Forum: Analoge Elektronik und Schaltungstechnik Shunt für Drehspulinstrument mit krummen Wert - WIderstandsdraht?


von Achim H. (anymouse)


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An die Reparateuer unter Euch:

Das eine Drehspulinstrument eines alten Linearnetzteils (Statron TG 
20/1) musste ich mangels (zu wirtschaftlichen Bedingungen erhältlichem) 
Originalersatz durch ein China-Teil (BP-670) ersetzen.

Leider hat das neue Instrument einen grob abweichenden Innenwiderstand 
-- statt ca. 1000 Ω sind es ca. 2800 Ω. Da wiederum bedeutet, dass ich 
auch die Shunt-Widerstände (zwei Strom-Bereiche, 1 A und 200 mA) 
anpassen muss, und zwar von 0,1 Ω auf etwa 0,28 Ω und von 0,5 Ω auf etwa 
1,41 Ω, und beides ungefähr auf ca. 3% genau (sinnvoller Bereich der 
Feinstellung).
Die Ungenauigkeit im Betrieb darf später dann um die 1% oder mehr 
schwanken.

Im Original wurde Widerstandsdraht (nach Augenmaß ca. 15 cm a 1mm bzw. 
ca. 30 ca. a 0,3mm) verwendet.

Wo bekommt man solche geringen Mengen an Widerstandsdraht her, der 
halbwegs lötbar und NICHT primär zu Heizzwecken gedacht ist? Reichelt 
hat nur Spulen von Isotan, auf Ebay gibt es meist nur Heizdraht oder zu 
dick (1mm) oder zu dünn (<2mm)

Und wenn es nur in größeren Mengen geht: Spricht etwas dagegen, mehrere 
dünnere Drähte verdrillt und parallel anstelle eines dickeren zu nehmen? 
Dann würde mir zumindest ein einziger (geringerer) Durchmesser reichen.

von Joachim B. (jar)


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du kannst doch locker bedrahtete R nehmen, auch mehrere parallel bis es 
passt, da würde ich doch nicht mit Draht rummachen, vor allem wer nicht 
im mOhm Bereich messen kann. Jeder Nennwert ist da besser!

von Helmut -. (dc3yc)


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5 * 1.5 Ohm und 4.7 Ohm parallel ergibt 0.282 Ohm. Den anderen Wert, den 
du brauchst, kannst auf ähnliche Weise ausrechnen. Dann brauchst du 
keinen Widerstandsdraht! Wenn du Viertelwatt- oder Halbwatt-Widerstände 
verwendest, könnte es reichen (bitte nachrechnen!). Ansonsten mehr 
Widerstände parallel schalten.

: Bearbeitet durch User
von Achim H. (anymouse)


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Leistung ist halb so wild -- selbst bei 1A und 0,3Ω sind es 0,3W.

Und die Widerständswerte sind auch eher aus dem Schaltplan abgelesen und 
umgerechnet; Lötstellen u.a. kommen noch an Unwägbarkeiten hinzu. Daher 
würde ich auch ungerne den genauen Wert vorgeben, sondern später 
anpassen.

 4x 1,5 Ω || 4,7 Ω gibt aber auch schon ne dicke Traube.

: Bearbeitet durch User
von Harald W. (wilhelms)


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Achim H. schrieb:

> Leider hat das neue Instrument einen grob abweichenden Innenwiderstand
> -- statt ca. 1000 Ω sind es ca. 2800 Ω. Da wiederum bedeutet, dass ich
> auch die Shunt-Widerstände (zwei Strom-Bereiche, 1 A und 200 mA)
> anpassen muss, und zwar von 0,1 Ω auf etwa 0,28 Ω und von 0,5 Ω auf etwa
> 1,41 Ω,
> Im Original wurde Widerstandsdraht (nach Augenmaß ca. 15 cm a 1mm bzw.
> ca. 30 ca. a 0,3mm) verwendet.
>
> Wo bekommt man solche geringen Mengen an Widerstandsdraht her,

