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Forum: Analoge Elektronik und Schaltungstechnik günstige Strommessung bis 100 A


Autor: Bastian G. (Gast)
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Hallo!

Ich möchte Gleichströme im Bereich 20-100 A messen.
Bis jetzt benutze ich Shunt --> OP zum verstärken --> ADC Eingang am
Mega 8.

Nun möchte ich aber keinen 5 EUR Präzisionsshunt verwenden. Die
Bauteile kosten insgesamt knapp 3 EUR, da soll der Shunt nicht das
teuerste Teil werden. Besonders weil ich davon mehrere Geräte zum
Messen einsetzen möchte und das so nich ganz billig wird.

Momentan benutze ich eine 8,5 cm lange 1,5mm² Kupferleitung,
angenommener Widerstand 0,01 Ohm.
Das Problem ist jetzt, dass ich weder konstante 100 A zum kalibrieren
anlegen kann, noch so einen kleinen Widerstand präzise messen kann.

Fällt euch dazu was ein?

Sollte man z.B. auf 0,1 Ohm gehen? Dann Konstantandraht oder -blech
oder so nehmen, damit der Draht nicht so lang wird? Woher kriegt man
solchen?

Autor: Sasza (Gast)
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Hallo,

Also einen Shunt von 0,1 Ohm würde ich nicht nehmen. Wenn ich sehe das
da einen Spannungsabfall über den Shunt von 10V bei 100A ist. Es gibt
aber auch andere möglichkeiten Ströme zu messen, gerade wenn sie so
hoch werden. Es gibt Sensoren die problemlos bis 200A und mehr messen
können. Die Ströme werden dabei induktiv gemessen oder auch über
Magnetfeldsensoren.  Beruflich habe ich Versuche mit Sensoren über
Magnetfeldmessung durchgeführt. Der Spannungsabfall über den Sensor ist
da zu vernachlässigen, die genauigkeit ist wie zu erwarten recht gut
wenn man nicht auf 1A genau braucht.
Die auswertung ist auch nicht weiter schwer, der Sensor hat einen
Spannungsausgang. Dann muss nur noch die Spannung umgerechnet werden.

Sasza

Autor: Geniesser (Gast)
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Autsch!

0.1 Ohm für 100 A??? Rechne mal die Verlustleistung aus (I^2 * R)!

Auch dein 1.5 qmm Cu-Draht ist zu schwach auf der Brust. Nimm keinen
Widerstand an, sondern rechne ihn aus! (dein Cu-Draht hat ungefähr
0.001 Ohm). 100 A erzeugen in diesem Draht 10 Watt Verlust. Die führen
zur sofortigen Erwärmung (nach 1 Sekunde ungefähr 19 Kelvin). Schon bei
10 Kelvin bekommst du rund 5 Prozent Messfehler bei Cu.

Strombelastbarkeit für einadrige Cu-Leitung (PVC-isoliert) frei in der
Luft 24 A nach DIN 0298 (für 98 Ampere brauchts 16 qmm, zumindest bei
Dauerlast; wenn du sicherstellen kanst dass der Maximalstrom nur
kurzzeitig auftritt reichen geringere Querschnitte).

Nimm einen Stromwandler von Lemen (Auktionshaus) oder einen Shunt aus
einem gescheiten Werkstoff mit geringer
Temperatur/Widerstandsänderung.

Tipp: schau dir beim Conrad den Artikel 120921-62 und das PDF an. Dort
sind Maße, Spannungsabfall und Strombelastbarkeit (zur Orientierung)
angegeben.

Autor: Bastian G. (Gast)
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Ja du hast recht, ich hatte mich vertippt. Mein Shunt hat einen
Widerstand von 0,001 Ohm und nicht 0,01 Ohm. Aber trotzdem kann ich den
nur nach der Rechnung her annehmen, messen kann ich ihn leider nicht.

Auch mit dem Leiterquerschnitt hast du recht. Aber wenn ich 16 mm²
nehmen würde, dann wäre der Shunt mit 0,001 Ohm ganz schön groß.

Wo kriegt man den Manganin oder Konstantan mit passendem Querschnitt?

