Forum: Analoge Elektronik und Schaltungstechnik Konkrete Ausgestaltung Stromwandler für Arduino


von Sebastian E. (sebert)


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Ich habe eine relativ große Pumpe am Drehstromnetz mit einer Leistung 
von rund 3kW (3 Phasen, ohne Neutralleiter). Ich möchte durch eine 
Leistungsmessung feststellen können, wenn sie Luft zieht/trocken läuft. 
Dabei möchte ich allerdings nicht auf herkömmliche Pumpensteuerungen 
zurückgreifen, die das teilweise anbieten, sondern mit einem Arduino.

Es sieht so aus, als wäre eine Lösung mit einem Stromwandler nicht 
schlecht hierfür. Wenn die Leistungsaufnahme schlagartig geringer wird, 
zieht die Pumpe kein Wasser. Jetzt habe ich zwar diverse Postings dazu 
gelesen und u.a. auch 
https://www.mikrocontroller.net/articles/Stromwandler. Ich möchte aber 
keinen Fehler machen.

Könnte ich so verfahren?:

Z.B. diesen Stromwandler hier nehmen (ja ich weiß, ist teuer!):
https://www.reichelt.de/aufsteck-stromwandler-600-a-5-a-wago-855-3605a-p149821.html?&trstct=pos_8

Der kann primärseitig 600A und liefert dann sekundärseitig 5A. Das 
Verhältnis ist also 120:1. Wenn ich also dann primärseitig 3A fließen 
habe, müssten sekundärseitig 25mA fließen. Wenn ich dann dort einen 
Widerstand mit 200 Ohm anschließe, müsste ich einen Spannungsabfall von 
genau 5 Volt am Widerstand haben (das kann der Arduino gerade noch 
messen).

Die Leistung am Widerstand wäre 5V * 0,025 A = 0,125 Watt. Hier müsste 
ich jetzt vermutlich einen gut temperaturstabilen Widerstand nehmen, 
z.B. vielleicht das hier:
https://www.reichelt.de/Dickschichtwiderstaende/2/index.html?ACTION=2&LA=2&GROUPID=8366;SID=95W2tCpawQAT4AAGvypII0b7f96ffed92aa159d7071b437cf7e05

Und dann noch einen Brückengleichrichter, z.B. den hier:
https://www.reichelt.de/brueckengleichrichter-1000-v-1-a-b700c1000dip-p4641.html?&trstct=pos_11

Und vielleicht zur Sicherheit noch eine TVS-Diode, damit ich die 5V am 
Arduino nicht wesentlich überschreite, wenn die Leistung mal über den 
3kW liegt:
https://www.reichelt.de/tvs-diode-unidirectional-6-8-v-600-w-do-204ac-do-15-p6ke-6-8a-p42010.html?&trstct=pol_0

Könnte ich das prinzipiell so machen? Oder ist das ein fundamentaler 
Fehler drin?

Und wie ist das mit der induzierten Spannung auf der Sekundärseite? Ist 
das gefährlich, ist die irgendwie begrenzt? Wie hoch ist die eigentlich?

Und weil ich immer mal wieder durcheinander komme: Wenn die Leistung mit 
3kW angegeben ist, wie hoch ist dann dann die Leistung pro Strang. Cos 
Phi müsste vermutlich auch angegeben sein (habe das Typenschild gerade 
nicht vor Augen).

Schon mal danke für Eure Hilfe.

von Dieter (Gast)


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Es kann sein, dass die Scheinleistung sich zu wenig ändert, so dass die 
reine Strommessung zu wenig unterschiedliche Werte für eine zuverlässige 
Detektion auswirft. Du müßtest daher auch die Spannung messen und die 
Phasenverschiebung berechnen um die Wirkleistung, bzw. den 
Wirkstromanteil zu ermitteln.

von Thomas S. (Gast)


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Prinzipiell würde das so laufen. Aber ich würde keinen 600/5 Wandeler 
nehmen, sondern weniger prim. Amp. so um die 20 - 50 A /5.

@Dieter:
Er will nur den Strom messen. Nur den Strom.

Der Wandler muss sec. immer mit Belastung laufen, sonst geht dieser dir 
durch. Er muss bei z.B 20 Amp prim. auf der sek. 5 Amp fließen lassen.

Ein 20 / 5 ist genauer als ein 600 /5.

von Manfred (Gast)


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Sebastian E. schrieb:
> Wenn ich also dann primärseitig 3A fließen habe,

Beachte den Verkettungsfaktor von Drehstrom, bei 3kW sind 4,5A pro Phase 
zu erwarten.

Dieter nannte das böse Wort "Scheinleistung" und es ist nicht 
auszuschließen, dass der gemessene Strom tatsächlich deutlich abweicht.

Also: Stromzange her (oder DMM einschleifen) und messen, was unter den 
von Dir erwarteten / befürchteten Betriebsbedingungen tatsächlich 
fließt. Erst mit den real ermittelten Werten macht es Sinn, die Bauteile 
zu dimensionieren.

von Dieter (Gast)


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Sebastian E. schrieb:
> Könnte ich das prinzipiell so machen? Oder ist das ein fundamentaler
> Fehler drin?
Siehe Thomas

> Und wie ist das mit der induzierten Spannung auf der Sekundärseite? Ist
> das gefährlich, ist die irgendwie begrenzt? Wie hoch ist die eigentlich?
Bei Kurzschluss gibt es einen hohen. Dagegen hilft ein 
Ueberspannungsableiter.

> Und weil ich immer mal wieder durcheinander komme: Wenn die Leistung mit
> 3kW angegeben ist, wie hoch ist dann dann die Leistung pro Strang.
3*1kW=3kW

Zuerst wurde ich es auch nur mit dem Scheinstrom probieren.

von Falk B. (falk)


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Sebastian E. schrieb:

> Z.B. diesen Stromwandler hier nehmen (ja ich weiß, ist teuer!):
> 
https://www.reichelt.de/aufsteck-stromwandler-600-a-5-a-wago-855-3605a-p149821.html?&trstct=pos_8
>
> Der kann primärseitig 600A und liefert dann sekundärseitig 5A.

Und warum? Du hast weder 600A Eingangsstrom noch brauchst du am Ausgang 
5A.

