Hallo zusammen, eigentlich versuche ich eine kleine Schaltung zu bauen, die beim Überschreiten eines gewissen Stroms (ca. 1A AC), einen CMOS-Zähler triggert. Allerdings scheitere ich schon an den Basics - nämlich dem Stromwandler an sich. Ich hab aus einem PC-Schaltnetzteil eine Spule mit irgendwas zwischen 100 und 200 Windungen. Wenn man dort eine "Primärwicklung" hinzufügt (1 bis 3 Windungen), dann sollte doch über einem Lastwiderstand von 100 Ohm (sekundärseitig), eine Spannung messbar sein. Laut Theorie hängt ja der sekundärseitige Strom nur vom Primärseitigen sowie dem Windungsverhältnis ab. Womit die Spannung dann vom Widerstand abhängig ist. Allerdings kann ich Nichts messen, was nicht irgendwie in äußeren Störungen unterzugehen scheint. Mein letzter Versuch lässt mich nun komplett zweifeln: ich hab noch einen Brückengleichrichter (sekundärseitig hinter den Lastwiderstand) hinzugefügt und messe nun unabhängig vom primärseitigen Strom (auch bei 0A) eine Spannung von 200mV (auch mit meinem zweiten Multimeter). Wo ist hier mein Denkfehler?
S. K. schrieb: > Wo ist hier mein Denkfehler? Wie sieht dieser Strom denn aus? Übertrager können nur AC Ströme übertragen. Gruß,
@ S. K. (kieselsteinchen) >eigentlich versuche ich eine kleine Schaltung zu bauen, die beim >Überschreiten eines gewissen Stroms (ca. 1A AC), einen CMOS-Zähler >triggert. Hmm. >Allerdings scheitere ich schon an den Basics - nämlich dem Stromwandler >an sich. Ich hab aus einem PC-Schaltnetzteil eine Spule mit irgendwas >zwischen 100 und 200 Windungen. Das geht so einfach schon mal nicht. Denn dazu muss man wissen, was für einen Kern man da WIRKLICH hat. Vermutlich hat deiner deutlich zu wenig Induktivität. Siehe Stromwandler. So ein Ding kann man für wenige Euros kaufen, tu das. >Laut Theorie hängt ja der sekundärseitige Strom nur vom Primärseitigen >sowie dem Windungsverhältnis ab. Womit die Spannung dann vom Widerstand >abhängig ist. Ja, aber >Wo ist hier mein Denkfehler? Du hast du entscheidenden Grundlagen nicht verstanden und berücksichtigt. Man kann keinen X-beliebigen Kern nehmen! Und mit 100 Windungen braucht man eher einen recht kleinen Shunt von vielleicht 10Ohm und weniger.
S. K. schrieb: >Ich hab aus einem PC-Schaltnetzteil eine Spule mit irgendwas >zwischen 100 und 200 Windungen. Was ist das für eine Spule, Stabkern, Ringkern, Kernmaterial? Wie ist die Frequenz, 50Hz ? Bei 50Hz am besten einen Eisenkern benutzen.
Oder man nimmt einen preiswerten Stromsensor: https://www.pollin.de/p/aktiver-stromsensor-vacuumschmelze-t60404-n4646-x66282-15-a-5-v-180070# Der lässt sich ohne Aufwand am besten an den Differenzeingang eines AVR ADC (so mache ich das jedenfalls) anschliessen. Niemand hindert einen jedoch, damit einen Komparator zu füttern. Misst Gleich- und Wechselstrom. Die drei Stromleitungen lassen sich zu 5, 10 und 15A verschalten.
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@Al3ko: 50Hz, Wechselstrom @Falk B.: kaufen wollte ich an sich vermeiden @Günter Lenz: es ist ein Ringkern. Das Material ist mir leider nicht bekannt. Die Wechselstromfrequenz ist 50Hz.