Autor: Der Techniker (_techniker_)
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Für diese Sromstärke würde ich LEM-Wandler verwenden! :)
Sind zwar nicht billiger, aber wenigstens Temperaturstabil und genau!
;)

Autor: Timo Ums. (firebuster)
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.. und potentialfrei!!

Autor: Werner (Gast)
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Hallo,
dürfte ich dich um eine Gefälligkeit bitten?
Könntest du die oben beschriebene Schaltung posten?
Ich versuche mich gerade an einer ähnlichen Schaltung, nur bei viel
geringeren Strömen (paar Ampere).
Mich würde deine OPV Schaltung brennend interessieren. Natürlich nur,
wenns keine Umstände macht.

Vielen Dank!

Autor: Geniesser (Gast)
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>Wo kriegt man den Manganin oder Konstantan mit passendem Querschnitt?

In Form eines fertigen Shunts (Hersteller Isabellenhütte). Mit einem
Stück Kupferdraht (nur geeignet für grobe Stromerfassung) wird es ein
Schätzometer. Du könntest theoretisch den hohen temp. abh. Messfehler
mit dem µC über Software rausrechnen, aber lohnt der Aufwand um ein
paar Euros zu sparen? Wie schon erwähnt, Stromwandler von LEM (sind
nicht gerade billig) gibt es ab und an preiswert im Auktionshaus.

Autor: Johannes A. (Gast)
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Also ich bin auch für einen LEM-Wandler, konkret aus der HAIS-Serie mit
5V-Betrieb. Und die 15-18 Euronen für 100A ohne Komplikationen ist mir
so ein Teil durchaus wert...

Autor: Thomas O. (Gast)
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könntest das ganze auch iduktiv feststellen also ne kleine Spule in der
nähe des 100A Leiters oder sogar drumrum.

Autor: Johannes A. (Gast)
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Na klar, DC messen geht total einfach. Deshalb machen es ja auch alle
mit ner kleinen Spule in der Nähe des 100A-Leiters oder sogar drumrum
:)

Autor: Thomas O. (Gast)
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oh wo habe ich nur meine Augen. Habe mal was von Stromfühlern mittels
Halltechnik gelesen vielelicht ist das was für DC

Autor: Anton Wert (antonwert)
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Ich musste auch mal sowas realisieren, habe einen Klasse 2 Shunt und den
Gain-ADC Eingang eines µC's verwendet. Bei =-Strömen im Bereich bis
200A erhalte ich so eine Genauikeit von ca. +/- 3A (Vergleich mit guter
Stromzange) bei vollaussteuerung, und im Bereich bis 10A ist es sogar
auf ca. 0,1A genau (Multimeter). Für mich war dies genau genug...

Autor: Johannes A. (Gast)
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@Thomas
Yep, so machen's die LEM-Transducer!

@Anton
Zum Vergleich: Ein LEM kommt bei der Klasse auf eher 1,5 als 2...

Autor: Matthias H. (Gast)
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Allegro hat Sensoren auf Hallbasis. ACS754

Autor: Anton Wert (antonwert)
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@Johannes
Kann schon sein, nur waren diese Shunts bei einem bekannten
Auktionshaus einfach günstig zu haben. Des weiteren sind sie quasi
unempfindlich gegen Übestrom und Temperatur. Und die Mechanik für die
"Kabel" war auch recht einfach anzubringen.

Autor: Johannes A. (Gast)
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Die Allegros werden in dem Zusammenhang zwar immer gerne genannt, sind
für µC-Apps aber nicht so oft wirklich optimal. Erstens müssen sie
immer galvanisch integriert werden - also wer 100A messen will, muss
auch 100A-fest löten können, - wogegen bei einem LEM einfach das zu
messende Kabel durchgefädelt wird. Zweitens ist es bei den Allegros mit
Überströmen so eine Sache, und schließlich sind fast 10% Fehler über
alles auch ein Argument...

Autor: Johannes A. (Gast)
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Sorry, mit den Mehrfachpostings hab ich es immer noch nicht gerafft :-|

Autor: Geniesser (Gast)
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Kleiner Nachtrag meinerseits, die "Strombelastbarkeit für einadrige
Cu-Leitung (PVC-isoliert) frei in der Luft 24 A nach DIN 0298" (mein
obiges Posting) bezog sich auf den verwendeten 1,5 qmm Cu-Draht.

