Hallo, ich möchte mehrere Stromwandler von einem Messchip auslesen
lassen.
Die Spannungsquelle entsteht auf der Sekundärseite eines Stromwandlers
mit Hilfe des Shuntwiderstandes. Die maximale Spannung wird sich im
Bereich von 0,4V bewegen, meistens aber deutlich darunter liegen.
Ich habe einige Stromwandler die ich gerne auswerten würde und dachte
daran diese an Multiplexer zu legen, welche dann die einzelnen Wandler
durchschalten. (Immer beide Abgänge des jeweiligen Wandlers).
Nun habe ich allerdings Bedenken, dass der Multiplexer einen
Spannungsfall durch internen Widerstand verursacht und mir somit das
Messergebnis verfälscht.
Habt ihr Erfahrung hierzu?
Vielen Dank.
Theo
Theo S. schrieb:> Nun habe ich allerdings Bedenken, dass der Multiplexer einen> Spannungsfall durch internen Widerstand verursacht und mir somit das> Messergebnis verfälscht.
Der Interne Widerstand des Multiplexers bildet zusammen der Belastung
seines Ausgang einen Spannungsteiler. Wenn du da einen gängigen ADC
anschließt, der einen hochohmigen Eingang hat, kannst du die Verluste
vernachlässigen.
Murmeltier schrieb:> Stromwandler dürfen niemals im Leerlauf betrieben werden!
Das ist richtig. Deshalb muss jeder Stromwandler "seinen" Shunt fest
angeschlossen haben. Die Ausgangsspannungen können dann über Multiplexer
an die (hochohmigen) Eingänge eines A/D-Wandlers gegeben werden. Da der
Widerstand der Multiplexer viel geringer als der der A/D-Eingänge ist,
ist ein die Messung verfälschender Spannungsabfall hier nicht zu
befürchten. Wichtig ist nur, dass die Spannungen der Stromwandler den
zulässigen Bereich für die Eingangsspannung des Multiplexers und des
A/D-Wandlers einhalten.
Danke fürs erwähnen ist allerdings nicht die Frage gewesen.
Natürlich hat jeder Stromwandler seinen eigenen (eingebauten)
Widerstand, weshalb die Spannung exakt 0.333V beträgt....
Danke für die Hilfe, was sind denn typische Eingangsspannungen von
Multiplexern?
Grüße
Theo S. schrieb:> Nun habe ich allerdings Bedenken, dass der Multiplexer einen> Spannungsfall durch internen Widerstand verursacht und mir somit das> Messergebnis verfälscht.>> Habt ihr Erfahrung hierzu?
Hier gilt das Ohmsche Gesetz. Einen nennenswerten Spannungabfall gibt es
nur, wenn ein nennenswerter Strom fließt. Es kommt also darauf an, wie
hoch der interne Widerstand des Multiplexers in Relation zum daran
hängenden Messgerät ist. Notfalls hilft ein Instrumentenverstärker.
Theo S. schrieb:> Danke für die Hilfe, was sind denn typische Eingangsspannungen von> Multiplexern?
Kommt sehr auf den Multiplexer und seine Versorgungsspannung an. Da
musst du mal selbst die Datenblätter studieren.
Multiplexer haben meist einen Kanalwiderstand deutlich unter 100 Ohm.
Der Eingangswiderstand von A/D-Wandlern liegt üblicherweise über 1 MOhm.
Da ist die Verfälschung durch den Widerstand der Multiplexer
vernachlässigbar. Der Fehler, den ein nachgesetzter
Instrumentenverstärker hat, ist ohne besondere Maßnahmen höher.
Stromwandler für hohe Wechselströme benötigen aus Leistungsgründen einen
externen Shunt, der eine Wechselspannung liefert. Hier muss man den
Nullpunkt verschieben, damit der Spannungsbereich von Multiplexer und
A/D-Wandler nicht verlassen wird. Stromwandler mit Hallgenerator haben
teilweise eine Signalaufbereitung, die die Verarbeitung der Messdaten
vereinfacht. Es hängt also von dem verwendeten Wandler ab, wie die
Ausgangsspannung aussieht. Danach richtet sich dann die weitere
Signalverarbeitung.
Hi,
Multiplexer gibt es viele. Um deine Frage zu beantworten, müsste man den
Typ kennen, als auch den AD-Wandler mit seiner Innenschaltung.
Einige Punkte kann man beachten:
- wie genau soll gemessen werden? -> danach richtet sich der zulässige
Fehler durch Spannungsabfälle.
- wie schnell wird zwischen den Quellen umgeschaltet? -> dann ist ggf.
auf R*C zu achten (C=sample and hold KApazität im AD, R der wirksame
Widerstand)
- welches Ausgangssignal benötigt man. -> danach richtet sich die
Versogungsspannung des MUX, und aufgepasst auch rail2rail bedeutet u.U.
einige wenige mV Verlust. Genau das Datenblatt lesen!