S. K. schrieb: > Ich hab aus einem PC-Schaltnetzteil eine Spule mit irgendwas > zwischen 100 und 200 Windungen. Wenn man dort eine "Primärwicklung" > hinzufügt (1 bis 3 Windungen), dann sollte doch über einem > Lastwiderstand von 100 Ohm (sekundärseitig), eine Spannung messbar sein. Eine ganz ganz kleine. > Laut Theorie hängt ja der sekundärseitige Strom nur vom Primärseitigen > sowie dem Windungsverhältnis ab. Womit die Spannung dann vom Widerstand > abhängig ist. Nur so lange der Kern ein Kern ist, also amgnetisch wirken kann. Dazu darf er nicht sättigen. Das erleidet bei 50Hz ein Kern der für 50kHz ausgelegt ist aber schon 1000mal vorher. > Allerdings kann ich Nichts messen, was nicht irgendwie in äußeren > Störungen unterzugehen scheint. Nimm einen Eisenkern statt einem Ferritkern. Beachte auch, daß übliche Stromwandeltrafos 1000 Windungen haben, zu 1 Primärwindung.
@Christian S.: ja, ganz sicher @alle anderen: scheint ich muss noch einiges zum Thema Stromwandler lernen... und vorallem eine andere Spule mit anderem Kern nehmen...
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S. K. schrieb: > Allerdings kann ich Nichts messen, was nicht irgendwie in äußeren > Störungen unterzugehen scheint. Mein letzter Versuch lässt mich nun > komplett zweifeln: ich hab noch einen Brückengleichrichter > (sekundärseitig hinter den Lastwiderstand) hinzugefügt und messe nun > unabhängig vom primärseitigen Strom (auch bei 0A) eine Spannung von > 200mV (auch mit meinem zweiten Multimeter). Ich habe mal eine Schaltung zum Messen des Stromes einer Heizungspumpe entworfen. Als Übertrager habe ich eine stromkompensierte Drossel genommen. Die ist Spannungsfest und muß nur den Strom den sie messen soll vertragen. Ein Beispiel: https://www.reichelt.de/stromkompensierte-drossel-47mh-12-5-20mm-caf-0-5-47-p32273.html?r=1 Ich hatte eine Drossel mit 2 x 22 mH im Einsatz. 22 mH x 6,28 x 50 Hz = 6,9 Ohm. Deine Nutzfrequenz beträgt 50 Hz. Das Problem hier bei der Strommessung ist, dass höhere Frequenzen eben eine höhere Impedanz an der Drossel haben und so stärker übertragen werden. Also brauchst Du Filter. Zuerst habe ich die Sekundärseite mit 6 Ohm abgeschlossen. Dies entspricht in etwa der Impendanz der Primärseite mit 6,91 Ohm. Damit werden Oberwellen schon wegen Fehlanpassungen gedämpft. Die 100 nF tun ihr übriges. Die nachfolgende Verstärkerstufe hat eine Grenzfrequenz von 50 Hz. Die nachfolgende Stufe erzeugt eine Gleichspannung die der AD-Wandler als Meßergebnis liefert. Letztlich habe ich das Meßergebnis des AD-Wandlers mit einer Leistungsmessung halbwegs abgeglichen. Die Schaltung wurde im Jahr 2009 entworfen. LTspice war schon damals mit daran beteiligt. Sie ist noch immer in Betrieb. mfg Klaus
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Klaus R. schrieb: > Als Übertrager habe ich eine stromkompensierte Drossel > genommen. So ist die aber nicht mehr stromkompensiert und geht ratzfatz in Sättigung.
Michael B. schrieb: >> dann sollte doch über einem >> Lastwiderstand von 100 Ohm (sekundärseitig), eine Spannung messbar sein. > > Eine ganz ganz kleine. Oder garkeine Spannung, weil der Bürdewiderstand erheblich zu groß ist. Die Theorie ist bekannt, in der Praxis habe ich noch keinen Stromwandler-Eigenbau ordentlich hin bekommen.
Dazu brauchst Du einen Ringkern mit möglichst hoher Permeabilität. Ferrite sind da das Mindeste, besser aber hochpermeables nanokristallines Material, z.B. Vitroperm. Eisenpulverkerne mit ihren geringen Al-Werten sind für 50Hz dagegen völlig ungeeignet.
Und was die Sättigung betrifft: Ja, man muß den Wandler sekundärseitig (nahezu) kurzschließen, dann geht er auch nicht so schnell in die Sättigung.
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So sieht mein funktionierender DIY-Stromwandler aus. 50 Wdg auf Vitroperm Kern ergeben bei 50 Ohm Bürde 1V/1A, bei 5 Ohm Bürde 1V/10A. Und der funktioniert auch noch deutlich unterhalb 50Hz.