> Das
> Verhältnis ist also 120:1. Wenn ich also dann primärseitig 3A fließen
> habe, müssten sekundärseitig 25mA fließen. Wenn ich dann dort einen
> Widerstand mit 200 Ohm anschließe, müsste ich einen Spannungsabfall von
> genau 5 Volt am Widerstand haben (das kann der Arduino gerade noch
> messen).

Aber der Wandler nicht übertragen. Siehe Artikel, dort steht, wann der 
in die Sättigung geht. Gerade diese 5A Wandler brauchen SEHR 
niederohmige Shunts!

> Die Leistung am Widerstand wäre 5V * 0,025 A = 0,125 Watt. Hier müsste
> ich jetzt vermutlich einen gut temperaturstabilen Widerstand nehmen,
> z.B. vielleicht das hier:

Ein 08/15 Widerstand ist mehr als genug.

> 
https://www.reichelt.de/Dickschichtwiderstaende/2/index.html?ACTION=2&LA=2&GROUPID=8366;SID=95W2tCpawQAT4AAGvypII0b7f96ffed92aa159d7071b437cf7e05
>
> Und dann noch einen Brückengleichrichter, z.B. den hier:
> 
https://www.reichelt.de/brueckengleichrichter-1000-v-1-a-b700c1000dip-p4641.html?&trstct=pos_11

Damit steigt die Ausgangsspannung umso mehr.

> Könnte ich das prinzipiell so machen?

Ja, aber . . .

> Oder ist das ein fundamentaler
> Fehler drin?

Die Dimensionierung paßt nicht.

von Sebastian E. (sebert)


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@Thomas
> Ein 20 / 5 ist genauer als ein 600 /5.

Ja, das stimmt sicherlich. Ich wollte nur auf der Sekundärseite einen 
möglichst geringen Strom haben, sonst "verbrate" ich zu viel. Ich kann 
dort mit dem Arduino nur maximal 5V messen. Bein einem 20 / 5 wäre ich 
bei 750mA und einer Leistung von 3,75 Watt. Ist nicht dramatisch, wollte 
das aber mit dem 600 / 5 einfach gering halten.

@Manfred
Stromzange ich sicherlich eine gute Idee um mal zu prüfen, ob das 
generell überhaupt geht

> Beachte den Verkettungsfaktor von Drehstrom, bei 3kW sind 4,5A pro Phase zu 
erwarten.

Meinst Du hier 3kW / 230 Volt = 13 Ampere = rund 4,3 Ampere pro Leiter 
bei 3 Leitern?

@Falk
Kannst Du das mit der Sättigung etwas genauer ausführen? Es sieht so 
aus, als würde ich hier Werte benötigen, die ich im Datenblatt unter dem 
Link oben nicht finden kann

> Ein 08/15 Widerstand ist mehr als genug.
OK, Temperaturabhängigkeit ist also kein so großes Thema, richtig?

> Damit steigt die Ausgangsspannung umso mehr.
Kannst Du mir das erläutern. Bin hier leider nicht so fit in der 
Materie.

> Die Dimensionierung paßt nicht.
Wie müsste sie denn dann aussehen?

von Thomas S. (Gast)


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Dieter schrieb:
>> Und wie ist das mit der induzierten Spannung auf der Sekundärseite? Ist
>> das gefährlich, ist die irgendwie begrenzt? Wie hoch ist die eigentlich?
> Bei Kurzschluss gibt es einen hohen. Dagegen hilft ein
> Ueberspannungsableiter.

Nonsens !!!

Ein Stromwandler arbeitet immer im Kurzschluss-Modus, bzw ist so 
ausgelegt, dass der Wandlerstrom fließt. Ein öffnen auf der Sek. Seite 
während des Betriebs erzeugt eine zu hohe Spannung weil er ja seinen 
sek. Nennstrom flißen lassen will. Also kommt da ein Shunt hin, und die 
Spg. die am Shunt abfällt repräsentiert dir deinen Strom. Ob da nun ein 
Op dranhängt, oder ein Messgerät, oder ein Rasphi, völlig egal.

Cos-Phi ist hier auch mnicht wichtig, da ja nur eine Störung über den 
Stromverbrauch erkannt werden soll.

von Manfred (Gast)


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Falk B. schrieb:
>> Und dann noch einen Brückengleichrichter,

Das tut eine Schottkydiode auf einen kleinen Ladekondensator (0,47µF) 
besser, schon aufgrund der Flußspannung einer üblichen Brücke.

Meine Arduinobasierte PWM-Steuerung will wissen, ob tatsächlich ein 
Gerät dran oder defekt ist. Im Fehlerfall habe ich maximal 250mA, im 
korrekten Betrieb größer 3 Ampere.

Ich habe da einen ACS712-20 drin, der in Ruhe 2,5V (halbe Ub) liefert 
und bei korrekter Last mind. 2,8 Volt - das kann ich einwandfrei 
detektieren.

@Sebastian: Mit Rücksicht auf die elektrische Sicherheit empfehle ich 
den ACS712 nicht, da der keine zuverlässige Netztrennung gewährleisten 
kann! In meinem Anwendungsfall ist die Gesamtschaltung samt Arduino 
"heiß" und gekapselt, da passt er.

Sebastian E. schrieb:
>> Beachte den Verkettungsfaktor von Drehstrom,
> Meinst Du hier 3kW / 230 Volt = 13 Ampere =
> rund 4,3 Ampere pro Leiter bei 3 Leitern?

Jou, genau den ... Du kennst Dich also aus, gut.

von Thomas S. (Gast)


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Manfred schrieb:
> @Sebastian: Mit Rücksicht auf die elektrische Sicherheit empfehle ich
> den ACS712 nicht, da der keine zuverlässige Netztrennung gewährleisten
> kann!

