesen Strömen schon die Lötung der SMD Shunts das > Messergebnis beeinflusst. Dafür nimmt man ja auch 4 Leiter Technik. z.B. http://www.wdi.ag/de/magazin-meldung/id-4-leiter-smd-widerstaende-zur-strommessung.html
@Ingo Stahl (ingo-s) >Die Stromsenke besteht aus einer kleinen Elektronik zur Regelung mit >mehreren Power-Fets und einem 3mOhm 4pol 0,5% Shunt Klingt schon mal gut. >Es geht darum zu überprüfen ob der Stromsensor nicht zu sehr (3%) >abweicht, da bei diesen Strömen schon die Lötung der SMD Shunts das >Messergebnis beeinflusst. Dann machst du was falsch. Bei Vierdrahtmessung spielen die Übergangswiderstände KEINERLEI Rolle. Du hast doch schon angeblich einen 4pol Shunt.
Das ist ein Missverständnis. Ich setze 4 einzelne 2pol. SMD Shunts ein, zwei auf der Ober und zwei auf der Unterseite der Leiterplatte die parallel geschaltet sind. Der Spannungsabfall wird optimiert jeweils mittig an den Pads zur Innenseite hin abgegriffen und mit möglichst gleicher Leitungslänge zusammengeführt. Das ganze ist ein Kompromiss aus mindest Spannungsabfall für die High-Side Messung, Verlustleistung, Wärmeverteilung und Preis der Shunts. Ingo
Ingo S. schrieb: > Ich setze 4 einzelne 2pol. SMD Shunts ein, > zwei auf der Ober und zwei auf der Unterseite der Leiterplatte die > parallel geschaltet sind. Der Spannungsabfall wird optimiert jeweils > mittig an den Pads zur Innenseite hin abgegriffen und mit möglichst > gleicher Leitungslänge zusammengeführt. Die Leitungslänge der Messleitungen ist eigentlich ohne Belang. Dadurch daß du 4 Shunts parallel schaltest hängt es von der Verlötung (dem Übergangswiderstand) ab wie sich die Ströme genau aufteilen. Dadurch sind dann aber an deinen Messanschlüssen unterschiedliche Spannungen (die sind ja wieder proportional zum Strom), was natürlich zu entsprechend hohen Ausgleichsströmen führt weil du die parallel schaltest. Das heisst die Ausgleichsströme sorgen für den Fehler und die kommen von der Lötqualtität der Stromanschanlüsse der Shunts. Das heisst deine "pseudo" 4 Drahtmessung, die bei einem Shunt durchaus funktionieren würde ist (weitgehend) nutzlos.
@ Ingo Stahl (ingo-s) >Das ist ein Missverständnis. Nö, du hast es schlicht falsch formuliert. > Ich setze 4 einzelne 2pol. SMD Shunts ein, >zwei auf der Ober und zwei auf der Unterseite der Leiterplatte die >parallel geschaltet sind. Fail. >Der Spannungsabfall wird optimiert jeweils >mittig an den Pads zur Innenseite hin abgegriffen und mit möglichst >gleicher Leitungslänge zusammengeführt. Braucht man dort (beim Spannungsabgriff) keine Sekunde. >Das ganze ist ein Kompromiss aus mindest Spannungsabfall für die >High-Side Messung, Verlustleistung, Wärmeverteilung und Preis der >Shunts. Klingt nach einem schlechten Kompromiss. Die schellste und PREISWERTESTE Art etwas zu tun, ist es gleich richtig zu tun.
Man kann auch mit Know How und normalen SMD-Widerständen eine Vierdrahtmessung machen, wenn man sich die professionellen Dinger mal ansieht. https://de.rs-online.com/web/p/smd-widerstande/6841630/ http://docs-europe.electrocomponents.com/webdocs/148c/0900766b8148c466.pdf Der Trick besteht darin den Widerstand mit 2 getrennten Pads zu kontaktieren. Über das kleinere wird nur die Spannung abgegriffen. Damit fallen die Widerstände der Lötverbindung raus.
