Hallo alle zusammen, ich möchte mehrere analoge Signale messen. Es geht dabei darum, von insgesamt 38 Halogenlampen relativ gleichzeitig (Zeitfenster maximal 100 ms, Messintervall sei 1s) deren Stromaufnahme zu messen. Das System besteht bereits, die Messung soll nun zusätzlich dazu kommen. Die Lampen sind leistungsgesteuert (maximal 2000 W), haben einen Kaltwiderstand von etwa 2.5Ω und bekommen maximal 300 VDC zugeschaltet. Meine Idee bisher ist, dass ich in eine Leitung zur entsprechenden Lampe einen 10 mΩ Shunt einfüge und den Spannungfall über den Shunt mittels Subtrahierer (wollte den LT1014 dafür benutzen) messe. Das Ausgangssignal will ich dann auf einen ADC geben, mir ist aber erstmal kein ADC bekannt, der 38 Eingänge hätte. Also muss wohl ein Multiplexer noch dazwischen aber welcher? Hiervon hab ich überhaupt keine Ahnung welcher denn geeignet wäre, vielleicht ein CD74HC4067. Letzten Endes sollen die Messwerte von einem Mikrocontroller verarbeitet werden, ein Atmega328 würde von der Rechenleistung her schon genügen. Auch seine ADC-Geschwindigkeit erscheint mir ausreichend, Auflösung mit 10 bit sowieso, es würden auch 8 bit genügen. Mein Problem ist aktuell eigentlich nur, dass ich keine Ahnung davon habe, worauf ich bei einem analogen Multiplexer achten muss. Was würdet ihr empfehlen?
Sportlich. Pro Lampe wirst du um die 100A Einschaltstrom haben. Hast du soviel Anschluss Leistung ?
M. K. schrieb: > will ich dann auf einen ADC geben, mir ist aber erstmal kein ADC > bekannt, der 38 Eingänge hätte. Dann nimm einfach mehrere ADC mit z.B. je 8 Eingängen. Allemal einfacher und sehr wahrscheinlich auch billiger, als mit analogen Signalen vor einem ADC-Eingang herumzuhampeln: https://www.mouser.de/Semiconductors/Data-Converter-ICs/Analog-to-Digital-Converters-ADC/_/N-4c43g?P=1yzxao1&Ns=Pricing|0
Zitronen F. schrieb: > Sportlich. Pro Lampe wirst du um die 100A Einschaltstrom haben. Hast du > soviel Anschluss Leistung ? Die Anlage besteht schon, der Lampenstrom soll nur gemessen werden. Hintergrund ist, dass der Ausfall einer Lampe detektiert werden soll. Der Lampencontroller kann das zwar schon, allerdings gabs vor geraumer Zeit einen defekt im Lampencontroller sodass der Ausfall einer Lampe nicht detektiert werden konnte. Das führte zu jeder Menge Kosten. Das System, dass ich plane, ist also lediglich redundant, ist also nur eine zusätzliche Überwachung. Die Lampen werden auch nicht sofort mit 100% Leistung angesteuert, es startet zunächst mit rund 20% Leistung. Ist aber eigentlich für die Fragestellung total uninteressant da es, wie schon gesagt, lediglich um die Strommessung geht.
Lothar M. schrieb: > M. K. schrieb: >> will ich dann auf einen ADC geben, mir ist aber erstmal kein ADC >> bekannt, der 38 Eingänge hätte. > Dann nimm einfach mehrere ADC mit z.B. je 8 Eingängen. Allemal einfacher > und sehr wahrscheinlich auch billiger, als mit analogen Signalen vor > einem ADC-Eingang herumzuhampeln: > https://www.mouser.de/Semiconductors/Data-Converter-ICs/Analog-to-Digital-Converters-ADC/_/N-4c43g?P=1yzxao1&Ns=Pricing|0 In so eine Richtung hatte ich auch schon einmal nachgedacht. Aber muss ich mit den Signalen nicht eh "rumhampeln"? Mit dem geplanten 10 mΩ Shunt bekomm ich ja jetzt nicht so wahnsinnig große Signale, ich müsste ja eh eine Aufbereitung machen. Klar, kann man auch digital aber ich würd ich schon gern vorher (vor dem ADC) analog aufbereiten. Damit hab ich das "rumgehampel" ja sowieso oder was meintest du genau?