Nimm einfach ganz normale Widerstände und schalte zwei oder mehrere
parallel, um den gewünschten Wert zu bekommen. Übrigens ergibt sich
der Wert für die Ersatzwiderstände nicht einfach aus dem Verhältnis
des Widerstands des Instruments, sondern aus dem Wert des Vollaus-
schlags des Instruments für den Strom zur Errechnung der Spannungs-
bereiche und aus dem Wert für den Vollausschlags für die Spannung
zur Errechnung des Werts für die Stromshunts.

von wendelsberg (Gast)


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Achim H. schrieb:
> Leider hat das neue Instrument einen grob abweichenden Innenwiderstand
> -- statt ca. 1000 Ω sind es ca. 2800 Ω.

Ist das der einzige Unterschied oder hat das auch noch abweichende Werte 
bei Vollausschlag?

Wenn die Spannung ueber das Instrument bei Vollausschlag gleich dem 
alten Instrument ist, dann faellt der Widerstandswert des Instruments 
nicht ins Gewicht, weil dieser um Groessenordnungen ueber dem der Shunts 
liegt.

wendelsberg

von Toxic (Gast)


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Achim H. schrieb:
> 1000 Ω sind es ca. 2800 Ω. Da wiederum bedeutet, dass ich
> auch die Shunt-Widerstände (zwei Strom-Bereiche, 1 A und 200 mA)
> anpassen muss, und zwar von 0,1 Ω auf etwa 0,28 Ω und von 0,5 Ω auf etwa
> 1,41 Ω

Hast du denn die Empfindlichkeit des neuen Drehspulinstruments schon mal 
gemessen?
Lass die Shuntwiderstaende wie sie sind und lass z.B. 1A fliessen.Sollte 
das Instrument ueber den Endausschlag hinausgehen,ist es empfindlicher 
als das alte Messegeraet.In diesem Falle brauchst du nur einen Trimmer 
in Reihe zum Instrument einfuegen und ihn so verstellen bis 1A angezeigt 
werden.Trimmer per Ohmmeter ausmessen und durch einen Festwiderstand 
ersetzen.

von Achim H. (anymouse)


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Altes und neues Instrument haben beide 100µA -- darauf hatte ich 
geachtet. Der 22k-Vorwiderstand für den Strommessbereich ist kein großes 
Problem, die 2k bekomme ich durch den vorhandenen Trimmer ausgelichen.

Im Strombereich siehts schlechter aus. Aufgrund des höheren 
Innenwiderstands braucht das Instrument für die 100µA bei Vollausschlag 
jetzt ca. 280mV -- anstelle von ~ 100mV vom alten.

Deshalb werden bei 1A tatsächlichem Strom auch nur irgendwas um die 0,3 
angezeigt. Das war der Auslöser, da habe ich den notwendigen 
Spannungsabfall etwas genauer gemessen. Im Nachhinein hätte ich es 
besser mit einem 1mA-Instrument o.ä. versuchen sollen -- leider kriegt 
man den Innenwiderstand selten mitgeteilt, wenn man ein zumindest 
mechanisch halbwegs passendes Instrument haben möchte.

von wendelsberg (Gast)


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Achim H. schrieb:
> braucht das Instrument für die 100µA bei Vollausschlag
> jetzt ca. 280mV -- anstelle von ~ 100mV vom alten.

Das ist schlecht, dann musst Du tatsaechlich die Shunts anpassen.
Ein 100mV-Instrument waere an der Stelle die bessere Wahl gewesen, aber 
zu spaet.
Hoffentlich liegen die Shunts innerhalb des Regelkreises.

wendelsberg

von Lurchi (Gast)


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Achim H. schrieb:
> Leistung ist halb so wild -- selbst bei 1A und 0,3Ω sind es 0,3W.