> Die SuperCaps sind auch interessant, liegen aber im Preis bei ca. 60€ > und müssen auch vorher geladen werden. Natuerlich muessen sie vor jeder Messung einmal geladen werden. Aber Bleiakkus sind wahrscheinlich defekt wenn du sie mal ein halbes Jahr in der Ecke rumstehen hast. Olaf
Man kann auch mit Know How und normalen SMD-Widerständen eine Vierdrahtmessung machen, wenn man sich die professionellen Dinger mal ansieht. https://de.rs-online.com/web/p/smd-widerstande/6841630/ http://docs-europe.electrocomponents.com/webdocs/148c/0900766b8148c466.pdf Der Trick besteht darin den Widerstand mit 2 getrennten Pads zu kontaktieren. Über das kleinere wird nur die Spannung abgegriffen. Damit fallen die Widerstände der Lötverbindung raus. Allerdings kann man dann nicht einfach diese Shunts parallel schalten! Es darf nur ein Shunt sein! Aber vielleicht kriegt man auch das mit einem Trick hin.
Falk B. schrieb: > Der Trick besteht darin den Widerstand mit 2 getrennten Pads zu > kontaktieren. Über das kleinere wird nur die Spannung abgegriffen. Damit > fallen die Widerstände der Lötverbindung raus. > Das macht er ja wohl: Ingo S. schrieb: > Der Spannungsabfall wird optimiert jeweils > mittig an den Pads zur Innenseite hin abgegriffen oder doch nicht? > Allerdings kann man dann nicht einfach diese Shunts parallel schalten! > Es darf nur ein Shunt sein! Aber vielleicht kriegt man auch das mit > einem Trick hin. Der Trick wäre dann jeden einzelnen Shunt zu messen und die Ströme dann zu addieren.
@Der Andere (Gast) >> Der Trick besteht darin den Widerstand mit 2 getrennten Pads zu >> kontaktieren. Über das kleinere wird nur die Spannung abgegriffen. Damit >> fallen die Widerstände der Lötverbindung raus. >Das macht er ja wohl: Nö. >> Der Spannungsabfall wird optimiert jeweils >> mittig an den Pads zur Innenseite hin abgegriffen >oder doch nicht? Oder doch nicht! Denn der Trick der Vierdrahtmessung besteht darin, daß über den Kontakt zur Spannungsmessung kein Laststrom fließt. Das geht nur mit einem 2. Pad, das komischerweise den Widerstand genauso kontaktiert wie das Laststrompad. Das wirkt genau so, wie wenn man den Widerstand mit Meßspitzen antasten würde. >Der Trick wäre dann jeden einzelnen Shunt zu messen und die Ströme dann >zu addieren. So geht es auch, ist aber etwas aufwändig. Wenn ich 100A genau messen will, kann man auch mal 5 Euro für einen gescheiten Shunt ausgeben.
Falk B. schrieb: > Oder doch nicht! Denn der Trick der Vierdrahtmessung besteht darin, daß > über den Kontakt zur Spannungsmessung kein Laststrom fließt. Ich hatte das so verstanden, daß er an der Mitte der Inneseite des "dicken" Pads einen 2. kleinen davon isolierten Pad hat zum Messen. Aber ob das wirklich so ist oder nicht wissen wir nicht. Falk B. schrieb: > Wenn ich 100A genau messen will, kann man auch mal 5 Euro für einen > gescheiten Shunt ausgeben. So ist es.
Übrigens ist der Step-Down von Cosel (an 3. Stelle von oben im o. g. Mouser - Link) etwas (ca. 5€) günstiger als der von TDK-Lambda, nur nebenbei. https://www.mouser.de/ProductDetail/Cosel/BRFS100/?qs=sGAEpiMZZMt6Q9lZSPl3RURLKTUUGbZoTXkeZGufP5BRrbIEt3uoOg%3d%3d Der Andere schrieb: > Falk B. schrieb: >> Wenn ich 100A genau messen will, kann man auch mal 5 Euro für einen >> gescheiten Shunt ausgeben. > > So ist es. Richtige 4-Leiter-Messung (ob nun Pad-getrickst oder mit dediziertem Shunt) sollte die einfachste und beste Lösung sein. Ströme von mehreren Shunts zu mitteln ist doch viel aufwendiger?