Das ist ein Hall-Sensor, der nicht mit dem Stromleiter in Verbindung 
ist, und eine Isolationsspannung von 2,1 KV hat. das reicht dicke.

von Günter Lenz (Gast)


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Sebastian E. schrieb:
>Und dann noch einen Brückengleichrichter, z.B. den hier:
https://www.reichelt.de/brueckengleichrichter-1000-v-1-a-b700c1000dip-p4641.html?&trstct=pos_11

Nein, der erzeugt ja schon 1,4V Spannungsabfall.
Für so etwas benutzt man Präzisionsgleichrichter,
aufgebaut mit Operationsverstärker.

https://de.wikipedia.org/wiki/Pr%C3%A4zisionsgleichrichter

von Manfred (Gast)


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Thomas S. schrieb:
>> den ACS712 nicht, da der keine zuverlässige Netztrennung
>> gewährleisten kann!
>
> Das ist ein Hall-Sensor,
> der nicht mit dem Stromleiter in Verbindung ist, und
> eine Isolationsspannung von 2,1 KV hat. das reicht dicke.

Ich kenne die Daten.
Aber: Der ACS kommt in einem SO-Gehäuse mit 4mm Abstand daher und hat 
keinerlei Prüfzeichen / Zulassungen.

Damit ist eine VDE-konforme Sicherheitstrennung nicht machbar, der 
Unterschied zur Funktionstrennung kommt hier in diversen Threads immer 
wieder mal zur Sprache.

Günter Lenz schrieb:
>>Und dann noch einen Brückengleichrichter, ..
> Nein, der erzeugt ja schon 1,4V Spannungsabfall.
> Für so etwas benutzt man Präzisionsgleichrichter,
> aufgebaut mit Operationsverstärker.

Richte bitte das Augenmaß auf die Anwendung. Wenn ich messen will, 
baue ich einen Präzisionsgleichrichter. Wenn ich nur eine Schwelle mit 
genug Abstand zu erkennen habe, geht das einfacher.

von Falk B. (falk)


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Manfred schrieb:
> Richte bitte das Augenmaß auf die Anwendung. Wenn ich messen will,
> baue ich einen Präzisionsgleichrichter.

Wenn man es richtig macht, geht auch ein einfacher Brückengleichrichter, 
ohne daß man Genauigkeit oder kleine Meßwerte verliert, siehe 
Stromwandler.

von Falk B. (falk)


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Sebastian E. schrieb:

> @Manfred
> Stromzange ich sicherlich eine gute Idee um mal zu prüfen, ob das
> generell überhaupt geht

Ja natürlich geht das, das ist ein klappbarer Wandler in Zangenform. 
Muss es denn unbedingt ein klappbarer Wandler sein? Kannst du nicht 
einen einfachen Wandler mit Loch nutzen? Dazu mus man die Leitungen 
auftrennen und durch das Loch ziehen, ggf mit einem Adapterkabel.

> Kannst Du das mit der Sättigung etwas genauer ausführen?

Staht alles im Artikel Stromwandler.

> Es sieht so
> aus, als würde ich hier Werte benötigen, die ich im Datenblatt unter dem
> Link oben nicht finden kann

Die gibt es meistens auch nicht im Datenblatt. Wenn man die wissen will, 
muss man selber messen.

>> Die Dimensionierung paßt nicht.
> Wie müsste sie denn dann aussehen?

Etwa so.

Beitrag "Re: AC1020 an SPS, Strommessung"

In den meisten Fällen wird man keinen Wandler finden, der direkt 5V 
ausgeben kann, schon gar nicht mit Gleichrichter.

Oder gleich sowas nehmen.

https://www.pollin.de/p/strom-wandlermodul-daypower-tf-a-op-810575

von Dieter (Gast)


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Thomas S. schrieb:
> Dieter schrieb:
>>> Und wie ist das mit der induzierten Spannung auf der Sekundärseite? Ist
>>> das gefährlich, ist die irgendwie begrenzt? Wie hoch ist die eigentlich?
>> Bei Kurzschluss gibt es einen hohen. Dagegen hilft ein
>> Ueberspannungsableiter.
>
> Nonsens !!!

Nee, kein Nonsens. Deine darunter stehende Beschreibung enthält sogar 
indirekt die Erklärung. Wenn man annimmt, dass der Shunt so gewählt 
wäre, dass bei 20A 50Hz Steilheit ca. 5-10 A/ms, gerade 5V abfallen, 
dann würde ein Kurschluß, bei dem der Strom kurzzeitig auf das 10fache 
steigen. Das würde innerhalb einer ms einen kurzen Spannungspeak von 1ms 
von mindestens 50V an dem Shunt erzeugen. Ohne Climpen der Überspannung 
etc. wäre die folgende Stufe eventuell geschossen.

von Wolfgang (Gast)


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Sebastian E. schrieb:
> Es sieht so aus, als wäre eine Lösung mit einem Stromwandler nicht
> schlecht hierfür.

Was willst du mit einem Stromwandler?
Ist nicht eine Strommessung die eigentliche Aufgabe?
Ein ACS712 wäre so ein typischer Stromsensor auf Hall-Effekt Basis und 
kostet auf einem kleinen Breakout Board keine 2€.

von Sebastian E. (sebert)


Angehängte Dateien:

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@Thomas, @Dieter:
Bezüglich "Nonsense" und Kurzschluss: Siehe Screenshot aus der 
Anleitung. Sieht so aus, als ist der Sekundärkreislauf standardmäßig 
offen. Man muss ihn aber laut Anleitung vor Inbetriebnahme schließen.

@Manfred:
>Das tut eine Schottkydiode auf einen kleinen Ladekondensator (0,47µF) besser, 
schon aufgrund der Flußspannung einer üblichen Brücke.

Ladekonsensator zur Glättung, damit ich aufgrund der Sinusspannung den 
Maximalwert und nicht den Mittelwert bekomme und bei der Abtastung über 
den Arduino-Eingang keine schwankenden Werte bekomme, richtig? Und 
deshalb, weil bei Einsatz von nur 1 Schottkydiode sonst immer nur eine 
Halbwelle gemessen würde (und nicht wie beim Brückengleichrichter die 
untere Halbwelle "nach oben" geklappt würde), richtig?

Schottkydiode wegen des teilweise sehr kleine Spannungsabfalls im 
Vergleich zum Brückengleichrichter, richtig?

Sorry für die ganzen Fragen, aber ich will das gerne unbedingt 
verstehen.