Ich würde Lothars Vorschlag folgen und mehrere uCs mit 8 ADC nehmen anstatt die analogen Signale zu multiplexen. Aber ich würde keine shunts nehmen sondern Zangenstrommesser ( also Trafos ) oder Hall Sensoren. Cheers Detlef
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M. K. schrieb: > Mit dem geplanten 10 mΩ Shunt bekomm ich ja jetzt nicht so wahnsinnig > große Signale Dann plane eine größeren ein. Ein halbes Volt Spannungsabfall juckt doch nix bei 300V Lampenspannung... Oder setze als Stromsensor gleich irgendwas Aktuelles mit Potentialtrennung ein: https://www.mouser.de/ProductDetail/Infineon-Technologies/TLI4970-D050T4?qs=nFy0p7co80SJ21312DrSjg%3D%3D https://de.rs-online.com/web/p/products/6807551/?grossPrice=Y&cm_mmc=DE-PLA-DS3A-_-google-_-PLA_DE_DE_Halbleiter-_-Sensor_Ics%7CHall-Effekt_Sensor-Ics-_-PRODUCT+GROUP&matchtype=&gclid=Cj0KCQjwl7nYBRCwARIsAL7O7dHWB2g8gKcWW43ip7dEcu1UHi8FbB3hUZPvdVBDKJ-xswUN9hGuWmsaAqjCEALw_wcB&gclsrc=aw.ds https://www.infineon.com/cms/en/product/sensor/magnetic-current-sensor/ https://www.allegromicro.com/de-DE/Products/Current-Sensor-ICs.aspx https://www.mouser.de/datasheet/2/397/L18PXXXS12-13885.pdf Dann ist es egal, wie die Potentiale an der Lampenversorgung aussieht.
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Detlef _. schrieb: > Zangenstrommesser ( also Trafos ) oder Hall Sensoren. Die Hallsensoren würde ich auch nehmen, die Trafos eher nicht - wegen der 300 VDC, genau gesagt wegen dem DC. Hallsensoren sind galvanisch getrennt, das wäre bei mir ein großer Pluspunkt. Und nachdem es nur um eine Aussage geht, ob ein Strom in einer bestimmten Mindesthöhe fließt oder nicht, würden eigentlich auch Komparatoren reichen.
Selbst bei 10 mOhm hast du pro Widerstand 5W Verlustleistung. Das gibt bei 38 Lampen 190W Verlustleistung. Schöne Heizung, das. Wie gedenkst du 190W abzuführen?
knallkopf schrieb: > Selbst bei 10 mOhm hast du pro Widerstand 5W Verlustleistung. Zeig mal deinen Rechenweg, ich komme mit 7A Lampenstrom auf knapp ein halbes Watt...
M. K. schrieb: > Hiervon hab ich überhaupt keine Ahnung > welcher denn geeignet wäre, vielleicht ein CD74HC4067. besser: 74HC(T)4851 Serie, da diese injection current befreit ist. 38 Messtellen rufen nach 5 Multiplexern, beim nachfolgende Microcontroller hat dann mind. 5 ADC Eingänge zu berücksichtigen, das haben fast alle uC zu bieten.