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hinz schrieb: > So ist die aber nicht mehr stromkompensiert und geht ratzfatz in > Sättigung. Ich erkenne zumindest ob ich 20 W oder 45 W Leistung habe oder eben die Pumpe aus ist. Mehr wollte ich in diesem Fall ja auch gar nicht wissen. mfg klaus
Mark S. schrieb: > Und der funktioniert auch noch deutlich unterhalb 50Hz. Dafür ist natürlich ein möglichst hochpermeabler Kern erforderlich, ganz klar. Das Schöne an Vitroperm sind die auch anderweitig sehr "schmackhaften" Eigenschaften - z.B. die hohe Sättigungsflußdichte. Und daß es von niedrigster bis recht hoher Frequenz brauchbar ist. Mit dem Kern einer CMC (Klaus) befindet man sich je nach Material zwar sogar noch in höherem Permeabilitätsbereich, aber gegenteilig zum Vitroperm sind Ferrite vergleichsweise früh in Sättigung. (Ganz besonders die hochpermeablen.) Schwierig zu machen. 2 Stromwandler für Schaltregler habe ich aus diesen Überlegungen heraus (hohe Perm. bei gleichzeitig einigermaßen später Sättigung) dann mit einem zur Frequenz (rund 150kHz) passenden Power-Material gefertigt - das funktioniert gut. Allerdings mußten diese nicht ultra-klein werden, sonst wäre ich wohl bei Vitroperm gelandet. Für 50Hz allein (ohne Forderung Breitbandigkeit) funktionieren die käuflichen Stromwandler aus Elektroblech ("Eisen") doch perfekt? Und wer suchet, der findet diese womöglich auch noch günstigst.
@ Klaus R. (klara) >Ich habe mal eine Schaltung zum Messen des Stromes einer Heizungspumpe >entworfen. Als Übertrager habe ich eine stromkompensierte Drossel >genommen. Die ist Spannungsfest und muß nur den Strom den sie messen >soll vertragen. Naja, ein 1:1 Stromwandler für Arme. >habe ich die Sekundärseite mit 6 Ohm abgeschlossen. Dies entspricht in >etwa der Impendanz der Primärseite mit 6,91 Ohm. So in etwa. > Damit werden Oberwellen >schon wegen Fehlanpassungen gedämpft. Unsinn. Fehlanpassung hat was mit HF oder Leistungsanpassung zu tun.
@ hinz (Gast) >> Als Übertrager habe ich eine stromkompensierte Drossel >> genommen. >So ist die aber nicht mehr stromkompensiert und geht ratzfatz in >Sättigung. Nö, sie arbeitet als normaler Trafo. Für kleine Ströme unter 1A sollte es reichen.
@ Mark S. (voltwide) >So sieht mein funktionierender DIY-Stromwandler aus. 50 Wdg auf >Vitroperm Kern ergeben bei 50 Ohm Bürde 1V/1A, bei 5 Ohm Bürde 1V/10A. >Und der funktioniert auch noch deutlich unterhalb 50Hz. Glaubst du das oder hast du das nachgemessen? Denn bei nur 50 Windungen kann nicht viel Spannung rauskommen bzw. geht das Ding bei sehr wenig Strom in die Sättigung, erst recht bei 50 Ohm Bürde.
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Zum Versuchen: Einen Ringkern aus einem FI-Schalter vom Schrott verwenden. Die Wicklungen sind schon drauf. Ergänzung: Um den phasenangeschnittenen Primärstrom eines 3-kW-Trafos (für einen Grafitrohrofen) zu messen, wurde von unseren Elektronikern ein Eigenbau-Stromwandler aus einem M56-Kern verwendet. Die Primärwindung war 1 windung 2CuL. Es wurden einige tausend Geräte verkauft, mit dem Wandler gab es nie Probleme. (1970 kannte man PFC noch nicht). Gruß - Werner
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Falk B. schrieb: > @ hinz (Gast) > >>> Als Übertrager habe ich eine stromkompensierte Drossel >>> genommen. > >>So ist die aber nicht mehr stromkompensiert und geht ratzfatz in >>Sättigung. > > Nö, sie arbeitet als normaler Trafo. Deshalb geht sie ja in Sättigung. > Für kleine Ströme unter 1A sollte > es reichen. Muss ja eine gigantische stromkompensierte Drossel sein. Die üblichen sind da schon seit wenigstens zwei Größenordnungen in Sättigung.