Autor: Johannes (Gast)
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@Geniesser
So wie ich die DIN kenne, brauchen wir danach für 100A schon lockere
10qmm, oder? "Zum Glück" müssen RC-Motorsteller nicht DIN-konform
sein, und die Hersteller können uns hyperdypere 200A mit lumpigen 4qmm
Kabeln verkaufen...

Autor: Bastian G. (Gast)
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Ihr habt schon recht, dass iein LEM Wandler oder so präziser wäre.
Aber so würden die Bauteilkosten um ein mehrfaches steigen. Es kommt
mir nicht auf das letzte % Genauigkeit an, aber günstig sollte es
sein.
Galvanische Trennung muss auch gar nicht sein.


@ Werner: Es existiert momentan leider noch kein Schaltplan. Kann ich
aber nachreichen wenn ich den mal eingegeben hab.
Ist eigentlich eine privitive Beschaltung als nichtinvertierender
Verstärker mit 4µ7 C am nichtinvertierenden Eingang gegen Masse.
Verstärkung so dimensioniert, dass bei maximal zu messendem Strom der
Wert der Referenzspannung erreicht wird.

Autor: Geniesser (Gast)
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@Johannes
Laut meiner Tabelle (schon älter) braucht es 16 qmm für 98 A und für
129 A bereits 25 qmm (Strombelastbarkeit von flexiblen Leitungen bei 30
Grad Cel. Umgebungstemp.). Hängt halt alles von der Temperatur ab. Bei
einem Motor mit starkem Luftstrom sind die notwendigen Querschnitte
dann deutlich kleiner (wenn man dem Rennpferdchen die Luft abdreht wird
sich wohl schnell nen ähem "Kolbenfresser" :-)) bilden)

@Bastian
LEM habe ich im AH schon für 5 EUR gesehen

Autor: Bastian G. (Gast)
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@Geniesser: was ist denn der AH?

Autor: Geniesser (Gast)
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AH = Auktionshaus :)

Autor: Ping Pong (Gast)
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eine Frage zu LEM und Allegro:

ist es möglich die "Sensivität zu erhöhen" indem man z.B. den Draht
zweimal (Schleife machen) durch den Sensore schickt ?
Z.B. Messbereich 50 A mich interessieren jedoch nur 20A -> 2 mal
Schleife machen und den Draht 2 mal durch den Sensor schicken.

Müsste man eine sehr große Schleife machen, sodass die Kabel im Bereich
des Sensors nur parallel (in 3D) durchgeführt werden, oder kann man die
Schleifen sehr eng ziehen ohne dass es stört ?

Autor: Michael (Gast)
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<Das Problem ist jetzt, dass ich weder konstante 100 A zum kalibrieren
anlegen kann, noch so einen kleinen Widerstand präzise messen kann.>

Das ist Dein Problem ! Wenn man direkt an den Stromkreis herankommst,
würde ich nie irgendeinen Meßwandler auf Magnetfeld-Basis nehmen. Ein
kurzes Stück dicker Draht ist völlig in Ordnung.

Wenn Du keinen Referenzstrom zum Abgleichen hast, mußt Du Dir diesen
irgendwie besorgen. Anders geht es nicht !

Autor: Dieter Werner (Gast)
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Das kurze Stück dicker Draht ist üblicherweise aus Kupfer und das hat
die ungünstige Eigenschaft, das sich sein Widerstand um 0,39% pro Grad
Erwärmung verringert.
Anders ausgedrückt: 3 Grad wärmer gibt schon über 1% Messfehler :-((

Autor: Bastian G. (Gast)
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Daher finde ich Konstantan oder Manganin interessant. Leider habe ich im
Internet weder eine Bezugsquelle für ausreichend dicken Draht oder Blech
gefunden, noch genauere Infos zum Einsatz als Shunt.
Kennt jemand zufällig ein paar Links?

Autor: Michael (Gast)
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Die Frage war ja nach 'günstig' und nicht nach 'genau'.
Temperaturdriften kann man auch kompensieren. Genauigkeit kostet eben
Geld.

Wie genau soll es denn überhaupt sein ?

Autor: Bastian G. (Gast)
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Was für eine Genauigkeit ist denn realistisch? Kann man bei einem
Laststrom von 100 A eine Unsicherheit von 1-3 A mit einfachen Mitteln
erreichen?