Das mit dem ACS712 ist vielleicht wirklich eine gute Alternative. Ich 
verstehe allerdings das Anschlussschema nicht ganz. Was genau lege ich 
an die PINs 1/2 und 3/4 an? Warum sind die gebrückt? Siehe Screenshot 
oder auch Anleitung:
https://cdn-reichelt.de/documents/datenblatt/A200/ACS712.pdf

@Falk:
Habe den Beitrag überflogen. Da geht es vermutlich deshalb um den 
Präzisionsgleichrichter und den nachgeschalteten OP, weil der 
Stromwandler nur eine relativ geringe Spannung von nur 100mV pro Ampere 
ausgibt wenn ich mir das Datenblatt ansehe, richtig? (siehe auch 
Screenshot):
https://www.tme.eu/Document/864064bb2084a2c38f2fbf4da82b194f/ac1020.pdf

> Aber der Wandler nicht übertragen. Siehe Artikel, dort steht, wann der > in die 
Sättigung geht. Gerade diese 5A Wandler brauchen SEHR > niederohmige Shunts!

Puh, das steht in den Datenblättern der Stromwandler (zumindest bei 
Wago) leider nicht drin.

Sollte ich doch auf die Stromwandler-Lösung mit dem 20:5 oder vielleicht 
ein 100:5 zurückgreifen wollen, dann muss ich einen relativ hohen 
Strom auf der Sekundärseite fließen lassen, sonst geht das wegen der 
Sättigung nicht, richtig? Als ein paar mA wären nicht ausreichend. D.h. 
ich werde dort auf der Sekundärseite auch entsprechend eine relativ hohe 
Leistung haben, die über den Shunt "verbraten"/kurzgeschlossen werden 
muss, richtig?

Was ist alternativ mit einem solchen Stromwandler?
https://www.wago.com/medias/99700966-08552701.pdf?context=bWFzdGVyfGRvd25sb2Fkc3wzMjg0NDh8YXBwbGljYXRpb24vcGRmfGRvd25sb2Fkcy9oM2YvaGU2Lzk1OTgzOTcwNTUwMDYucGRmfDUzY2JjMTE3YWYxODJmYTZmNmZkOGRiNTM1NTNiNTU5ZDI5OTllZjRjYTVlMzZiZWM2ZDM5MTA3NDA4MjdlZjE&attachment=true

Da fließen bei 50A primär nur 1A Sekundär. Bei 4,5A primär also 90mA. 
Würde man da auch schon in eine Sättigung reinkommen oder ginge so etwas 
ganz gut mit einem 55 Ohm Widerstand (dann fallen da gerade meine 5V ab 
-- Gleichrichter jetzt mal vernachlässigt).

von Matthias S. (Firma: matzetronics) (mschoeldgen)


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Oder mal wieder den Stromsensor von Vacuumschmelze, der den ganzen 
Aufbau deutlich vereinfacht gegenüber den Allegro Sensoren:
https://www.pollin.de/p/aktiver-stromsensor-vacuumschmelze-t60404-n4646-x66282-15-a-5-v-180070

Kost' fast gar nix und ist auf 5A, 10A und 15A konfigurierbar. Läuft mit 
5V und liefert REF und OUT.

von Thomas S. (Gast)


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Der ACS712-20 ist abgekündigt.
Er hätte aber die Zulassungen. Es gibt aber auch entweder andere 
Hallsensoren, oder IC's die direkt in die Stromleitung eingeschleift 
werden.

von Wolfgang (Gast)


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Sebastian E. schrieb:
> Ladekonsensator zur Glättung, damit ich aufgrund der Sinusspannung den
> Maximalwert und nicht den Mittelwert bekomme und bei der Abtastung über
> den Arduino-Eingang keine schwankenden Werte bekomme, richtig?

Wäre es so schlimm, wenn der Wandler im µC ein bisschen häufiger ran 
müsste, um direkt den Signalverlauf zu messen und dann Blind- und 
Wirkleistung anhand der Phasenverschiebung auseinander zu halten?

von Dieter (Gast)


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Ein Hallsensor, wie Wolfgang anführt, ist da auch gut. Allerdings muss 
ein Typ genomme werden, der nur magnetisch gekoppelt ist. Die 
Isolationsfestigkeit wird dann von der Isolierung des Stromkabels 
bestimmt.

Also sowas:
https://arduinomodules.info/ky-024-linear-magnetic-hall-module/

Der wird nur nahe an das Kabel gebracht. Die Empfindlichtkeit kann 
erhöht werden, in dem man einen Ringmagnet um das Kabel legt und den 
Hallsensor zwischen den Luftspalt bringt.

von Thomas S. (Gast)


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Wolfgang schrieb:
> und dann Blind- und
> Wirkleistung anhand der Phasenverschiebung auseinander zu halten

Er will nur feststellen, ob Pumpe mehr oder weniger Strom zieht, um ein 
Fehlverhalten zu erkennen.

Phasenverschiebung und Cos-Phi ist hier nicht wichtig, und wäre ein 
erheblicher Aufwand.

von Falk B. (falk)


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Sebastian E. schrieb:


> Schottkydiode wegen des teilweise sehr kleine Spannungsabfalls im
> Vergleich zum Brückengleichrichter, richtig?

Das funktioniert so aber nicht wirklich gut!

> Das mit dem ACS712 ist vielleicht wirklich eine gute Alternative.

Nur bedingt, denn dort hat man eine deutlich schlechtere Isolation, nur 
die Kriechstrecken des ICs. Ein isoliertes Kabel ist da deutlich 
einfacher und sicherer.

> verstehe allerdings das Anschlussschema nicht ganz. Was genau lege ich
> an die PINs 1/2 und 3/4 an?

Den zu messenden Strom.

>Warum sind die gebrückt?

Weil dort viel Strom drüber geht.

> Habe den Beitrag überflogen. Da geht es vermutlich deshalb um den
> Präzisionsgleichrichter und den nachgeschalteten OP, weil der
> Stromwandler nur eine relativ geringe Spannung von nur 100mV pro Ampere
> ausgibt wenn ich mir das Datenblatt ansehe, richtig?

Ja.

> Puh, das steht in den Datenblättern der Stromwandler (zumindest bei
> Wago) leider nicht drin.

Schlechte Datenblätter.