P=U*I 2000W/230V=A A=8,7A U=R*I 230V=R*8,7A R=26 Ohm Gesamt R 26 Ohm + 0,01 Ohm = 26,01 Ohm Anteilig für Shunt: 0,01 Ohm / 26,01 Ohm = 0,000384 Anteilig an Gesamtleistung 2000W*0,000384 = 0,768 W Okay, ne Null verrutscht.
knallkopf schrieb: > Okay, ne Null verrutscht. Nein, völlig falscher Rechenweg. Und lies mal im allerersten Post besonders die Stelle mit "maximal 300VDC"... > Anteilig an Gesamtleistung Da ist nichts mit "anteilig", es gilt einfach: P=I²R Und Imax ist 2000W/300V = 6,6A Und somit ist Pmax = 44,444A² x 10mOhm = 0,44W
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Da werden doch bestimmt auch Stecker und Kabel warm. Könnte man das nicht mit billigen digitalen SPI oder I2C Sensoren messen und das ganze Problem umgehen? Muss die Detektion denn wirklich so schnell sein?
Suchender schrieb: > Da werden doch bestimmt auch Stecker und Kabel warm. Bei 7A sollte das nach Möglichkeit noch nicht nennenswert der Fall sein. Und das ist ja nur der Maximalwert. Evtl. sollte ein Lampenausfall auch schon erkannt werden, wenn nur 1A fließt. Und das wäre dann nur etwa 1/50 der "vollen" Verlustleistung...
Lothar M. schrieb: > Oder setze als Stromsensor gleich irgendwas Aktuelles mit > Potentialtrennung ein: Das hatte ich noch gar nicht betrachtet, danke für den Schubser ;) Lothar M. schrieb: > Dann plane eine größeren ein. Wegen dem Kalt-Widerstand wollte ich nicht soo groß werden aber ich denke eine Zehnerpotenz mehr sollte drin sein. Würde sich dann eine Signalaufbereitung vor dem ADC nicht immer noch empfehlen? knallkopf schrieb: > Selbst bei 10 mOhm hast du pro Widerstand 5W Verlustleistung. Das gibt > bei 38 Lampen 190W Verlustleistung. Schöne Heizung, das. > Wie gedenkst du 190W abzuführen? Wir haben ja inzwischen erkannt, dass es keine 190W sind, es wäre aber auch kein Problem 190W abzuführen. 38*2 kW sind so Pi mal Daumen 76 kW und die Ofenkühlung hat da sicher noch Kapazitäten frei. Ist übrigens auch keine Dauerleistung sondern eine Puls-Leistung, je nach Prozess so zwischen 2-3 Sekunden bis 30-40 Sekunden Puls mit entsprechend 1-2 Minuten Pause dazwischen. Andrew T. schrieb: > 38 Messtellen rufen nach 5 Multiplexern, beim nachfolgende > Microcontroller hat dann mind. 5 ADC Eingänge zu berücksichtigen, das > haben fast alle uC zu bieten. Daher kam ich auf die Idee mit den Multiplexern ;) Suchender schrieb: > Da werden doch bestimmt auch Stecker und Kabel warm. Könnte man das > nicht mit billigen digitalen SPI oder I2C Sensoren messen und das ganze > Problem umgehen? Muss die Detektion denn wirklich so schnell sein? Ja, leider. Es gibt Temperaturverläufe, da bleibt man grad mal nen paar Sekunden auf auf Zieltemperatur (im Ofen bei bis zu 1200°C, Rapid-Thermal-Process) und der Verlauf soll nachgebildet werden, zumindest "sekundengenau" ist die Vorgabe, wenn man jede zehntel Sekunde auch Messwerte hat wäre das noch schöner und mir erscheint das auch nicht wirklich schnell. Vielen Dank für eure Tipps bisher, es waren einige darunter, die ich bisher noch nicht mal in Betracht gezogen hatte. Da ergeben sich sicher einige interessante Lösungsansätze.
Ich hab mir nun mal einige Lösungen angeschaut und würde in der Tat als Sensor den ASC712 benutzen wollen. Dazu nur ein paar Fragen Interesse halber: Hat den von euch schon mal jemand benutzt? Insbesondere die 20 A bzw. 30 A Version? Ich mein, bei der 5 A Version kann ich mir das ja noch gut vorstellen aber 20 oder gar 30 A durch ein SOIC-8 Gehäuse jagen...also irgendwie wird mir dabei ganz anders. Hat den von euch in dieser Größenordnung schon mal eingesetzt und hat Erfahrungen damit?