Autor: Johannes (Gast)
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1% ist immer realistisch. Die bringt ja schon ein potentialfreier
DC-Transducer ala LEM HAIS.

Autor: Reiner (Gast)
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Hallo,

Vielleicht hilft Dir das weiter.  Die Firma liefert auch an
Privatabnehmer.  Ich habe da vor einiger Zeit 100A Shunts gekauft.

http://www.microtherm.de/pdeutsch/frameDyn.html?pr...

Autor: Dieter Werner (Gast)
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Ein Glück dass keinem aufgefallen ist was ich weiter oben für einen Mist
geschrieben habe: Der Widerstands-TK der meisten Metalle ist natürlich
positiv, je wärmer desto hochohmiger !
10 Uhr war wohl doch noch zu früh.

Autor: Axel R. (axelr) Flattr this
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ich habe mal die Stromsensoren, die ich ins Elektro-Gokart einbauen
wollte, auf den Scanner gelegt. Wie hier 100Ampere "durchpassen"
sollen, ist mir auch ein Rätsel.

Autor: rttrzt (Gast)
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einn scheid foto

Autor: Axel R. (axelr) Flattr this
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sachichdir - flachbrettscanner

Autor: Michael (Gast)
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@Axel
Du weißt, daß Deine Münze eine Fälschung ist ? :-)

100A, warum nicht; letztlich ist die Wärmeentwicklung für Wohl und Wehe
der 'Sicherung' zuständig.

Autor: harryup (Gast)
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hi,
konstantandraht kannst du in styroporschneidern als heizdraht finden.
grüssens, harry

Autor: Klaus (Gast)
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Bei Reichelt findet man "Widerstandsdraht" (= Konstantan) mit bis zu 3
mm Durchmesser. Wird angegeben mit 0,06 Ohm / Meter sowie für Strom 16,6
A.
Wenn ich's richtig ausrechne, könnte man davon 6 Stück Abschnitte je
10 cm nehmen und diese zwischen zwei dicke Kupferschienen löten (10 cm
freie ungelötete Länge).
Manche Shunts machen genau das.

Nachteil: Die Rolle enthält 1,5 m , reicht also ungefähr für einen
solchen Shunt und kostet auch EUR 12,50 .

Autor: Johannes A. (Gast)
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Auch einfach mal im Vergleich zum 20-Cent-Stück - das ist so ein
LEM-Teil.

Da fädelt man seinen Strom-Draht einfach durch und hat dann +/-0,625V
bei +/-Nennstrom mit linearer Übersteuerungssfestigkeit bis je 300%.

Nachteilig ist allein die erhöhte Vibrationsempfindlichkeit aufgrund
der relativ hohen Eigenmasse der Transducer von guten 20g und ihrer
Montage senkrecht zur Platine...

Gruß Johannes

Autor: Axel R. (axelr) Flattr this
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Wenn man einen kleinen Hallsensor (zB aus einem alten CD-ROM
Brushlessmoter) auf einen breiten Leiterzug klebt - ob das geht?

Kann der "LEM-Sensor" nun Gleichstrom oder nicht? Habe ich noch nicht
richtig rausgelesen, danke

AxelR.

Autor: Johannes A. (Gast)
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Ich kenne keinen LEM Transducer, der nicht Gleichstrom kann...

Dafür umso mehr, die mindestens +/-12V, wenn nicht gleich +/-15V
Versorgung brauchen, um überhaupt einen verwertbaren Output zu
bringen.

Johannes

Autor: Der Techniker (_techniker_)
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Hallo!

Ja, der LEM kann Gleichstrom auswerten.

Im Anhang ein Stromsensor für 200A Nennstrom.
(Infoblatt:
http://www.lem.com/inet/lem.nsf/bb910ede08f85cffc1...
)

Gruß,
Techniker

Autor: Johannes A. (Gast)
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@Der wahre
Die Frage ist nicht, was überhaupt geht, sondern, was mit single ended
5V geht...

:-)

Johannes

Autor: Der Techniker (_techniker_)
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@Johannes A.