Das ist zwar noch klein gegen die Belastbarkeit der üblichen 
Widerstände, die Erwärmung kann aber trotzdem schon merklich sein. D.h. 
der Shunt sollte von der Bauform / Leistung schon größer sein (etwa 10 W 
Leistungsklasse).

Je nachdem wie die Stromregelung / Begrenzung implementiert ist, wird 
der gleich shunt ggf. auch für die Stromregelung genutzt. Mit dem 
größeren Shunt stimmt dann die Anzeigt, aber das Stromlimit ist dann 
ggf. bei 0.3 A.

von Achim H. (anymouse)


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Nee, der Shunt für die Strombegrenzung liegt wo anderes, mit mächtigen 2 
Ω für 1A bzw. 10 Ω für 0,2 A. Dafür hat das 20w-Netzteilchen auch einen 
Lüfter.

von wendelsberg (Gast)


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Was auch geht, in Analogie zu
Toxic schrieb:
> In diesem Falle brauchst du nur einen Trimmer
> in Reihe zum Instrument einfuegen

Fuer den 1 A Messbereich
https://www.reichelt.de/drahtwiderstand-axial-5-w-330-mohm-10-5w-axial-0-33-p2578.html?&nbc=1
plus 500 Ohm in Reihe zum Messgeraet.
Fuer den 0,2A Messbereich 
https://www.reichelt.de/drahtwiderstand-axial-5-w-1-5-ohm-10-5w-axial-1-5-p2591.html?&nbc=1 
plus 200 Ohm in Reihe zum Instrument.

wendelsberg

von Horst S. (petawatt)


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Konstantandraht gibt es bei Amazon. Hier geeignete Beispiele:

https://www.amazon.de/Sourcingmap%C2%AE-16-4-Ft-22-AWG-Konstantan-Heaters/dp/B01FEZDSJU/ref=sr_1_11?dchild=1&keywords=Konstantan-Draht&qid=1589871510&sr=8-11
0,28 / 1,69 = 16,6 cm

https://www.amazon.de/sourcingmap-Konstantan-989ohm-Heizdraht-Widerstandsdraht/dp/B016XH0WQK/ref=sr_1_10?dchild=1&keywords=Konstantan-Draht&qid=1589871510&sr=8-10
1,41 / 5 = 28,2 cm

Natürlich ist Konstantan nicht lötbar. Aderendhülse aufquetschen und 
dann festlöten oder Ringöse biegen und mit 2mm-Schraube verbinden.

Grüße von petawatt

von Werner H. (werner45)


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Konstantan IST lötbar!
Mit Messer oder Feile die Oberfläche blank kratzen, mithilfe von 
Kolophonium unter Reiben mit dem Lötkolben vorverzinnen.
Bei Manganin ist das vermutlich schwieriger (noch nicht gemacht), da 
wird hartgelötet.

von Manfred (Gast)


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Werner H. schrieb:
> Konstantan IST lötbar!
> Mit Messer oder Feile die Oberfläche blank kratzen, mithilfe von
> Kolophonium unter Reiben mit dem Lötkolben vorverzinnen.
> Bei Manganin ist das vermutlich schwieriger (noch nicht gemacht), da
> wird hartgelötet.

Du wirfst hier Werkstoffe durcheinander: Manganin sieht aus wie 
Kupferlackdraht und ist problemlos lötbar.

Der Draht mit schwarzer Oberfläche, der sich nur widerwillig löten 
lässt, heisst von der Isabellenhütte 'Isotan' und bei Krupp 
'Konstantan'.

von Dieter W. (dds5)


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Manfred schrieb:
> Der Draht mit schwarzer Oberfläche, der sich nur widerwillig löten
> lässt, heisst von der Isabellenhütte 'Isotan' und bei Krupp
> 'Konstantan'.

