Forum: Analoge Elektronik und Schaltungstechnik Strommessung für 400mA


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von Phillip H. (phillip04)


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Servus Leute.

Das hier ist mein erster Beitrag in diesem Forum. Falls es einen solchen 
Beitrag schon gibt, verzeiht mir bitte - ich hab noch nichts dazu 
gefunden.

Und zwar muss ich für ein kleines Projekt eine Platine für Strommessung 
bei einem Linearmotor entwerfen.

Da der Motor nur ein kleines Ausstellungsstück ist, sind nur sehr kleine 
Ströme vorhanden: ca. 300mA AC; Frequenzbereich: 0-200Hz

Nun hab ich mich auf die Suche nach einem passenden Stromsensor gemacht. 
Ich möchte nämlich gerne auf Shunt-Widerstände o. Ähnliches gerne 
verzichten um nicht aktiv in den bestehenden Aufbau eingreifen zu 
müssen.

Ich bin also auf der Suchen nach einem Stromsensor bei dem das Kabel 
durchgeführt wird (z.B. der LEM LTS6 NP, aber eben für kleinere 
Primärströme).
Allerdings habe ich für solch kleine Ströme nichts passendes gefunden. 
Jetzt wollte ich mich mal hier informieren ob jemand etwas passendes 
kennt.

Vielen Dank im Vorraus!
Phillip

: Verschoben durch Moderator
von MiWi (Gast)


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Phillip H. schrieb:
> Servus Leute.

> Allerdings habe ich für solch kleine Ströme nichts passendes gefunden.
> Jetzt wollte ich mich mal hier informieren ob jemand etwas passendes
> kennt.

Letzte Seite vom Datenblatt und dann  "Number of primary Turns" 
anschauen und  daraus Deine Schlüsse ziehen....

von Günter Lenz (Gast)


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Den Draht mehrmals durchfädeln, geht auch,
dann wird das Teil empfindlicher.

von Phillip H. (phillip04)


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MiWi schrieb:
> Phillip H. schrieb:
>> Servus Leute.
>
>> Allerdings habe ich für solch kleine Ströme nichts passendes gefunden.
>> Jetzt wollte ich mich mal hier informieren ob jemand etwas passendes
>> kennt.
>
> Letzte Seite vom Datenblatt und dann  "Number of primary Turns"
> anschauen und  daraus Deine Schlüsse ziehen....

Hey MiWi,

könntest du mir bitte erklären, was genau du damit meinst. Es geht hier 
um doch hier um die Wicklungsanzahl der Primärseite. Und rechts in der 
Tabelle ist dann die dazupassende Verschaltung des Sensors.
Was genau soll ich daraus schließen?

Bin noch Schüler und hab deshalb nicht den großen Durchblick. Würde mich 
auf eine Antwort freuen. :-)

von MiWi (Gast)


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Phillip H. schrieb:

> Bin noch Schüler und hab deshalb nicht den großen Durchblick.

Wo?

Und was das mit dem Strom betrifft: versuch doch einmal diese Tabelle zu 
verstehen, zumindest die ersten 3 Spalten...

von Phillip H. (phillip04)


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MiWi schrieb:
> Phillip H. schrieb:
>
>> Bin noch Schüler und hab deshalb nicht den großen Durchblick.
>
> Wo?
>
> Und was das mit dem Strom betrifft: versuch doch einmal diese Tabelle zu
> verstehen, zumindest die ersten 3 Spalten...

Allgemein im ganzen Elektronik-Bereich.

Die erste Spalte beschreibt die Anzahl der Wicklungen auf Primärseite.
Die zweite den Primärstrom (Effektivwert).
Die dritte Spalte die dazugehörige Ausgangsspannung.

Aber ich kapier nicht, was ich da herauslesen kann. Sorry.

von Dieter (Gast)


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Dann berechne einmal die jeweiligen Spannungswerte am Ausgang für alle 
drei Zeilen der Tabelle jeweils für den Strom von plus 500mA, 0mA und 
für minus 500mA.

Was fällt Dir auf?

von Phillip H. (phillip04)


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Dieter schrieb:
> Dann berechne einmal die jeweiligen Spannungswerte am Ausgang für alle
> drei Zeilen der Tabelle jeweils für den Strom von plus 500mA, 0mA und
> für minus 500mA.
>
> Was fällt Dir auf?

Wie genau berechnen?

Mit U=R*I und dann mit U2/U1=N2/N1?