M. K. schrieb: > würde in der Tat als Sensor den ASC712 benutzen wollen. Datenblatt geöffnet und als erstes "Not for New Design" gesehen... :-/ Du wirst auf den ACS723 umsteigen müssen. > aber 20 oder gar 30 A durch ein SOIC-8 Gehäuse jagen...also irgendwie > wird mir dabei ganz anders. Und wenn man sich dann noch anschaut, wie das innen drin weitergeht... https://www.allegromicro.com/de-DE/Products/Current-Sensor-ICs/Zero-To-Fifty-Amp-Integrated-Conductor-Sensor-ICs.aspx Die angegebenen 0,65mOhm Übergangswiderstand gelten dann auch nur für den "primary conductor resistance" und nicht für die beteiligte Leiterbahn und die Löstelle. Ich bin mir sicher, dass dort bei 30A lokal mehr als das rechnerische halbe Watt umgesetzt wird. Ich würde einfach 5 der Dinger kaufen und (zur Not mit einem Schweißtrafo) auf Herz&Nieren testen...
Hallo, wenn Du auf dich auf den Stromsensor noch nicht festgelegt hast, ich hab noch eine ganze Menge Lem Wandler HX05 rumliegen. Die sind unbenutzt (NOS - New Old Stock) Da kannst Du gerne 50 Stück von haben, sagen wir mal 1€ pro Stück oder so. ---- Bentschie
Wenn Du gleich Opamps mit Output Enable Pin benutzt kannst Du dir die Multiplexer sparen. Solche Opamps schalten den Output in der Regel auf hohe Impedanz. D.h. wenn Du mehrere Ausgänge parallel schaltest, aber nur einen Opamp aktivierst siehst Du auch nur dessen Signal. Aus Sicherheitsgründen würde ich die Ausgänge vor dem Zusammenfassen noch über einen kleinen Widerstand leiten (100 Ohm oder so). Das erspart Dir Ärger falls doch mal zwei Opamps gleichzeitig aktiviert sind. Am gemessenen Signal ändert das nicht viel.
Bentschie schrieb: > auf den Stromsensor noch nicht festgelegt Mich würde mal interessieren, wie für die Lampen die Leistung reduziert wird, da z.B. bei PWM nicht jeder Sensor das gleiche Ergebnis liefern könnte.
Lothar M. schrieb: > Datenblatt geöffnet und als erstes "Not for New Design" gesehen... :-/ > Du wirst auf den ACS723 umsteigen müssen. Das ist kein Problem ;) Lothar M. schrieb: > Die angegebenen 0,65mOhm Übergangswiderstand gelten dann auch nur für > den "primary conductor resistance" und nicht für die beteiligte > Leiterbahn und die Löstelle. Ich bin mir sicher, dass dort bei 30A lokal > mehr als das rechnerische halbe Watt umgesetzt wird. Ich würde einfach 5 > der Dinger kaufen und (zur Not mit einem Schweißtrafo) auf Herz&Nieren > testen... Ich werd ja nur so bis zu 6-7 A haben. Das wird OK sein. Ich hab halt nur gesehen, dass das Teil bis 30 A gehen soll...in der Tat aber werde ich mal ein paar mehr bestellen und die Teile prüfen.