Die schwarze Oberfläche ist eine vorsätzlich erzeugte isolierende 
Oxidschicht, sieht man gut auf Hochlastwiderständen ohne Zementüberzug.
Wenn das Oxid abgekratzt ist lässt sich auch Konstantan löten.

von Peter D. (peda)


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Achim H. schrieb:
> und zwar von 0,1 Ω auf etwa 0,28 Ω und von 0,5 Ω auf etwa
> 1,41 Ω

Da nimmt man den nächst größeren Normwiderstand (0,33 bzw. 1,5) und 
schaltet ein Trimmpoti mit dem Instrument in Reihe zum Abgleich.
Bei 2,8k sollte ein 2,2k Poti passen.

von Dieter B. (debe)


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Wenn das Drehspulinstrument einen Innenwiderstand von 2800 Ohm hat, dann 
sollte da sicher ein Widerstand noch in Reihe sein. 2800 Ohm nur für die 
Drehspule ist ein bisschen viel.

von Horst S. (petawatt)


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Dieter W. schrieb:
> Die schwarze Oberfläche ist eine vorsätzlich erzeugte isolierende
> Oxidschicht, sieht man gut auf Hochlastwiderständen ohne Zementüberzug.
> Wenn das Oxid abgekratzt ist lässt sich auch Konstantan löten.

Im Netz wird die Lötbarkeit von "Konstantan" extrem widersprüchlich 
diskutiert.
Laut Hersteller ist die Legierung nach sorgfältiger Entfernung der 
Oxidschicht mit Weichlot lötbar. Anwender behaupten aber auch das 
Gegenteil.
Es werden unter dem Begriff Widerstandsdraht oder "Konstantan" aus 
zweifelhafter Quelle auch andere Legierungen verkauft, die wirklich 
nicht lötbar sind.
Für die Anwendung als Schneiddraht oder für die Heizung ist die 
Lötbarkeit mit Weichlot ja auch nicht sinnvoll.
Also einfach ausprobieren und bei Fehlschlag quetschen oder schrauben.

Grüße von petawatt

von Joachim B. (jar)


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Horst S. schrieb:
> Für die Anwendung als Schneiddraht oder für die Heizung ist die
> Lötbarkeit mit Weichlot ja auch nicht sinnvoll.

Bei dem Widerstandsdraht von dem Ofen meiner Dipl.Arbeit mit den 
Eckdaten 40kW 1200°C wäre alles nicht möglich gewesen. Der draht war 
sehr brüchig und konnte nur mit dem Brenner erhitzt (Rotglut) werden und 
dann an den Enden verdrillt werden, das hielt dann auch während der 
Heizung auf 1200°C den Stromfluß aufrecht!

https://www.mikrocontroller.net/attachment/234063/heater-1000C.jpg
sieht man schwach die dunklen verdrillten Enden in der Ecke oben mitte 
rechts

Beitrag "Re: Temperaturmessung bis 1000°C"

von Horst S. (petawatt)


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Hab beruflich für Hochspannungsanwendungen luftgekühlte Widerstände mit 
einer Belastbarkeit im 3-stelligen kW-Bereich benötigt (keine Heizung). 
Haben Abmessungen wie ein Wohnwagen. Hier wird kein Widerstandsdraht 
genutzt sondern Streckmetall.
Das hilft dem Threadstarter allerdings nicht weiter.
Grüße von petawatt

von 2 Cent (Gast)


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Horst S. schrieb:
> Im Netz wird die Lötbarkeit von "Konstantan" extrem widersprüchlich
> diskutiert.
Nein, nur von Leuten welche absolut nicht löten können, oder vom 
Lieferanten verarscht wurden.

> Laut Hersteller ist die Legierung nach sorgfältiger Entfernung der
> Oxidschicht mit Weichlot lötbar.
Ja, ohne Probleme, selbtst für einen Lötanfänger! "Sauberes" oxydfreies 
Konstantan (beim erhitzen oxidfrei gehalten durch Lot mit 
Flussmittelseele) ist, -zumindst mit Bleilot btdt- genauso zu behandeln 
wie ein Kupferdraht; der Hersteller hat nicht unrecht, Konstantan ist 
sehr gut weichlötbar.