Unipolare Versorgung mit 5V ist auch kein Problem!
siehe z.B. die HTFS-Serie von LEM

:)

Autor: Der Techniker (_techniker_)
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Autor: Bastian G. (Gast)
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Anscheinend kommt man bei einem 100 A Sensor wirklich nicht um Bauteile,
die einige Euros kosten herum.

Ich hatte ja an sowas gedacht:
http://www.coilgun.eclipse.co.uk/current_sensor_module.html siehe
Figure 5.

Mein Messgerät wäre sowieso nie dauerhaft in Betrieb, höchstens mal
eine Minute.

Autor: Der Techniker (_techniker_)
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Tipp: Wenn du keine Hausnummern messen willst, hol dir einen
LEM-Wandler! ;)


PS: Nein, ich bekomme keine Provision von LEM.. :o)

Autor: Johannes A. (Gast)
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@Der wahre

Naja, die mindestens 200A für einen HTFS hat nun auch nicht jeder :-)
Die HAIS fangen dagegen bei 50A Ip an:

http://www.lem.com/inet/datashee.nsf/6336010B2C9E6...

PS: auch ich werde nicht von LEM gesponsort.

Autor: alfsch (Gast)
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nimm ruhig nen kupfer-shunt, nur etwas "dicker".
ich würd ein kupferblech, zb 1mm dick, 10 breit, 200 mm lang, nehmen.
hat 10 qmm, kannste als määnder biegen und lüfter dran >> dauerlast
100a kein problem (ca 50w verlust bei ca 5 mohm)
zum eichen : bei 12v auto-scheinwerfer lampe und dmm im 10a bereich
alles in reihe, wenn dann dmm zb 4,86 a zeigt >> op-verstärkung
justieren, null-offset einstellen, fertisch !

Autor: Geniesser (Gast)
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Unsinn! Dein dickerer Kupfershunt wird auch warm und was passiert
dann?!

50 Watt Verlustwärme? Denk mal an deine CPU im Rechner! Muss rund 50
Watt +- an Verlustwärme über den Kühlkörper abführen. Hier bläst sogar
ein Lüfter direkt in Kühlrippen, besser geht Wärmeabfuhr kaum. Trotzdem
erreicht der Kühlkörper unter Last locker 45 Grad Cel. Glaubst du dein
Kupferblech bleibt kühler? :-)

Wenn schon Spannungsabfall messen, dann geeigneten Konstantandraht
verwenden (gesamt 1 mOhm, dann kannste sogar mit dem einfachen ICL7107
direkt anzeigen).

Autor: alfsch (Gast)
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kleiner rechenfehler, komma vergessen:
shunt hat rund 0,5 mohm, gibt 5w verlust max. , bei lüfterkuhlung etwa
5° temp-anstieg zu erwarten, was selbst ohne ntc kompensation nur etwa
2% fehler bei 100a dauer (!!) ergibt...
nasa forschungsprojekt soll ja nicht draus werden, oder?

Autor: Geniesser (Gast)
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Wenn die Eigenerwärmung durch Stromfluss kaum stattfindet besteht immer
noch das Problem der Umgebungstemp. In welchem Temperaturbereich soll
das Ganze funktionieren (+10 Grad bis +40 Grad (heißer Sommertag +
Stromwärme)? Unter +10 Grad im Winter?

Übergangswiderstände bei der Kontaktierung? Thermospannungen? Drift des
verstärkenden OP im unteren mV Bereich?

Na dann, auf geht's Bastian, genug der Worte! :-)

(nene, nur net hudeln!)

Autor: Johannes A. (Gast)
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Na dann gehen wir doch mal für einen 1mR-100A-Selbstbau-Shunt
einkaufen:

Die Rolle Widerstandsdraht von reichelt kommt um die 13 Euro ohne
Versand, dazu rechne ich günstige 3 Euro für alle Kabelschuhe inkl. der
200A-festen für die Zu- und Ableitung (ich hab da Beziehungen), und die
Schraubbolzen passender Länge für weitere 3 Euro aus dem Baumarkt.

Macht so grob 20 Euro für einen Haufen Teile, aus dem der Shunt erst
noch entstehen soll...

Für dasselbe Geld kann ich aber auch einen LEM HAIS oder HTFS kriegen,
bei dem ich nicht erst basteln und kalibrieren muss...