Angehängte Dateien:
-
Shunt_Pads.jpg
14 KB
Bild ist Auszug aus TTelectronics Datenblatt Wie schon geschrieben, es ist ein Kompromiss. Ich gehe an der Mitte des dicken Pads weg, habe aber auf einen kleinen, davon isolierten Pad verzichtet, da mir da zuviel Kontaktfläche für den hohen Strom verloren geht. 100A mit nur einem "gescheiten" Shunt zu messen ist für mich kein guter Kompromiss. Ich benötige dann einen Shunt, der bei 0,5mOhm 5W Verlustleistung verträgt die dann auch noch auf einer kleineren Fläche auftritt. Die gibt es natürlich auch mit 0,2mOhm und damit geringere Verlustleistung. Dann bekomme ich aber Probleme durch die kleine Abfallspannung mit den nicht idealen OpAmps für die High-Side current Messung wie INAxxx und ähnliche. Ingo
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Bearbeitet durch User
@ Ingo Stahl (ingo-s) >Ich gehe an der Mitte des dicken Pads weg, habe aber auf einen kleinen, >davon isolierten Pad verzichtet, da mir da zuviel Kontaktfläche für den >hohen Strom verloren geht. Schon wieder eine Fehlentscheidung. >100A mit nur einem "gescheiten" Shunt zu messen ist für mich kein guter >Kompromiss. Ich benötige dann einen Shunt, der bei 0,5mOhm 5W >Verlustleistung verträgt die dann auch noch auf einer kleineren Fläche >auftritt. Ist halt so. 100A Dauerstrom sind nun mal eine andere Liga. >Die gibt es natürlich auch mit 0,2mOhm und damit geringere >Verlustleistung. Dann bekomme ich aber Probleme durch die kleine >Abfallspannung mit den nicht idealen OpAmps für die High-Side current >Messung wie INAxxx und ähnliche. Dann nimm einen Stromwandler von LEM & Co, da hast du keine Probleme mit dem Spannungsabfall. OK, die kosten einiges.
Ingo S. schrieb: > Das ganze ist ein Kompromiss aus mindest Spannungsabfall für die > High-Side Messung, Verlustleistung, Wärmeverteilung und Preis ...und Genauigkeit. Was für einen Meßfehler würdest Du denn noch tolerieren? Ich denke, 5% könntest Du auch ohne echte Vierdraht- Messung erreichen.
Wenn man mehrere Shunt in 4 Leitertechnik parallel schalten will, sollte man zusätzliche Widerstände zum zusammenfügen/mitteln der Spannungsabgriffe nutzen. Also einfach zu jedem Spannungsabgriff etwa 100 Ohm in Reihe, und dann zusammen. Der Widerstand der Lötstellen geht dann nicht mehr relativ zu vielleicht 10 mOhm Leiterbahn, sondern den 100 Ohm Ausgangswiderstand ein. Ein neuer Satz NiMhs, (ggf. gebrauchte NiCd Akkus) dürfte das günstigste sein. Ein alter Werkzeugakku kann ggf. noch mal 4 von 10 Zellen haben, die noch gehen.
Bei dem kleinen isoliertem Pad kommt bei meinem Hobby Projekt natürlich auch die Frage auf, ob ich eine korrekte Lötung bei "zu Fuß" Aufbringung der Lötpaste in Verbindung mit Heißluft einigermaßen sicher stellen kann. Ich kann zwar anschliessend nachprüfen, ob eine Verbindung vorhanden ist, aber ob der Pad noch isoliert aufgebaut ist, aber nicht. Beim Modellflug muss es immer möglichst klein und leicht sein, da ist selbst ein ACS7xx Hallsensor für die Strommessung je nach Modell schon störend, ganz abgesehen von einem großem Stromwandler. -- 5% Genauigkeit sind meistens ausreichend und lassen sich auch erreichen, teilweise sogar 3% mit etwas Aufwand in der Kalibrierung. Ingo
Ingo S. schrieb: > 5% Genauigkeit sind meistens ausreichend und lassen sich auch erreichen, > teilweise sogar 3% mit etwas Aufwand in der Kalibrierung. Bei schlechter Schaltung hilft eine Kalibrierung nicht weiter. Du hast vermutlich einen temperaturabhängigen Fehler.
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