> Es werden unter dem Begriff Widerstandsdraht oder "Konstantan" aus
> zweifelhafter Quelle auch andere Legierungen verkauft, die wirklich
> nicht lötbar sind.
Leider ja, es werden unter dieser Bezeichnung Metalle verkauft welche 
nicht weichlötbar sind. Deswegen wohl Einwände wie z.B. der vom Horst.

von Harald W. (wilhelms)


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Horst S. schrieb:

> Es werden unter dem Begriff "Konstantan" aus zweifelhafter Quelle
> auch andere Legierungen verkauft, die wirklich nicht lötbar sind.

Solche "Quellen" werden aber früher oder später Ärger mit dem
Inhaber der Marke "Konstantan", der Fa.  VDM Metals bekommen.

von Armin X. (werweiswas)


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Achim H. schrieb:
> und zwar von 0,1 Ω auf etwa 0,28 Ω und von 0,5 Ω auf etwa
> 1,41 Ω, und beides ungefähr auf ca. 3% genau (sinnvoller Bereich der
> Feinstellung).

Hallo

Was, mal abgesehen von der Nichtlötbarkeit, spricht gegen Kanthal?
Das hat einen höheren spezifischen Widerstand als Konstantan und kann 
dadurch deutlich kürzer gehalten werden. Dieses bleibt, ausreichend 
Querschnitt vorausgesetzt, hinreichend kühl um das Messergebnis durch 
Erwärmung nicht zu sehr zu verfälschen. Zum Erreichen der Lötbarkeit 
einfach das Ende in einer Aderendhülse eincrimpen.
Wenn ich mir vorstelle wie Du versuchst 30 oder mehr cm an 
Widerstandsdraht in einem Netzgerät unterzubringen frage ich mich ob das 
mit Konstantan überhaupt Sinn macht.
Ich hätte nämlich welchen. ca 1,3mm stark und sogar lackiert. Allerdings 
hat der bei 50cm Länge immer noch nur 0,23Ohm.

von Hp M. (nachtmix)


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Armin X. schrieb:
> Was, mal abgesehen von der Nichtlötbarkeit, spricht gegen Kanthal?

Die Tatsache, dass das heute der Name einer Firma ist, die sich 
hauptsächlich mit Widerstandsheizung befasst, und verschiedene 
Materialien unter diesem Namen vertreibt.
Bei Meßwiderständen kommt es hauptsächlich auf einen möglichst geringen 
Temperaturkoeffizienten an und nicht so sehr darauf, wie lange der Draht 
Gelbglut aushält.


Damit Unsicherheiten und Veränderungen in der Kontaktierung nicht das 
Meßergebnis beeinflussen, sollte man bei so niederohmigen Shunts 
Kelvin-Kontakte verwenden.

von Harald W. (wilhelms)


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Armin X. schrieb:

> Was, mal abgesehen von der Nichtlötbarkeit, spricht gegen Kanthal?

Das sich dessen Widerstand in Abhängigkeit von der Temperatur ändert.

von Horst S. (petawatt)


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Hp M. schrieb:
> Damit Unsicherheiten und Veränderungen in der Kontaktierung nicht das
> Meßergebnis beeinflussen, sollte man bei so niederohmigen Shunts
> Kelvin-Kontakte verwenden.

Prinzipiell richtig. Bei der hier vorgestellten Anwendung aber 
übertrieben. Außerdem wird bei der Bereichsumschaltung eine zweite 
Schaltebene benötigt. Deshalb wohl auch bei normalen Multimetern nicht 
vorhanden.
Bei Milli- oder Mikro-Ohmmeter aber obligatorisch.
Grüße von petawatt

von Armin X. (werweiswas)


Angehängte Dateien:

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Harald W. schrieb:
> Armin X. schrieb:
>
>> Was, mal abgesehen von der Nichtlötbarkeit, spricht gegen Kanthal?
>
> Das sich dessen Widerstand in Abhängigkeit von der Temperatur ändert.