Könntet ihr mich bitte einfach aufklären und nicht Ratespiel spielen?
Dann würde ich auch vielleicht durchblicken.

von Armin X. (werweiswas)


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Hi Philip

Ein Stromwandler ist im Prinzip ein (Ringkern)Transformator mit einer 
einzigen Primärwindung. Das Verhältnis der Primär zu den 
Sekundärwicklungen bildet dabei den Strom im umgekehrten Verhältnis in 
der kurzgeschlossenen Sekundärwicklung. Beim "normalen" Stromwandler.
Hier, bei den LEM Geräten wird über die Ermittlung des Magnetischen 
Flusses im Kern der in der Primärwicklung fließende Strom "gemessen" und 
in Spannung pro Ampere ausgegeben.
DIe Nennangabe bei diesem Wandler bezieht sich auf Eine Windung, also 
einen einzelnen durchgeführten Draht. Führst Du statdessen einen Draht 
zweimal hindurch verdoppelt sich der Magnetische Fluß im Kern wie wenn 
der doppelte Strom fließen würde. Bei Dreien verdreifacht sich der Fluß 
und damit die Ausgangsspannung pro Ampere.
Die drei dicken Anschlüsse entsprechen jeder für sich einem Draht. Du 
kannst sie je nach Bedarf in Serie schalten oder zum Erhöhen des 
Maximalstromes auch parallel schalten.
Das in Serie Schalten ist das was in der mehrfach angesprochenen Tabelle 
beschrieben ist.

LG Armin

von Phillip H. (phillip04)


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Armin X. schrieb:
> Hi Philip
>
> Ein Stromwandler ist im Prinzip ein (Ringkern)Transformator mit einer
> einzigen Primärwindung. Das Verhältnis der Primär zu den
> Sekundärwicklungen bildet dabei den Strom im umgekehrten Verhältnis in
> der kurzgeschlossenen Sekundärwicklung. Beim "normalen" Stromwandler.
> Hier, bei den LEM Geräten wird über die Ermittlung des Magnetischen
> Flusses im Kern der in der Primärwicklung fließende Strom "gemessen" und
> in Spannung pro Ampere ausgegeben.
> DIe Nennangabe bei diesem Wandler bezieht sich auf Eine Windung, also
> einen einzelnen durchgeführten Draht. Führst Du statdessen einen Draht
> zweimal hindurch verdoppelt sich der Magnetische Fluß im Kern wie wenn
> der doppelte Strom fließen würde. Bei Dreien verdreifacht sich der Fluß
> und damit die Ausgangsspannung pro Ampere.
> Die drei dicken Anschlüsse entsprechen jeder für sich einem Draht. Du
> kannst sie je nach Bedarf in Serie schalten oder zum Erhöhen des
> Maximalstromes auch parallel schalten.
> Das in Serie Schalten ist das was in der mehrfach angesprochenen Tabelle
> beschrieben ist.
>
> LG Armin

Vielen Dank für diese ausführliche Antwort! :-)

Aber ich hab noch ein zwei Fragen. Wenn ich jetzt durch die 
Primärwicklung 400mA 50Hz durchschicke, wie berechne ich mir dann meine 
Ausgangsspannung? Der Stromwandler gibt dann ja auch eine 
Wechselspannung mit ebenfalls 50Hz aus oder? Und was bedeuten die 
+-0.625V bei Vout? Laut Diagramm wäre die Ausgangsspannung ein Sinus mit 
einer Amplitude von 2V und einem Offset von 2.5V oder lieg ich da 
falsch?

Trotzdem schon großen Dank fürs nette Erklären.

LG Phillip

von Toxic (Gast)


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Phillip H. schrieb:
> Laut Diagramm wäre die Ausgangsspannung ein Sinus mit
> einer Amplitude von 2V und einem Offset von 2.5V oder lieg ich da
> falsch?

Meine Interpretation des Datenblattes ist folgende (bin kein 
CT-Experte-kann also sein, dass ich hier Mist erzaehle...Ausserdem 3:00 
Uhr)
Im Datenblatt ist eine "Sensivity" von 104.16mV/A fuer eine Windung 
angegeben.Das heisst bei 6A (dafuer ist der CT ausgelegt,obwohl der 
Primaerstrom bis zu 20A betragen darf)steigt oder faellt die 
Ausgangsspannung am integrierten Opamp um 6x104.16mV = 0.625V je nach 
Polaritaet des Stromes.Wird der Opamp mit 5V betrieben betraegt seine 
Ausgangsspannung im Ruhezustand (es fliesst noch kein Primaerstrom)2.5V.
Um diese 2.5V pendeln dann die +/- 0.625V - siehe Anhang