hinz schrieb: >> Für kleine Ströme unter 1A sollte >> es reichen. > > Muss ja eine gigantische stromkompensierte Drossel sein. Die üblichen > sind da schon seit wenigstens zwei Größenordnungen in Sättigung. Natürlich sollte dies eine billige Lösung sein. Es kam auch nicht auf absolute Genauigkeit an. Ich wollte nur eine Umwälzpumpe der Heizung mit ca. 45 Watt überwachen. Das sind dann ca. 200 mA. Die Drossel hat laut Aufdruck einen Nennstrom von 1,5 A. Bei 20 W habe ich 1,52 V Gleichspannung am AD-Wandler, bei 45 W sind es 3,42 V. Da kann also die Sättigung noch nicht richtig eigetreten sein. Die Welligkeit des Meßwertes betrug dabei weniger als 10 mV. Also ein ziemlich sauberes Signal. Mehr wollte ich gar nicht erreichen. Und die Schaltung läuft immer noch. mfg Klaus
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Klaus R. schrieb: > Mehr wollte ich gar nicht erreichen. Das war doch klar, für deinen Zweck hat die Drossel dennoch gereicht. Sie als Stromwandler zu bezeichnen ist da halt übertrieben.
hinz schrieb: > Das war doch klar, für deinen Zweck hat die Drossel dennoch gereicht. > Sie als Stromwandler zu bezeichnen ist da halt übertrieben. Nein, kein Stromwandler, sondern eher ein Übertrager. Deshalb habe ich die Impendanz der Primärseite ermittelt, es waren 6,91 Ohm und habe die Sekundärseite mit ungefähr dem gleichen Widerstand abgeschlossen. Es ist somit so etwas wie eine Leistungsanpassung. In der Tat war so das Verhältnis von Meßwert zu Störsignalen am günstigsten. S. K. schrieb: > Allerdings kann ich Nichts messen, was nicht irgendwie in äußeren > Störungen unterzugehen scheint. Und Störungen waren ja eines der Hauptprobleme des TO. mfg Klaus
> Und Störungen waren ja eines der Hauptprobleme des TO. > mfg Klaus Genau. Zuletzt habe ich komplett an mir gezweifelt. Ich habe die Schaltung Stück für Stück reduziert und hatte am Schluss noch folgendes übrig: Diode 1N4001 an deren Kathode 100 Ohm Widerstand dazu in Reihe Diode 1N4001 mit der Anode Richtung Widerstand. Meine beiden Multimeter zeigten 200mV DC von der offenen Anode zur offenen Kathode (Polung irrelevant). Ich kann mir das Phänomen nicht erklären.
S. K. schrieb: > Diode 1N4001 Typischerweise ist bereits die Durchlassspannung von normalen Dioden zu gross für normale Stromwandler. Für solch "grosse" Spannungen braucht man schon eine Übersetzung von 1:100 o.ä. > Meine beiden Multimeter zeigten 200mV Du misst irgendeinen Dreckeffekt,z.B. eingestreute HF.
@ hinz (Gast) > Die üblichen sind da schon seit wenigstens zwei Größenordnungen in > Sättigung. Soll ich das mal nachmessen? Ok, ich greif mal in die Schublade. 1.) 2x47mH, 0,3A, verträgt ca. 50mV Amplitude, da sieht das noch ansatzweise sinusförmig aus. Geht auch noch bis ca. 200mV, dann ist es aber schon arg eckig. 2.) 2x 1,2mH, 3A, kann ich mit meinem Funktionsgenerator nicht treiben und damit auch nicht messen, selbst bei 10mV Amplitude bricht der 50 Ohm Ausgang zusammen. Ok, da muss der Klaus wirklich schon einen recht ordentlichen Klopper gehabt haben.
Falk B. schrieb: > Ok, da muss der Klaus wirklich schon einen recht ordentlichen Klopper > gehabt haben. Eigentlich nicht. Ich habe noch einmal gegooglet. Der Aufdruck: Radiohm 42H32 1500 1A5 / 250v~ 2x22mH Ich habe da noch ein Datenblatt der Typreihe gefunden. Strom pro Wicklung = 1,5 A. https://produktinfo.conrad.com/datenblaetter/375000-399999/396265-da-01-en-DROSSEL_W42V326000_6A_1_8MH.pdf Hier habe ich noch Angaben zum Kern. Aber das Gehäuse ist stehend. Core: Toriod d 25 d 15 H 10 µi 6000 Ferrire Material https://www.schukat.com/schukat/schukat_cms_en.nsf/index/FrameView?OpenDocument&art=42V321500&wg=D2250 mfg klaus
Es liegt imho u.a. an einer Sache: Klaus R. schrieb: > µi 6000 Ferrite Material Das ist aber recht niederpermeabel für CMC Materialien. Daraus macht man mittels mehrerer Windungen (mehr als z.B. bei 12000er oder 15000er µi Materialien) CMC Drosseln mit einigermaßen hoher Streuinduktivität, um diese so trotz nur einstufiger Filteranordnung (keine separate/n Drossel/n) effektiv für die Differential Mode Filterung mitbenutzen zu können. Ist nicht der v.m.g. Extremfall, und damit leichter.