Weil ich es nun selbst genauer wissen wollte habe ich nun von einem 
alten Fön 30cm Heizdraht entnommen. Ca 0.28mm stark. Diesen zwei Mal 
gefaltet um ihn 4-strängig zu parallel zu haben.
Dann mittels Kelvinschaltung genau 1A eingespeist und ungefähr 280mV 
ausgemessen. Dort habe ich je eine Aderendhülse angecrimpt und lasse das 
jetzt mit 1A belastet laufen.
Mein Messgerät löst im 2V Bereich bis zur 4. Stelle nach dem Komma auf. 
Ich sage bewusst nicht GENAU, kann aber beobachten was sich da tut.
So gut wie nix!
Die erste Reaktion beim Bestromen des kalten Drahtes ist eine geringe 
Erhöhung des Spannungsabfällen um ein paar hundert μV der sich, während 
ich das hier tippe auf 300μV geringer als beim Start stabilisiert.
Für ein Zeigerinstrument....
Wer mag darf gerne den Drift ausrechnen.

: Bearbeitet durch User
von Armin X. (werweiswas)


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Nachtrag zum obigen Beitrag:

Ich habe vorhin die Hülsen nocheinmal nachgecrimpt. Danach war die 
Anzeige bei nur noch 277mV. Also muss man wohl besser eine Quetschöse 
mit ggf "zusätzlich gefülltem Crimbereich" verwenden.
Dieser Wert lässt sich aber nun reproduzierbar messen.
Wie gesagt für ein Zeigerinstrument...

von 2 Cent (Gast)


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Armin X. schrieb:
> nachgecrimpt
Nettes Experiment :D
Anhand der Bilder und deiner Beschreibung komme ich auf eine 
Materialkonstante von 0,429 Ohm*mm*mm/m, könnte also Manganin (0,43) 
sein.  Auch Manganin (>80% Kupferanteil) lässt sich mit Weichlot 
benetzen (Oberfläche vorher schleifen), dann die Adernendhülse 
drüberschieben, mit Seitenschneider festquetschen, nachlöten. Ein 
solches Konstrukt sollte für einen Zeigerinstrumentenshunt mehr als 
ausreichend langzeitstabil sein.

von 2 Cent (Gast)


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Voll in die Nesseln, LOL, die Gesamtlänge ist ja nicht mehr 300mm, 
sondern nur noch ein Viertel davon...demensprechend ist die 
Widerstandsstrecke deines Kelvinanschlusses auch nur 1/4 (40mm anstatt 
139mm) lang... und deine Klemmen doch nicht gar soooo breit wie gedacht 
:D

In Folge zur Korrektur: 1,7 Ohm*mm*mm/m, also wohl eine kupferlose 
Nickel-Chrom-Legierung; damit leider nicht weichlötbar.

von Armin X. (werweiswas)


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2 Cent schrieb:
> In Folge zur Korrektur: 1,7 Ohm*mm*mm/m, also wohl eine kupferlose
> Nickel-Chrom-Legierung; damit leider nicht weichlötbar.

Und deswegen gecrimpt.  ;-)

von 2 Cent (Gast)


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Armin X. schrieb:
> 2 Cent schrieb:
>> In Folge zur Korrektur: 1,7 Ohm*mm*mm/m, also wohl eine kupferlose
>> Nickel-Chrom-Legierung; damit leider nicht weichlötbar.
>
> Und deswegen gecrimpt.  ;-)
Sehe ich auch so. Jetzt :D
https://www.youtube.com/watch?v=KGUmVOwdBe0

von Werner H. (werner45)


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Statt Crimpen geht auch Klemmen.
Wenn man die Drähte haarnadelförmig biegt (U), kann man den Widerstand 
mit einer Klemmschraube und Schelle sogar abgleichbar machen.
Das ist so in jedem alten Ferrariszähler zum Feinabgleich ausgeführt 
worden.

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