> Sollte ich doch auf die Stromwandler-Lösung mit dem 20:5 oder vielleicht
> ein 100:5 zurückgreifen wollen, dann muss ich einen relativ hohen
> Strom auf der Sekundärseite fließen lassen, sonst geht das wegen der
> Sättigung nicht, richtig?

Falsch! Man muss einen sehr niederohmigen Shunt verwenden, welcher aber 
auch bei hohen Strömen nur eine kleine Ausgangsspannung liefert. D.h. 
mit so einem X:5A Wandler kommt man um einen passenden Verstärker nicht 
herum.
Mit einem 1000:1 Wandler ist das deutlich entspannter, die liefern schon 
mal 1-2V, was für eine Messung per Arduino ausreichend ist.

> Was ist alternativ mit einem solchen Stromwandler?
> 
https://www.wago.com/medias/99700966-08552701.pdf?context=bWFzdGVyfGRvd25sb2Fkc3wzMjg0NDh8YXBwbGljYXRpb24vcGRmfGRvd25sb2Fkcy9oM2YvaGU2Lzk1OTgzOTcwNTUwMDYucGRmfDUzY2JjMTE3YWYxODJmYTZmNmZkOGRiNTM1NTNiNTU5ZDI5OTllZjRjYTVlMzZiZWM2ZDM5MTA3NDA4MjdlZjE&attachment=true
>
> Da fließen bei 50A primär nur 1A Sekundär. Bei 4,5A primär also 90mA.
> Würde man da auch schon in eine Sättigung reinkommen oder ginge so etwas
> ganz gut mit einem 55 Ohm Widerstand (dann fallen da gerade meine 5V ab
> -- Gleichrichter jetzt mal vernachlässigt).

Willst du es nicht verstehen? Diese Wandler brauchen SEHR niederohmige 
Shunts! Im Wago Datenblatt steht nix direkt drin, aber was von 0,1 Ohm 
bzw. 0,2VA. Wenn wir mal von 0,2VA ausgegehen, sind das

P = I^2 * R
R = P / I^2 = 0,2VA / 1A^2 = 0,2Ohm.

Nix mit 55 Ohm!

Nimm sowas hier, der liefert 5mA an 100 Ohm, macht 500mV.

https://de.rs-online.com/web/p/stromwandler/5374485/

Mit etwas Glück kann man dort auch einen Gleichrichter aus 
Schottkydioden vorschalten.

von Thomas S. (Gast)


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@ Falk B.

Dein empfohlener Wandler ist zu knapp. Er hat 3,5 bis 4 Amp. 
Stromspitzen nicht berücksichtigt.

Wandler prim ca. 20 Amp. Und dann den Shunt so bemessen, dass der 
entsprechende Sek. Strom fließt. Und hier sind wir ja schon 
Netzgetrennt. daran kann nun ein OP mit Schaltung folgen.

von Falk B. (falk)


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Thomas S. schrieb:
> @ Falk B.
>
> Dein empfohlener Wandler ist zu knapp. Er hat 3,5 bis 4 Amp.
> Stromspitzen nicht berücksichtigt.

Er ist ein Beispiel.

> Wandler prim ca. 20 Amp. Und dann den Shunt so bemessen, dass der
> entsprechende Sek. Strom fließt.

Nö, der fließt immer, denn das Übersetzungsverhältnis ist ja konstant. 
Man muss den Lastwiderstand so wählen, daß die Ausgangsspannung nicht zu 
groß wird. Steht alles haarklein im Artikel Stromwandler. Gibt's 
leider noch nicht als Hörbuch.

von Thomas S. (Gast)


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Falk B. schrieb:
> Gibt's
> leider noch nicht als Hörbuch.

Verarschen brauchst Du mich nicht !!!

Die 5 Amp. fließen nicht immer, sondern sie fließen dann, wenn der 
entsprechende Prim-Strom fließt. Sonst könnte man keinen Messwert 
sekundär abnehmen und auswerten.

von Sebastian E. (sebert)


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@Falk
> Willst du es nicht verstehen? Diese Wandler brauchen SEHR niederohmige
> Shunts! Im Wago Datenblatt steht nix direkt drin, aber was von 0,1 Ohm
> bzw. 0,2VA. Wenn wir mal von 0,2VA ausgegehen, sind das
>
> P = I^2 * R
> R = P / I^2 = 0,2VA / 1A^2 = 0,2Ohm.

Also manchmal sagen ein paar Formeln mehr als tausend Worte. Jetzt ist 
mir das klar. Damit komme ich also so nicht weiter.

Zum ACS712:
> Weil dort viel Strom drüber geht.

Im Ernst? Das Ding ist 5 x 6 mm groß. Da ist es also so gedacht, dass 
der Strom über die PINs 1/2 rein fließt und über 3/4 raus? Und das mit 
bis zu 30 Ampere?

Der AC-1010 (oder AC-1005) liefert scheinbar 100mV pro Ampere. Wären bei 
5 Ampere dann die von Dir erwähnten 500mV. Ist aber für einen regulären 
nachgeschalteten Gleichrichter zu wenig.

Scheint also auf jeden Fall auch hier so zu sein, dass ich einen 
Präzisionsgleichrichter brauchen würde. Der von Dir verlinkte Thread ist 
gut. Habe das hier noch gefunden (Figure 8). Dürfte so ähnlich sein wie 
das im Thread:
http://sound.whsites.net/appnotes/an001.htm

@Matthias
T60404-N4646-X66282
https://www.pollin.de/p/aktiver-stromsensor-vacuumschmelze-t60404-n4646-x66282-15-a-5-v-180070

Der kostet tatsächlich fast gar nichts und scheint ziemlich genau das zu 
machen, was ich möchte. Auflösung ist bei der 25A-Variante ungefähr 
41mv/Ampere Last. Allerdings sieht es so aus, als ob der Output (Vout) 
nicht gleichgerichtet ist und deshalb dann um die Referenzsspannung 
herum schwankt. Und selbst wenn ich Vref extern auf Null setzen würde, 
dann hätte ich immer noch das Problem, dass ich bei dieser niedrigen 
Spannung aufgrund des Spannungsabfalls an einem Gleichrichter keine 
Messung durchführen kann. Hast Du den schon mal verbaut? Ist das so?