Also warum dann überhaupt noch basteln und so?
So bin ich zu den LEMs gekommen. Und so haben sie mich überzeugt.

Autor: Lothar (Gast)
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Schon interessant, was und und wen so viele Stömlinge bewegt. Mich auch.
Deshalb nun auch meine (persönliche) Meinung.
100A reichen schon mal locker zum Schweißen, also mit Vorsicht zu
genießen. Jeder Spannungsabfall wird zum Tassenwärmer, womit ich einen
Shunt schon mal ausschließen würde. Soooo viel Strom lässt auch seine
Umgebung nicht ganz störungsfrei, was wieder gegen 100mV an 1mOhm
spricht. Dann bleibt nur noch das Magnetfeld. Da gebe ich den LEM-Fans
absolut recht. Wenn es etwas günstiger sein soll, würde ich selber
basten. Einen Hall-Effekt-Sensor gibt es ab 2,35 bei R (KMZ10x), das
Prinzip ist in der letzten ELV 4/06 ganz gut beschrieben. Die messen
schon bei 10A via Magnetfeld. Bei 100A ist, bei einem entsprechend
empfindlichen Sensor nicht mal ein Ringkern nötig, um Fremdfelder
auszuschalten aber zu empfehlen. Ich habe mal, nach einer "alten"
Elektor den Strom am Autoakku gemessen. Ohne Kern, nur mit dem
koaxialen Feld des Kabels. Hat den Vorteil, dass die betreffende
Leitung nicht mal aufgetrennt werden muss. Klemmstellen haben auch
Widerstände, und bei 100A ..... habe ich auch schon einen Lichtbogen
und verschmorte Isolierungen gesehen und den Strom gehört. Wozu da noch
messen???
Viel Spaß beim Basteln ;o))

Autor: Johannes A. (Gast)
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@Lothar

Also wenn Du da irgendeinen praxiserprobten Aufbau hast, der für unter
10 Euro die ad-hoc-Zuverlässigkeit eines LEM Transducers erreicht, wäre
ich schon schwer interessiert...

Gruß Johannes

Autor: Geniesser (Gast)
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>.. die ad-hoc-Zuverlässigkeit eines LEM Transducers erreicht ..

und ebenso die Linearität und Genauigkeit

Autor: Lothar (Gast)
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@Johannes

Die Zuverlässigkeit kann sicher nicht mit mit einer industriell
gefertigten Komponente konkurieren, hängt natürlich auch vom Aufbau ab.
Die Elektorschaltung (KZM10 + OPV) ist aber an Einfachheit kaum zu
unterbieten und hat seinen Zweck erfüllt. Das Problem mit dem Eichen
wurde ja schon diskutiert. Mein Eckwert war 20A, gerade 20% des
gewünschten Endwertes. Im Auto waren es bis 300A beim Starten. Die
Messeinrichtung ist im Auto geblieben, inzwischen habe ich ein neues.
Wenn Dich der Beitrag aus der Elektor interessiert, ich müsste suchen.
So schnell schmeiße ich zwar nix weg, das war aber irgendwann in den
90ern. Da ich fast nie Einzelexemplare bestelle, hätte ich noch einen
KMZ10B, zum Basten. Die Linearität bis 20A war bessser als 1%. Schau
mal ins Datenblatt.

Gruß Lothar

Autor: Johannes A. (Gast)
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Danke. Ich hab den Artikel eben gefunden:
http://www.elektor.de/Default.aspx?tabid=28&art=71...
Und morgen werde ich das Zeitschriftenarchiv der Firma mal nach
Elektor 06/97 fragen :-)

Das Datenblatt kannte ich übrigens schon. Ich hatte es letzten Herbst
ein paarmal vor der Nase, als ich "meine" galvanisch entkoppelte
100A-Messung vor-entwickelte. Den Zuschlag erhielt letztlich der LEM
nur deshalb, weil der Sensor unbedingt abgleichfrei kunden-montierbar
sein musste. Damit hat der KMZ einfach ein großes völlig
unelektronisches Problem, nämlich dass der Abstand vom Sensors zum
Kabelkupfer auf <0,1mm stimmen muss, um die kalibrierten Messbereiche
und Genauigkeiten zu erzielen, die tatsächliche Mantelstärke beim
Endkunden aber gar nicht vorhersagbar ist...

