Geschätztes Forum, einen Strom in einer 230 Volt Leitung möchte ich hinreichend genau im Bereich 10mA...2A messen (Energiezähler / Stromzähler) und suche eine kostengünstige Variante. Einige Varianten sind mir eingefallen. A) Über einen Ohmischen-Widerstand wird der Spannungsabfall gemessen Nachteil: Potentialtrennung / Wärmeentwicklung B) Ein Übertrager in Reihe (wenige Wdg dicker Draht zu xxx Wdg) Nachteil: Übertrager müsste gewickelt werden C) Um eine 230 V Leitung werden ca. 100 Wdg. Draht gewickelt und die induzierte Spannung gemessen. Würde das Prinzip funktionieren? D)Eine 230 V Leitung wird durch einen mit Draht umwickelten Lochkern geführt und die induzierte Spannung gemessen (Prinzip Strom-Zange). Nachteil: Fremdfelder, Phasenverschiebung? Gibt es weitere Varianten? Was meint Ihr dazu? Danke Bernhard
> C) Um eine 230 V Leitung werden ca. 100 Wdg. Draht gewickelt und die > induzierte Spannung gemessen. > > Würde das Prinzip funktionieren? > > > D)Eine 230 V Leitung wird durch einen mit Draht umwickelten Lochkern > geführt und die induzierte Spannung gemessen (Prinzip Strom-Zange). C) funktioniert NICHT D) funktioniert
Ach so... noch vergessen: Du darfst dabei nur einen Leiter (N oder L) durch den Ringkern führen, sonst heben sich die Magnetfelder gegeneinander auf.
Hallo Magnetus, Hallo Techniker, ich danke Euch für Eure Meinungen. Interessant sind die LEM-WANDLER!! Sicherlich auch nicht ganz billig. Werde mir mal einen Rinkern organisieren und ein paar Wicklungen aufbringen und damit etwas experimentieren. Muss ein Rinkern eigentlich einen Luftspalt besitzen? Bernhard
Für die Primärwicklung reicht beim Ringkern einfach durchstecken. Die Anzahl der Sekundärwicklungen ergibt dann das Übersetzungsverhältnis. Die Sekundärwicklung des Stromwandlers muss niederohmig abgeschlossen werden, sonst wird´s spannend. Arno
Ich hab das mal mit so gemacht: Es gibt recht kleine Audio-Übertrager, so etwa 15-20mm groß. Durch diesen habe ich einfach 2 Windungen 1.5qmm Kupferdraht gezogen. Damit hatte ich eine preisgünstigen Übertrager, was gut funktionierte. Vermutlich kannst du dir auch jeden x-beliebigen kleinen Trafo nehmen, der noch zusätzlich bewickelbar ist. Wichtig ist nur, dass die Ausgangswicklung möglichst viele Windungen aufweist. Dann brauchst du nur nicht so viel verstärken. Den Audio-Übertrager hatte ich übrigens von Conrad.
@alle Einen kleinen NF-Übertrager primär 3Wdg / sekundär ca.100 Wdg + 600 Ohm Widerstand habe ich zwischen einem 2A Trafo und einer Graetzbrücke (Ladeelko + Schaltung) geschaltet. Das Ergebnis ist interessant, es ist ja keine ohmische Last!!! Es entstehen zwei Spannungsspitzen, die erste ist eine unangenehme "Nadel", welche im Übertrager induziert wird, wenn der Stromfluss plötzlich durch die Graetzbrücke unterbrochen wird. (Trafospannung ist kleiner als Spannung vom Ladeelko) Die 2. Spannungsspitze verrät uns, wie hoch der Strom in der Primärwicklung ist. Würge es genügen, wenn man den Spitzenwert ermittelt, um zu sagen wie hoch der Strom ist? Danke Bernhard
Hallo, wo ist die 2. Halbwelle? Das sieht mehr nach Einweg oder MP-Schaltung aus. Arno
@Arno
> wo ist die 2. Halbwelle? Das sieht mehr nach Einweg oder MP-Schaltung
Die 2. Halbwelle hat der Oszi nicht dargestellt
Bernhard
Die halbwelle sieht aber irgend wie schon komisch aus. Ich bin der Meinung der Abstand zwischen den beinden "normalen" Halbwellen ist zu groß
Ich habe mir ein Energiemessgerät für 5€ gekauft, mit vielen Funktionen und sehr genau. Um diese Genauigkeit zu erreichen brauchst du einen LEM Wandler, der allerdings schon 15€ kostet (funktioniert mit einem Ringkern und einem Hallsensor im Luftspalt). Du kannst den Draht auch mehrmals durch den Ringkern führen. Variante B ist ja eigentlich das Gleiche wie D. Messung A (Widerstand) geht auch wenn das Ganze nachher in ein Kunststoffgehäuse kommt. Kommt jetzt drauf an. Willst du sowas wirklich mal selbst entwickeln, oder brauchst du es einfach. Denke auch an Wirk- und Scheinleistung.