Gesamtfazit für mich scheint zu sein:
- Wenn der ACS712 von Manfred kein "Sicherheitsrisiko" ist, ist das wohl 
die bequemste Lösung.
- Wenn der T60404-N4646-X66282 von Matthias gleich gerichtet ist, ist 
das auch eine ziemlich einfache Lösung. Sonst vermutlich nur mit 
Präzisionsgleichrichter dahinter
- Bei der Lösung von Falk mit der AC-1010 komme ich um den 
Präzisionsgleichrichter wohl nicht herum
- Die ganzen Sachen von Wago sind ohne weitere Auswertelektronik nicht 
so einfach zu handhaben. Vermutlich sind die auch eher für die Wago 
SPS-Komponenten gedacht

Seht ihr das ähnlich?

von Falk B. (falk)


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Sebastian E. schrieb:
>> Weil dort viel Strom drüber geht.
>
> Im Ernst? Das Ding ist 5 x 6 mm groß. Da ist es also so gedacht, dass
> der Strom über die PINs 1/2 rein fließt und über 3/4 raus? Und das mit
> bis zu 30 Ampere?

JA!

> Der AC-1010 (oder AC-1005) liefert scheinbar 100mV pro Ampere. Wären bei
> 5 Ampere dann die von Dir erwähnten 500mV. Ist aber für einen regulären
> nachgeschalteten Gleichrichter zu wenig.

Sicher. Darum schaltet man bei einem Stromwandler den Gleichrichter VOR 
den Meßwiderstand.

Beitrag "Re: Haussteuerung, Strommessung AC"

Und ja, das funktioniert auch bei recht kleinen Strömen.

> Scheint also auf jeden Fall auch hier so zu sein, dass ich einen
> Präzisionsgleichrichter brauchen würde.

Nur dann, wenn die einfache Variante nicht funktioniert, weil die 
Sekundärspannung zu groß wird und der Wandler in Sättigung geht. Das 
muss man messen.

> Der von Dir verlinkte Thread ist
> gut. Habe das hier noch gefunden (Figure 8). Dürfte so ähnlich sein wie
> das im Thread:
> http://sound.whsites.net/appnotes/an001.htm

Von dort stammt die Schaltung ja auch ;-)

> Der kostet tatsächlich fast gar nichts und scheint ziemlich genau das zu
> machen, was ich möchte. Auflösung ist bei der 25A-Variante ungefähr
> 41mv/Ampere Last.

Kann sein, aber auch dort muss man auf die Isolation der Anschlüsse 
aufpassen.

> Allerdings sieht es so aus, als ob der Output (Vout)
> nicht gleichgerichtet ist und deshalb dann um die Referenzsspannung
> herum schwankt.

Ja.

> Und selbst wenn ich Vref extern auf Null setzen würde,

Nicht sinnvoll und möglich!

> - Wenn der ACS712 von Manfred kein "Sicherheitsrisiko" ist, ist das wohl
> die bequemste Lösung.

Auch der liefert kein gleichgerichtetes Signal sondern ein 
Wechselsignal!

> - Wenn der T60404-N4646-X66282 von Matthias gleich gerichtet ist,

Nein.

ist
> das auch eine ziemlich einfache Lösung. Sonst vermutlich nur mit
> Präzisionsgleichrichter dahinter

Ja.

> - Bei der Lösung von Falk mit der AC-1010 komme ich um den
> Präzisionsgleichrichter wohl nicht herum

Vielleicht doch, siehe oben.

von Manfred (Gast)


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Wolfgang schrieb:
> Ein ACS712 wäre so ein typischer Stromsensor auf Hall-Effekt Basis und
> kostet auf einem kleinen Breakout Board keine 2€.
Vielen Dank auch: Die Chinaboards sind dermaßen idiotisch layoutet, dass 
da keinerlei sichere Trennung mehr zu erwarten ist.

Thomas S. schrieb:
> Der ACS712-20 ist abgekündigt.
Ja, es gibt ganz sicher Nachfolger.

> Er hätte aber die Zulassungen.
Zulassungen für sichere Netztrennung, dazu hätte ich gerne mal eine 
Quellenangabe.

Sebastian E. schrieb:
> Das mit dem ACS712 ist vielleicht wirklich eine gute Alternative. Ich
> verstehe allerdings das Anschlussschema nicht ganz. Was genau lege ich
> an die PINs 1/2 und 3/4 an? Warum sind die gebrückt?

Diese Frage entlockt mir etwas Unverständnis. Im Datenblatt "Typical 
Application" / Deinem Screenshot sollte klar sein, dass das der Pfad für 
den Laststrom ist. 1-2 / 3-4 sind einfach parallel geschaltet, um die 
Strombelastung besser tragen zu koennen.

Falk B. schrieb:
>> - Wenn der ACS712 von Manfred kein "Sicherheitsrisiko" ist, ist das wohl
>> die bequemste Lösung.
> Auch der liefert kein gleichgerichtetes Signal sondern ein
> Wechselsignal!

Richtig, es schwankt um die halbe Betriebsspannung herum. Jetzt kommt 
ein Schaltungskniff zum Einsatz: Hinter der Diode teile ich die Spannung 
um etwa Faktor 1,2 herunter und nutze vom AT328 die interne 
1,1V-Referenz. Bei Strom = Null habe ich Vollausschlag des A/D, mit 
zunehmendem Strom wird mein Signal kleiner. Ich muß dann in der Software 
die Richtung drehen, bekomme aber eine ziemlich gute Auflösung.

von Matthias S. (Firma: matzetronics) (mschoeldgen)


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Sebastian E. schrieb:
> - Wenn der T60404-N4646-X66282 von Matthias gleich gerichtet ist, ist
> das auch eine ziemlich einfache Lösung. Sonst vermutlich nur mit
> Präzisionsgleichrichter dahinter

Wenn du nur wissen willst, ob Strom fliesst oder nicht, schickst du vom 
VAC Sensor den REF Ausgang auf den einen Eingang des Analog Comparators 
und den OUT auf den anderen Eingang des AC. Der Interrupt des AC sagt 
dir dann, ob da  Wechselstrom gemessen wird. Einfacher gehts wohl kaum.