Das meinte ich übrigens mit "ad-hoc-Zuverlässigkeit": Anschließen und
wissen, was man misst.

Schönen Sonntag noch,
Johannes

Autor: Lothar (Gast)
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@Johannes

ich habe mir das Datenblatt vom LEM mal angesehen, ebenso die ELV
Kontruktion. Beide scheinen das gleiche Grungprinzip zu nutzen, einen
Ringkern, der den stromführenden Leiter umschließt, im Luftspalt der
Sensor, damit entfällt das Abstandsproblem. Welcher Sensor im Luftspalt
steckt??? der KMZ von Philips ist sicher einer von vielen. ELV nutzt
eine Hallplatte, der KMZ ein magnetoresistives Prinzip. Genauso machen
es Stromzangen, die gleichstromfähigen. Für ein offenes Prinzip (solche
Stromzangen gibt es auch) wird der Kern als U ausgeführt, einseitig
offen. Als "Tastkopf" ausgeführt, aufstecken und wissen was flißet.
Sehr interessant, da der Stromkreis nicht unterbrochen werden muss.
Wenn die Schenkellänge das 1,5 - 2-fache des Kabeldurchmessers ist,
sollte die magnetische Umschlingung so gut sein, dass selbst 2-3mm
Bewegunsspielraum den Messwert nicht nennenswert verfälschen. Viel Luft
zum experimentieren, für mich u.a. der Sinn eines interessanten Hobbys.
Der Tread begann mal mit "Günstige...". Die Zeit rechne ich nicht als
Aufwand, man wird ja nicht dümmer dabei. Geht leider nur bei
Hobbyprojekten, kommerziell ist die Zeit doch ein Hauptfaktor, selbst
hochintegrierte Käfer kosten ja fast nichts verglichen mit der
manpower.

Grüße und schönen Sonntag
Lothar

Autor: Johannes A. (Gast)
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Ja, erstmal ist der Magnetkern mit Luftspalt die probate Art, für soweit
klare flussmagnetische Verhältnisse zu sorgen, nur was genau für ein
Sensor im Luftspalt steckt und was eventuell noch dahinter kommt, ist
jeweils firmeneignes "Kochrezept" und somit "Geschmackssache" ;-)

Und um selber noch mal auf den "günstigen" Anfang des Threads
zurückzukommen: Die Euros für einen LEM-Stromsensor finde ich echt
günstig dafür, dass ich damit garantierte Daten habe und meinen Kunden
bzw. Kunden-Kunden nur noch verklickern muss, warum z.B. sie nichts
messen können, wenn sie ihr Kabel nicht durch den Sensor gefädelt,
sondern seitlich angeflascht haben........

Im übrigen denke ich, dass LEM mit Hall-Sensoren arbeitet.

Gute Nacht,
Johannes

Autor: Jürgen Schuhmacher (Gast)
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Ja, LEM arbeitet mit Hallsensoren. Es gibt aber auch noch andere
Techniken, die Feldfreiheit im Inneren der Kernanordnung zu
detektieren, bzw auszuregeln. Auf Wikipedia ist das Prinzip der
Kompensationsstromsensoren erklärt. Dabei handelt es sich um
Massenprodukte - Selberbauen ist da sicher nicht billiger.

Autor: Beobachter (Gast)
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Die Strommessung mit LEM-Sensoren ist wirklich interessant, aber die
Sensoren sind (für Privatpersonen) nicht so einfach zu bekommen bzw.
nicht ganz billig.

Ich glaube der Orginal-Poster dachte an eine günstige Lösung. Ich habe
mich kürzlich auch mit der Problematik befasst (allerdings mit
niedrigeren Strömen) und mit dabei folgendes überlegt:

- billigen Shunt kaufen ODER auf der Platine ein definiertes Stück
Kupfer als Shunt ätzen (Länge und Breite via spezifischem Widerstand
grob ausrechnen [R = rho * l / A, wobei l die Länge, A der
Querschnitt(typische Kupferdicke auf Paltine: 0,35mm) und rho der
spezifische Widerstand])

- Shunt messen via Vier-Pol-Messung (definierte Strom durchfließen
lassen - Spannung messen)

- ATtiny26 mit differentiellen ADC-Gain(20x)-Eingang -> fertisch

Hinweis: den Shunt natürlich an die Verhältnisse anpassen, bei 100A
verzichte ich lieber auf ein paar Prozent Genauigkeit für weniger
Verslustleistung...vielleicht auch noch galvanisch entkoppeln via
Optokoppler.