- Umschalten braucht Zeit.-> eine MUX Kanal ist nicht in 0sec hochohmig.
-> das kann dauern, in der Zeit ändert sich der Einfluß des Reststroms
auf die anderen Kanäle und verfälscht das Meßergebnis.
All das hängt letztlich von der reallen Schaltung und den Anforderungen
ab.
LG
Theo S. schrieb:> (Immer beide Abgänge des jeweiligen Wandlers).
Normalerweise werden Stromwandler sekundärseitig geerdet, dann kann man
den MUX evt. halbieren.
Günni schrieb:> Wichtig ist nur, dass die Spannungen der Stromwandler den> zulässigen Bereich für die Eingangsspannung des Multiplexers und des> A/D-Wandlers einhalten.
und zwar auch dann, wenn auf der Primärseite mehr als Nennstrom fließt,
z.B. bei einem Kurzschluss. Man sollte einen Überspannungsschutz vor dem
MUX spendieren.
Hallo,
prinzipiell ist die Schaltung mit Sicherheitsvorkehrungen
(Schutzschaltungen) bereits fertig, enthält jedoch einige dieser
Mess-Chips.
Es handelt sich um den ADE9000 von Analog Devices.
Dieser hat 4 Strommessungseingänge von welchen ich 3 nutze (L1 - L3).
Der ADE9000 wird über SPI ausgelesen.
Die Stromwandler haben integrierte Shunts welche mir 0,333V bei
Vollauslastung primärseitig liefern.
Umgeschaltet werden soll der MUX so schnell es die Hardware eben zulässt
um in möglichst kurzer Zeit viele Werte zu sammeln.
Ich werde die Schaltung noch mal aufzeichnen und durchrechnen mit den
Werten des MUX.
Wieviel Zeit benötigt dieser denn ca. um wieder hochohmig zu werden?
Gut dass es nur einen Multiplexer gibt.
Warum schaust du nicht ins Datenblatt oder verlinkst es wenigstens hier
damit man dir die relevante Stelle markieren kann?
Theo S. schrieb:> Umgeschaltet werden soll der MUX so schnell es die Hardware eben zulässt> um in möglichst kurzer Zeit viele Werte zu sammeln.
Hm: der ADE9000 ist doch für Leistungsmessungen gebaut. D.h. er liefert
dir keine Momentanwerte von Strom oder Spannung sondern Mittelwerte über
eine gewissen Mittelungszeit (z.B. RMS von Strom und Spannung,
Wirkleistung, Blindleistung, ....)
Wenn du den Eingang des ADE9000 "möglichst schnell umschaltest", dann
erhältst du den Mittelwert über unterschiedliche Messkanäle - was willst
du daraus ablesen?
Oder bedeutet bei dir "möglichst schnell", dass es innerhalb weniger
Netzperioden umschaltet? Da ist jeder mir bekannte Multiplexer um
Größenordnungen schneller.
Genau der ADE9000 ist für Leistungsmessungen. Die Spannung wird vom
gleichen Punkt genommen, der Strom von unterschiedlichen Wandlern.
Ich würde erst für z.B. 1 Sekunde Wandler 1-3 auslesen (L1 - L3 Strang
1), dann umschalten mit dem Multiplexer auf Wandler 4-6 (L1-L3 Strang 2)
und diesen für 1 Sekunde auslesen und anschließend weiter schalten.
Erkennen würde ich welcher gerade aktiv ist über den Mikrocontroller der
den ADE ausliest. Ich würde es in die Software implementieren sowie
evtl. hardwareseitig.
Ich habe mit Multiplexern noch gar keine Erfahrungen gesammelt, werde
mich aber einlesen.
Theo S. schrieb:> Ich würde erst für z.B. 1 Sekunde Wandler 1-3 auslesen (L1 - L3 Strang> 1), dann umschalten mit dem Multiplexer auf Wandler 4-6 (L1-L3 Strang 2)> und diesen für 1 Sekunde auslesen und anschließend weiter schalten.
Also schalten im Sekundentakt - dafür ist jeder Multiplexer schnell
genug. Aber wäre es nicht vielleicht einfacher und geschickter, zwei
AD9000 einzusetzen und diese ständig messen zu lassen?
Theo S. schrieb:> Erkennen würde ich welcher gerade aktiv ist über den Mikrocontroller der> den ADE ausliest. Ich würde es in die Software implementieren sowie> evtl. hardwareseitig.
Das klingt für mich offen gesagt ein wenig wirr. Aber du wirst schon
wissen, was du tust.