Wenn du die Höhe des Stroms rausfinden willst, kannst du mit dem ADC 
eine Messreihe mit Maximum finden durchführen. Am besten geht das mit 
einem bipolaren Setup des ADC, da wieder der REF Ausgang zur Verfügung 
steht für den einen Eingang des Differenzverstärkers.

von Wolfgang (Gast)


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Falk B. schrieb:
> Nur bedingt, denn dort hat man eine deutlich schlechtere Isolation, nur
> die Kriechstrecken des ICs. Ein isoliertes Kabel ist da deutlich
> einfacher und sicherer.

Als Isolationsspannung für den ACS712 werden 2.1kV RMS angegeben. Die 
Kriechstrecke auf der Platine lässt sich durch eine Fräsung großzügig 
vergrößern und das IC mit seinen gut 4mm muss dann wohl sauber und 
trocken sein, damit die 230V sich nicht irgendeinen Weg suchen.
Außerdem - wer sagt denn, dass der ACS712 überhaupt sicherheitsrelevant 
trennen soll.
Ein Optokoppler am Ausgang dürfte die einfachste Lösung sein.

von Falk B. (falk)


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Wolfgang schrieb:
> Falk B. schrieb:
>> Nur bedingt, denn dort hat man eine deutlich schlechtere Isolation, nur
>> die Kriechstrecken des ICs. Ein isoliertes Kabel ist da deutlich
>> einfacher und sicherer.
>
> Als Isolationsspannung für den ACS712 werden 2.1kV RMS angegeben. Die
> Kriechstrecke auf der Platine lässt sich durch eine Fräsung großzügig
> vergrößern und das IC mit seinen gut 4mm muss dann wohl sauber und
> trocken sein, damit die 230V sich nicht irgendeinen Weg suchen.

Stimmt, wenn es jemand macht, der von der Sache Ahnung hat.

> Außerdem - wer sagt denn, dass der ACS712 überhaupt sicherheitsrelevant
> trennen soll.

ICH! Denn der OP macht mir nicht den Eindruck ein Profi zu sein und sein 
Arduino ist mit an Sicherheit grenzender Wahrscheinlichkeit NICHT 
berührungssicher aufgebaut.

> Ein Optokoppler am Ausgang dürfte die einfachste Lösung sein.

Jaja, und all das nur, damit du Recht hast und deinen Lieblings-IC 
vermarkten kannst.

OMG!

von Matthias S. (Firma: matzetronics) (mschoeldgen)


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Wolfgang schrieb:
> Ein Optokoppler am Ausgang dürfte die einfachste Lösung sein.

Na, das will ich ja mal sehen. Wenn überhaupt, schmeisst man dann den 
Allegro ganz raus und lässt den Optokoppler über einen Shunt leuchten. 
Klar geht das, aber man verbaut sich dauerhaft die Möglichkeit, die Höhe 
des Stromes zu messen.

von Sem52 (Gast)


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Ich möchte euch hier Mal die LTSR von LEM ans herz legen.

5v versorgt, Isolation einfacher zu erreichen, Spannungsausgang 0 .. 5v
Sogar recht genau.

Und sind jetzt auch nicht soo teuer..

Gleichrichtung kann man dann in Software machen..

von Wolfgang (Gast)


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Matthias S. schrieb:
> Na, das will ich ja mal sehen. Wenn überhaupt, schmeisst man dann den
> Allegro ganz raus und lässt den Optokoppler über einen Shunt leuchten.
> Klar geht das, aber man verbaut sich dauerhaft die Möglichkeit, die Höhe
> des Stromes zu messen.

Nein, Optokoppler als Datenschnittstellt hinter dem Arduino. Da verbaut 
man sich gar nichts.

von Sebastian E. (sebert)


Angehängte Dateien:

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@Falk:
Nachdem ich länger nicht dazu gekommen bin, mich weiter damit zu 
beschäftigen, habe ich heute mal Deinen Vorschlag in LTspice simuliert 
und auch den Stromtrafo bestellt.

Es ist mir klar, dass die Simulation nur begrenzt aussagefähig ist, weil 
U_f dort scheinbar nicht richtig berücksichtigt wird. Entsprechend 
müsste die Ausgangsspannung hinter dem Kondensator bei einer 
Eingangsspannung von sagen wir mal 0,2 Volt eigentlich Null sein (ist 
sie aber nicht).

Ich habe jetzt statt 100 Ohm einen Widerstand mit 500 Ohm vorgesehen. 
Das dürfte wenn ich das Datenblatt richtig interpretiere dafür sorgen, 
dass ich zumindest oberhalb von 1 Ampere auf der Primärseite bei 0,45 
Volt auf der Sekundärseite lande. Und der mit dem Lastwiderstand 
steigende Fehler scheint mir mit ca. 15% bei 500 Ohm noch OK. Das 
Diagramm gibt das Verhalten unterhalb von 1 Ampere nicht her, aber 
vermutlich läuft die Kurve einigermaßen linear.

Der Ausschnitt aus dem Datenblatt der Diode ist von einer BAT 85. In 
LTspice hatte ich nur eine BAT 54 zur Auswahl.

Bei 1A wäre ich sekundärseitig auf 0,45V, bei 5A ungefähr bei 2,3V.

So hattest Du das Szenario ungefähr gemeint, korrekt?

: Bearbeitet durch User
von Falk B. (falk)


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Sebastian E. schrieb:
> @Falk:
> Nachdem ich länger nicht dazu gekommen bin, mich weiter damit zu
> beschäftigen, habe ich heute mal Deinen Vorschlag in LTspice simuliert

Prompt falsch!

> und auch den Stromtrafo bestellt.

Gut.

> Es ist mir klar, dass die Simulation nur begrenzt aussagefähig ist, weil
> U_f dort scheinbar nicht richtig berücksichtigt wird.

Doch, das wird sie.

> Der Ausschnitt aus dem Datenblatt der Diode ist von einer BAT 85. In
> LTspice hatte ich nur eine BAT 54 zur Auswahl.

Ist egal.

> So hattest Du das Szenario ungefähr gemeint, korrekt?

Nö.