oszi40 schrieb: > Mich würde mal interessieren, wie für die Lampen die Leistung reduziert > wird, da z.B. bei PWM nicht jeder Sensor das gleiche Ergebnis liefern > könnte. Es bekommen auch nicht alle Lampen die gleiche Leistung, die sind indiviuell gesteuert. Und die volle Power bekommen die auch nicht gleichzeitig ab, die Anlage ist mit einer Anschlussleistung von 43 kW ausgezeichnet. 38*1,5 macht aber, so Pi mal Daumen, weit über 70 kW aus. In der Tat wird hier mit einer PWM gearbeitet um die Lampen anzusteuern, an den Lampen selbst sieht man von der PWM jedoch nichts mehr. Ich hab das schon im Vorfeld mit nem 0,15 Ohm, 50 W Widerstand in Reihe zu einer Lampe mit nem Oszi überprüft um abschätzen zu können, was ich wohl wie messen kann und was die potentiellen Shunt-Widerstände für ne Leistungsklasse haben müssen. Naja, das hat sich ja erst mal gegessen ;)
Das Risiko bei Shunts ist, daß der Shunt nicht korrekt angeschlossen ist und dann 300V am Signaleingang anstehen. Also sind isolierte Meßwandler das Ding der Wahl; bei Digi-Key mal geschaut und gefiltert: ACS717: 20A, 800V Isolation, 20mW @ 3V3 ACS718: 10A, 800V Isolation, 35mW @ 5V => 1,3W für die Versorgung vorsehen! Ich nehme mal an, die 300V werden wird mit einem DC-DC-Konverter <9kHz Schaltfrequenz generiert, also ist am Sensorausgang noch ein RC-Tiefpaß notwendig; ich würde da großzügige 1kOhm*1uF=1ms anwenden. Dann werden jew. 8 Kanäle mittels Multiplexer auf jew. einen ADC-Kanal (der ATmega hat ja 8 davon im SMD-Gehäuse) zusammengefaßt, z.B. mit SN74LV4051A. Aber Achtung: Das sind 5 Multiplexer mit jew. mind. 3 Steuerleitungen => 15 weitere Leitungen also - geht sich mit dem AtMega gerade so aus.
Jürgen W. schrieb: > Das Risiko bei Shunts ist, daß der Shunt nicht korrekt angeschlossen ist > und dann 300V am Signaleingang anstehen. > > Also sind isolierte Meßwandler das Ding der Wahl; bei Digi-Key mal > geschaut und gefiltert: > ACS717: 20A, 800V Isolation, 20mW @ 3V3 > ACS718: 10A, 800V Isolation, 35mW @ 5V > > => 1,3W für die Versorgung vorsehen! > > Ich nehme mal an, die 300V werden wird mit einem DC-DC-Konverter <9kHz > Schaltfrequenz generiert, also ist am Sensorausgang noch ein RC-Tiefpaß > notwendig; ich würde da großzügige 1kOhm*1uF=1ms anwenden. > > Dann werden jew. 8 Kanäle mittels Multiplexer auf jew. einen ADC-Kanal > (der ATmega hat ja 8 davon im SMD-Gehäuse) zusammengefaßt, z.B. mit > SN74LV4051A. Aber Achtung: Das sind 5 Multiplexer mit jew. mind. 3 > Steuerleitungen => 15 weitere Leitungen also - geht sich mit dem AtMega > gerade so aus. 5x 8:1 auf 1x 8:1 -> 3 Signale für den ersten Multiplexer und 3 Signale für die anderen fünf oder wenn der Controller/ADC schon acht Eingänge hat, dann z.B. zwei Gruppen a 3x 8:1 mit 2x drei Steuerleitungen und man könnte die Umschaltzeit zw. den Kanälen minimieren: Signal aus Gruppe eins messen, in der Zwischenzeit Signal aus Gruppe zwei auswählen usw.
In der Tat ist es zur Zeit so geplant, dass ich 3 16:1 Multiplexer benutzen will (hab jetzt erstmal den 74HCT4067 ins Auge gefasst mit 16 Eingängen), die alle auf jeweils einen ADC-Kanal gehen und ich mit den entsprechenden 4 Steuerleitungen immer alle 3 Multiplexer gleichzeitig umschalte. Den Enable von jedem Multiplexer kann ich ja separat dem uC zuführen und benutzen wenn ich mag. Von den Zeiten her bin ich ja nicht soo kritisch, das sollte locker passen. Ich bräuchte also 3 ADC-Eingänge und 4 IOs für die Steuerleitungen S0-S3 und 3 IOs für die Enables. Da reicht der Atmega328 locker aus.
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