Theo S. schrieb:> Ich habe eben überlegt Kosten zu sparen bräuchte ja quasi alle> Materialien doppelt.
Du brauchst den ADE9000 doppelt und sparst dafür den Multiplexer.
In deinem Ansatz mit Mulitplexer "verschwendest" du dafür extrem viel
Messzeit. Dann nach jedem Kanalwechsel musst du die Mittelungsfilter im
ADE9000 erst wieder (lange) einschwingen lassen, ehe sie sinnvolle Werte
ausgeben. Du bekommst also nur einzelne Messwerte pro Sekunde und Kanal,
während du mit zwei ADE9000 hunderte mal mehr Messwerte für
zeitaufgelöste Messungen erhalten würdest. Das passt halt so recht zu
deinem Ziel:
Theo S. schrieb:> um in möglichst kurzer Zeit viele Werte zu sammeln.
Wie lange braucht der ADE9000 denn um sich einzuschwingen?
Mit dieser Variablen habe ich noch gar nicht gerechnet.
Zusätzlich zum ADE bräuchte ich noch das ganze Hasenfutter das ich mir
sparen würde.
Theo S. schrieb:> Wie lange braucht der ADE9000 denn um sich einzuschwingen?
Das hängt von deinen Einstellungen ab. Und von deinen
Genauigkeitsanprüchen (reicht es, sich dem richtigen Wert zu 99%
anzunähern? Oder sollen es 99,9% sein?)
Typische Werte für die Einstellzeit sind ein paar hundert ms. Details
kann man im Userguide nachlesen:
https://www.analog.com/media/en/technical-documentation/user-guides/ADE9000-UG-1098.pdf
Achim S. schrieb:> Theo S. schrieb:>> Wie lange braucht der ADE9000 denn um sich einzuschwingen?>> Das hängt von deinen Einstellungen ab. Und von deinen> Genauigkeitsanprüchen (reicht es, sich dem richtigen Wert zu 99%> anzunähern? Oder sollen es 99,9% sein?)>> Typische Werte für die Einstellzeit sind ein paar hundert ms. Details> kann man im Userguide nachlesen:> https://www.analog.com/media/en/technical-documentation/user-guides/ADE9000-UG-1098.pdf
Hey Achim,
so genau wie möglich soll es schon sein.
KW/H werde ich durch einen Multiplexer wahrscheinlich nicht ermitteln
können dadurch dass ich nicht kontinuierlich dem selben Punkt messe oder
reicht es alle 10 Sekunden die KWH für eine Sekunde zu ermitteln und
diese dann zu addieren?
Theo S. schrieb:> so genau wie möglich soll es schon sein.
Ohne Angabe, wieviel das kosten soll, ist diese Aussage nichts wert!
Vielleicht musst du Millionen investieren, um das maximal Mögliche zu
realisieren...
Du brauchst also immer die Angaben
- Wie genau soll es mindestens sein?
- Was darf es maximal kosten?
Dietrich L. schrieb:> Theo S. schrieb:>> so genau wie möglich soll es schon sein.>> Ohne Angabe, wieviel das kosten soll, ist diese Aussage nichts wert!> Vielleicht musst du Millionen investieren, um das maximal Mögliche zu> realisieren...> Du brauchst also immer die Angaben> - Wie genau soll es mindestens sein?> - Was darf es maximal kosten?
Kosten spielen tatsächlich keine Rolle.
Theo S. schrieb:> so genau wie möglich soll es schon sein.> KW/H werde ich durch einen Multiplexer wahrscheinlich nicht ermitteln> können dadurch dass ich nicht kontinuierlich dem selben Punkt messe oder> reicht es alle 10 Sekunden die KWH für eine Sekunde zu ermitteln und> diese dann zu addieren?
Vielleicht solltest du dir erst mal darüber im Klaren sein, was du
wirklich willst. Denn deine Aussagen sind in keiner Weise konsistent.
Einmal geht es dir darum, dass du möglichst schnell umschalten und
möglichst viele Werte aufnehmen willst (und sogar die Einschwingzeit des
Multiplexers hinterfragst). Dann bist du mit einer Messung alle 10 s
zufrieden. Geh mal in dich und lege belastbar fest, welche Zeitauflösung
du wirklich willst.
Einmal willst du mit viel Aufwand das Geld für einen zweiten ADE9000 und
ein paar Widerstände sparen. Dann spielen Kosten angeblich keine Rolle.
Bitte entscheide dich.
Einerseits willst du angeblich "so genau wie möglich" messen.
Andererseits hast du dir offenbar noch nicht mal Gedanken darüber
gemacht, welche Kenngröße aus dem ADE9000 du auswerten willst und welche
Einheit diese Kenngröße hat.
Da passt aus meiner Sicht so ziemlich gar nichts zusammen.