Beitrag "Re: Konkrete Ausgestaltung Stromwandler für Arduino"

https://www.mikrocontroller.net/attachment/149066/Stromwandler_Verstaerker.png

Jetzt vergleiche mal deine Schaltung mit der oben im Bild. Fällt dir was 
auf?

von Sebastian E. (sebert)


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Falk B. schrieb:
>> Es ist mir klar, dass die Simulation nur begrenzt aussagefähig ist, weil
>> U_f dort scheinbar nicht richtig berücksichtigt wird.
>
> Doch, das wird sie.

Prima! Mich interessiert aber der Hintergrund: Wenn ich unterhalb von 
U_f bleibe, warum schaltet die Diode dann überhaupt durch?

Falk B. schrieb:
>> So hattest Du das Szenario ungefähr gemeint, korrekt?
>
> Nö.
>
> Beitrag "Re: Konkrete Ausgestaltung Stromwandler für Arduino"
>
> https://www.mikrocontroller.net/attachment/149066/Stromwandler_Verstaerker.png
>
> Jetzt vergleiche mal deine Schaltung mit der oben im Bild. Fällt dir was
> auf?

Oh ja, der Thread ist mittlerweile so lang, dass ich das gar nicht mehr 
gesehen habe.

Damit ich es verstehe:
- 47 Ohm ist Dein Lastwiderstand
- Du nimmst insgesamt eine 3fach-Glättung vor, korrekt?
- Du nimmst mit dem Operationsverstärker eine 1- bis 10-fache 
Verstärkung vor, korrekt?

Warum brauche ich den Operationsverstärker überhaupt? Die Messung wird 
dadurch ja nicht wirklich genauer, oder? Wenn ich beim Arduino 1023 Bit 
Auflösung habe, dann hätte ich bei 5A und 2,3 Volt immerhin eine 
Auflösung von ungefähr 10mA, was ausreicht. Oder wird die Spannung durch 
die 3-fach-Glättung so gering, dass ich unbedingt eine Verstärkung 
benötige?

von Falk B. (falk)


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Sebastian E. schrieb:

>>> U_f dort scheinbar nicht richtig berücksichtigt wird.
>>
>> Doch, das wird sie.
>
> Prima! Mich interessiert aber der Hintergrund: Wenn ich unterhalb von
> U_f bleibe, warum schaltet die Diode dann überhaupt durch?

Das steht hier,

https://www.mikrocontroller.net/articles/Stromwandler#Passiver_Stromwandler

"Ein Stromwandler wirkt praktisch immer wie eine Konstantstromquelle, 
zumindest solange er nicht in die Sättigung geht. D.h. man kann z.B. 
einen Brückengleichrichter direkt anschließen und dahinter ein 
Gleichstrommessgerät. Der Spannungsabfall der Dioden spielt dabei keine 
Rolle, ein Präzisionsgleichrichter mit Operationsverstärkern ist nicht 
notwendig."

>> Jetzt vergleiche mal deine Schaltung mit der oben im Bild. Fällt dir was
>> auf?
>
> Oh ja, der Thread ist mittlerweile so lang, dass ich das gar nicht mehr
> gesehen habe.
>
> Damit ich es verstehe:
> - 47 Ohm ist Dein Lastwiderstand
> - Du nimmst insgesamt eine 3fach-Glättung vor, korrekt?
> - Du nimmst mit dem Operationsverstärker eine 1- bis 10-fache
> Verstärkung vor, korrekt?

Alles richtig, aber nebensächlich. Deinen Grundfehler hast du übersehen. 
Schau nochmal GENAU hin!

> Warum brauche ich den Operationsverstärker überhaupt?

Umd die Spannung vom Shunt auf den vollen 5V EIngangsbereich des 
Arduinos zu verstärkern, damit man die volle Auflösung nutzen kann.

> Die Messung wird
> dadurch ja nicht wirklich genauer, oder?

Nö, aber die Auflösung wird besser. Siehe Auflösung und Genauigkeit.

> Wenn ich beim Arduino 1023 Bit
> Auflösung habe,

Kaum. Es sind 10 Bit mit 1024 Schritten.

> dann hätte ich bei 5A und 2,3 Volt immerhin eine
> Auflösung von ungefähr 10mA, was ausreicht.

OK.

> Oder wird die Spannung durch
> die 3-fach-Glättung so gering, dass ich unbedingt eine Verstärkung
> benötige?

Nö.

von Sebastian E. (sebert)


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Falk B. schrieb:
> Deinen Grundfehler hast du übersehen. Schau nochmal GENAU hin!

Mein lastwiderstand muss hinter die gleichrichtung, meinst du das? Sonst 
verbrate ich den Strom schon bevor er durch die Dioden fließt?

von Falk B. (falk)


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Sebastian E. schrieb:
> Falk B. schrieb:
>> Deinen Grundfehler hast du übersehen. Schau nochmal GENAU hin!
>
> Mein lastwiderstand muss hinter die gleichrichtung, meinst du das?

HEUREKA!!

> Sonst
> verbrate ich den Strom schon bevor er durch die Dioden fließt?

So in etwa. In der richtigen Version fließt der Konstantstrom des 
Wandlers durch die Dioden und kompensiert dadurch die Flußspannung. 
Anders herum geht das nicht! Damit kann der Wandler praktisch von 0A an 
aufwärts voll linear arbeiten.

Außerdem darf parallel zum Lastwiderstand KEIN Kondensator liegen, denn 
das  ergibt eine nichtlineare Verzerrung der Signalform, so wie bei 
praktisch jedem Gleichrichter mit Speicherkondensator. Du musst den 
Shunt relativ hochohmig abgreifen und filtern. So wie im Beispiel. Dann 
hast du den echten Gleichrichtmittelwert deines Eingangssignals. Und bei 
ansatzweise bekannter Kurvenform (Sinus) kann man dann einfach per 
Faktor auf dein Effektivwert umrechnen.

https://de.wikipedia.org/wiki/Formfaktor_(Elektrotechnik)

Simulier einfach mal die korrekte Beispielschaltung, meinetwegen auch 
ohne OPV, aber sonst alles identisch. Und du wirst sehen, daß auch 10mA 
Primärstrom sauber gleichgerichtet werden.

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