Verwendest Du 3 Windungen sollte der max. Primaerstrom 2A betragen(statt 
6A bei einer Windung).Dafuer steigt die "Sensivity" auf 3x104.16mV/A = 
0.3125V/A
Du bekommst also ebenso nur eine Ausgangsspannung von 2.5V +/-0.625V wie 
bei 6A aber eben mit hoeherer "Sensivity":
Bei einer Windung muessten 6A fliessen um 0.625V zu erreichen waehrend
bei drei Windungen 2A fuer die 0.625V genuegen

===============================
Zusammengefasst:
Bei 3 Windungen gilt eine Sensivity von 0.3125V/A
=> Uout = 2.5V +/- (I x 0.3125V/1A)
bei 0.4A ist Uout = 2.5V +/- (0.4A x 0.3125V/1A) = 2.5V (+/-0.125V)

Du wirst Dich also bei deinen Strommessungen im 100mV-Bereich 
bewegen.Mit einem nachgeschalteten Opamp sollte sich deses Problem 
loesen lassen.

Beachte uebrigens die Beschaltung im Datenblatt und die Hinweise auf 
Hochspannungen....
https://www.youtube.com/watch?v=j6v0ybdhGk0

von Wolfgang (Gast)


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Phillip H. schrieb:
> Mit U=R*I und dann mit U2/U1=N2/N1?
>
> Könntet ihr mich bitte einfach aufklären und nicht Ratespiel spielen?

Der Widerstand ist bei dem Sensor eher lästig Beiwerk (parasitäre 
Eigenschaft) und hat mit der Strommessung nichts zu tun. Außerdem steht 
der in der vierten Spalte, nicht in den ersten dreien. Durch Änderung 
der Anzahl der Primärwicklungen (Spalte: Number of primary turns) 
änderst du das Windungsverhältnis.

von Christian M. (Gast)


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Und wenn Du zusätzlich noch durch das Loch noch siebenmal die Litze 
durchfädelst, bist Du mit dem Strom fast im ganzen Range. Dafür ist doch 
das Loch, oder...?

Gruss Chregu

von übersprungen (Gast)


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Toxic schrieb:
> Sensivity

englisch: "Sensi ti vity"  (übersetzt: Empfindlichkeit)

von nachtmix (Gast)


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Phillip H. schrieb:
> Ich möchte nämlich gerne auf Shunt-Widerstände o. Ähnliches gerne
> verzichten um nicht aktiv in den bestehenden Aufbau eingreifen zu
> müssen.

Wäre allerdings das einfachste, es sei denn du brauchst die 
Potentialtrennung.


Bei dem Sensor, den du dir ausgesucht hast, stehen Angaben mit der 
Dimension At. Gemeint sind Ampere-turns, im Deutschen auch 
Amperewindungen genannt. Das ist das Produkt aus Strom und Windungszahl.

Wenn du den Draht einmal durch das Loch steckst, hast du eine Windung 
und einen 6A-Sensor.
Wenn du den Draht z.B. 6 Mal durch das Loch steckst, hast du 6 Windungen 
und durch das deshalb stärkere Magnetfeld hast du einen 1A-Sensor 
hergestellt.

von Wolfgang (Gast)


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Phillip H. schrieb:
> Nun hab ich mich auf die Suche nach einem passenden Stromsensor gemacht.
> Ich möchte nämlich gerne auf Shunt-Widerstände o. Ähnliches gerne
> verzichten um nicht aktiv in den bestehenden Aufbau eingreifen zu
> müssen.

Was bezeichnest du als "aktiv eingreifen". Egal ob du einen Shunt oder 
ein Stromsensorwicklung in den Stromkreis deines Motors einschleifst, 
hast du parasitäre Effekte. Anhand der Motor- und Betriebsdaten musst du 
jetzt abschätzen, wie groß deren Einfluss ist und ab wann sie stören.

von Frank K. (fchk)


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Phillip H. schrieb:
> Nun hab ich mich auf die Suche nach einem passenden Stromsensor gemacht.
> Ich möchte nämlich gerne auf Shunt-Widerstände o. Ähnliches gerne
> verzichten um nicht aktiv in den bestehenden Aufbau eingreifen zu
> müssen.

Das wäre aber die deutliche bessere Wahl für die Strommessung in dieser 
Größenordnung. Den Weg, den Du gewählt hast, geht über die Messung des 
Magnetfeldes in einem stromdurchflossenen Leiter. Ja, kann man machen, 
funktioniert aber erst bei größeren Strömen richtig gut. Du fängst Dir 
sonst nämlich ganz leicht zusätzliche magnetische Störungen ein - das 
Erdmagnetfeld wäre dabei nur eine Komponente.