hinz schrieb: > Muss ja eine gigantische stromkompensierte Drossel sein. Die üblichen > sind da schon seit wenigstens zwei Größenordnungen in Sättigung. Ich glaube du übersiehst da was - bei einem Stromtrafo sieht der Kern ja nicht den Laststrom als Magnetisierungsstrom. Wenn eine CMC bei einem gewissen Gleichtaktstrom in die Sättigung geht kann man sie trotzdem (mit der gleichen Windungszahl) als Stromtrafo für wesentlich höhere Ströme benutzen. Falk B. schrieb: > Du hast du entscheidenden Grundlagen nicht verstanden und > berücksichtigt. Man kann keinen X-beliebigen Kern nehmen! Und mit 100 > Windungen braucht man eher einen recht kleinen Shunt von vielleicht > 10Ohm und weniger. 100 Windungen um 1A zu messen finde ich recht viel. Und mit steigender Windungszahl wird der Widerstand der Bürde grösser, nicht kleiner.
@Klaus R. (klara) >Ich habe da noch ein Datenblatt der Typreihe gefunden. Strom pro >Wicklung = 1,5 A. >https://produktinfo.conrad.com/datenblaetter/37500... Der ist ungefähr so wie das 2x47mH Teil, das ich heute in der Hand hatte. Auch das schafft nicht viel Spannungszeitfläche. Du wollteast max. 45W @ 230V messen, macht ca. 200mA bzw 300mA Spitze. Durch 6 Ohm macht das 1,8V Spitze. Das kriegt man bei 50 Hz niemals über den Kern bei der Windungszahl. Da kommt nur irgendein verwurschteltes Signal mit kurzen Spitzen raus. >Core: Toriod d 25 d 15 H 10 µi 6000 Ferrire Material Macht ca. 5x10mm = 50e-6m^2 Querschnitt. https://www.mikrocontroller.net/articles/Transformatoren_und_Spulen#Entwicklung_von_Netztrafos
1 | N = U_RMS / ( 4,44 * A * f * B) = 1,3V /( 4,44 * 50e-6m^2 * 50 Hz * 0,5T) = 243 Windungen |
Hmm, ob das Ding soviele hat? Glaub ich nicht so ganz, eher die Hälfte.
@Akdjd: Du sprichst da einige wichtige Punkte an. Akdjd schrieb: > Wenn eine CMC bei einem > gewissen Gleichtaktstrom in die Sättigung geht ...dann, weil für diesen die Wicklungen seriell liegen, wodurch sie eben als Drossel (mit 4facher Induktivität der Einzelwicklung) wirkt. Akdjd schrieb: > bei einem Stromtrafo sieht der Kern ja > nicht den Laststrom als Magnetisierungsstrom Bei keinem Trafo. Wäre das der Fall, könnte man CMCs für (Strom-)Trafos überhaupt_nicht benutzen, fürchte ich... nicht nur "mit Einschränkungen" bzw. "schwierig". CMCs wurden im Forum schon durchaus öfters zu völlig anderen Zwecken benutzt, als vorgesehen. Geht ja auch, ist nur nicht unbedingt immer leicht. Akdjd schrieb: > mit steigender Windungszahl wird der > Widerstand der Bürde grösser, nicht kleiner. Hier vermute ich ein Mißverständnis: Ich glaube, Falk bezog sich auf die ca. 1000 sek. Windungen bei gängigen 50Hz-Stromwandlern. Daß ihr das identisch seht also. Akdjd schrieb: > 100 Windungen um 1A zu messen finde ich recht viel. Vor allem sind das eine Menge Amperewindungen... Man könnte doch ein Loch durch bohren, für 1 Wdg.? :) Ein ungewöhnliches, aber interessantes Thema.
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