Gruß
Mario

Autor: Bastian G. (Gast)
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Danke für deine Anregung, Mario.
Über einen Shunt auf der Platine hatte ich auch schon nachgedacht.
Leider ist das für 100 A nicht mehr realisierbar.
Würde man ein Stück 16 mm² Leitung nehmen, so müsste das leider um den
passenden Widerstand zu erreichen ziemlich lang werden.
Das Problem ist der große Strom. Für kleinere Ströme könnte man mit 1,5
mm² oder 2,5 mm² Leitung einen ausreichenden Shunt bauen, leider nicht
mehr für 100 A.

Autor: Johannes A. (Gast)
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@Jürgen
Die Kompensationssensoren sind zwar eine andere Technik, benutzen aber
normal ebenfalls Hallsensoren. LEM baut auch welche (Closed-loop), und
gar nicht so viel teurer als die einfacheren Open-loop-Typen...

@Beobachter
Wieso nicht einfach zu bekommen? Es gibt doch Digikey und RS sowie die

http://www.mikrocontroller.net/articles/Reichelt-Wishlist
- wo die "LEM Stromsensoren" noch ein paar Striche brauchen können
;)
Ansonsten hast Du natürlich Recht, dass es auch billiger geht, ich habe
nur meine Zweifel, dass Deine Shunt-Lösung auch günstiger wird. Weil:
a) ein "billiger Shunt" für 100A auch nicht ganz billig ist und dazu,
zumindest als 1-mOhm-Shunt noch erheblichen Kühlaufwand braucht,
b) der alternative Kupfer-Shunt im besten Fall pro Kelvin 1 LSB eines
8bit-ADC kostet oder 1% absolute Genauigkeit je 2,56K,
c) die absolute Genauigkeit eines Tiny26 mit Verstärker mal gerade noch
typisch 27 LSB der 10bit-Auflösung beträgt. Mit anderen Worten: Knapp
die Hälfte der ADC-Auflösung ist da praktisch für die Tonne, und die
Klassengenauigkeit kommt (mit den übrigen Fehlern) auf nicht mehr
besser als 3, was dazu führt, dass
d) mit b) und c) gemeinsam nur noch Tendenzen und keine absoluten Werte
mehr sinnvoll zu erfassen sind. Es sei denn, man ist mit 10% oder
schlechter zufrieden...

@Bastian
Nein, 100A mit einem Platinenshunt sind echt nicht mehr machbar. Ich
habe da einschlägige Erfahrungen. D.h. der Einschlag war nicht so sehr
bei mir als vielmehr bei den Leuten, die meine Bedenken so freimütig
einfach vom Tisch gefegt haben :)

Viele Grüße an alle
Johannes

Autor: Beobachter (Gast)
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@Johannes:

du hast natürlich recht mit a), b), c), d). Ich hatte mich bisher mit
eher kleineren Strömen beschäftigt. 100A ist ja ein anderes Kaliber, da
haben Effekte Einfluß, die man sonst getrost vernachlässigen kann. Ist
nicht so meine Leistungsklasse als Schwachstromer... :) Ich wollte auch
nur noch mal ne Alternative andiskutieren.
Frage 1: Kann man bei RS und DigiKey als Privatperson bestellen?
Frage 2: Gibt es auch Stromsensoren, die "relativ kleine" Ströme
(genau) detektieren können, so etwa im Bereich 0..1A mit einer
Genauigkeit ein paar mA? Denn dann wären die auch für mich interessant.

Autor: Johannes A. (Gast)
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@Beobachter
Und ich wollte nur noch mal auf die "Vorzüge" eines Kupfer-Shunts
hinweisen...

Zu Frage 1: Ja!
Zu Frage 2: Ja. Blätter Dich mal bei RS durch die LEMs (Stichwort
Stromwandler). Ob da auch die ganz kleinen stehen, weiß ich gerade
nicht aus dem Hut, aber an 5A-Typen erinnere ich mich.

Gruß Johannes

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