Wenn es genau sein soll, nimm einen kleinen Shunt.

fchk

Beitrag #5711922 wurde von einem Moderator gelöscht.
von Toxic (Gast)


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übersprungen schrieb:
> englisch: "Sensi ti vity"  (übersetzt: Empfindlichkeit)

Mein Englisch ist nicht ganz so schlecht - mehrfaches copy & paste sind 
oftmals ein Uebel...und um 3:00 morgens sind meine Augen auch schon 
etwas truebe und nicht mehr ganz so sensitiv.

Beitrag #5712072 wurde von einem Moderator gelöscht.
von Harald W. (wilhelms)


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Christian M. schrieb:

> Und wenn Du zusätzlich noch durch das Loch noch siebenmal die Litze
> durchfädelst, bist Du mit dem Strom fast im ganzen Range.

Ich würde da eher Kupferlackdraht verwenden. Der Aussemdurchmesser
sollte da knapp ein Drittel des Lochdurchmessers haben.

von übersprungen (Gast)


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Toxic schrieb:
> Mein Englisch ist nicht ganz so schlecht

Ging ja auch in keinster Weise gegen Dich, sondern nur "pro -TI-".

Dein Beitrag war pures Gold. Erst recht verglichen mit dem, was sich so
ein gelangweilter Spinner hier wieder mal alle paar Stunden irgendwo zu
hinterlassen gezwungen sieht (hirnschadensbedingt). Traurig, das.

nachtmix schrieb im Beitrag #5712072:
> Schwätzer!

Mehr als das. Der sieht das vermutlich als "anonyme Gesprächstherapie".

von Toxic (Gast)


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Harald W. schrieb:
> Christian M. schrieb:
>
>> Und wenn Du zusätzlich noch durch das Loch noch siebenmal die Litze
>> durchfädelst, bist Du mit dem Strom fast im ganzen Range.
>
> Ich würde da eher Kupferlackdraht verwenden. Der Aussemdurchmesser
> sollte da knapp ein Drittel des Lochdurchmessers haben.

Bezogen auf den vom TO angegeben Current Transformer:
Wie wuerdet ihr die 6 Pins verdahten?
Bei einem Standard CT (ohne integrierte Elektronik)wuerde ich es auch so 
machen/versuchen wie von euch vorgeschlagen,da spielt dann aber auch die 
"Burden" - also die notwendige Last - mit eine Rolle.
===============================

Liesst mal Rezension von dem Ebayer:
Das hat jetzt nicht was mit dem TO=Problem zu tun - er hat einfach nur 
mal ein paar simple Messungen gemacht.
Ebay-Artikel Nr. 311560694725

von nachtmix (Gast)


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Toxic schrieb:
> Liesst mal Rezension von dem Ebayer:
> Das hat jetzt nicht was mit dem TO=Problem zu tun

Eben.
Warum bringst du diesen Link dann?

Der Stromwandler des TE ist damit nicht zu vergleichen, kann u.a. 
Gleichstrom messen, und seine Ausgangsspannung stammt ausschliesslich 
aus seiner Versorgungsspannung.

von Toxic (Gast)


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nachtmix schrieb:
> Toxic schrieb:
>> Liesst mal Rezension von dem Ebayer:
>> Das hat jetzt nicht was mit dem TO=Problem zu tun
>
> Eben.
> Warum bringst du diesen Link dann?

Ich dachte es interessiert jemanden....

nachtmix schrieb:
> Der Stromwandler des TE ist damit nicht zu vergleichen, kann u.a.
> Gleichstrom messen, und seine Ausgangsspannung stammt ausschliesslich
> aus seiner Versorgungsspannung.

Der vom TO angebene CT ist in der Tat "top" - moeglicherweise aber zu 
gut und zu teuer fuer seine Anwendung.Vielleicht moechte er ja auf einen 
"normalen" CT umsteigen.Dann koennte er ja eure Technik anwenden.

von Dieter (Gast)


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Phillip H. schrieb:

Die Aufgabe aus 26.01.2019 22:36 beinhaltet auch zum Teil das was Toxic 
27.01.2019 03:49
 vorrechnete.

Und ob das Ganze so funktioniert, wie Du es Dir vorstellst, sollte man 
noch wissen, wo genau gemessen wird.

Wenn in den Linearmotorsträngen gemessen würde, müßtest Du noch wissen 
mit welcher maximalen Frequenz der Linearmotor angesteuert wird.

Wenn auf der Seite der Stromversorgung vor den Glättungkapazitäten 
gemessen würde, dann wäre es unkritisch, welche Grenzfrequenz das 
Meßteil aufweist.

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