@Stefan >Ich habe mir ein Energiemessgerät für 5€ gekauft, mit vielen Funktionen >und sehr genau. Mich würde mal interessieren, wie diese Geräte mit nichtohmischen Lasten (z.B. PC-Netzteilen) zurechtkommen. Denn der Stom eines solchen Netzteils geht bei jeder Halbwelle,in kürzester Zeit gegen Null, und das auch noch wenn die Spannung faßt ihr Maximum erreicht hat. Ein Übertrager induziert in diesem Moment eine nichtunerhebliche Spannung, ein LEM-Wandler dagegen http://www.ntb.ch/Pubs/sensordemo/pdf/NTB_08_hallstrom.pdf ist anscheind von diesem Effekt nicht betroffen, oder ? Bernhard
Ich habe letztens einen von diesen Hochfrequenzblockern, die oft den Modemkabel beiliegen und aus zwei Halbschalen in einem Kunststoffgehäuse bestehen, getestet. Der Vorteil ist, dass man die 230Volt-Ader nicht durchtrennen muss. Ich habe ca 100 Windungen Cul Draht um die eine Halbschale gewickelt, was eigentlich auch gut funktionierte, allerdings war die Ausgangsspannung sehr unlinear im Bezug zum Laststrom. Selbst bei ohmschen Verbrauchern. Aber das kann ja der uP gerade rechnen. Gruß Günter
Ich habe mir den Strom am Eingang meines PCs mal angesehen. Sieht ähnlich aus wei bei dir. Wobei die Stromspitze etwa 1,5A beträgt. Mein 5€ Messgerät misst trotzdem richtig. Muss das Ding mal aufschneiden und untersuchen. Die LEM Wandler messen das durch einen stromdurchflossenen Leiter erzeugte Magnetfeld und damit immer korrekt den Strom. Es gibt auch keine Phasenverschiebung und es ist potentialgetrennt. Nachteile: der Preis und die Spannungsversorgung von +-15V
Hallo, ein Stromwandler muss fast im Kurzschluß betrieben werden, die 600 Ohm sind viel zu viel. Welche Spannung entsteht am Widerstand, bzw. wie ist die Skalierung des Anzeigegeräts. Arno
Bei kleinen Strömen wird wohl auch die Spannung nach dem Übertrager recht klein sein, insofern ist eine Gleichrichterbrücke ungeeignet. Da detektierst du ja nur erst alles oberhalb von 0.7 bzw. 1.4 Volt. Besser ist ein Präzisionsgleichrichter mit OPV, der schon im mV-Bereich detektieren kann.
Zum Übertrager: 3 Wnd zu 100 = Übersetzungsverhältnis 33 Primär 2A/33 = 60mA Umess= 5V => Rsek = Umess/60mA = 83 ohm Früher hat man Stromwandler immer nach dem Trafoprinzip gebaut. Du musst ja eh die Spannung noch messen wenn du Leistung brauchst. Da könntest du auch einen kleinen Trafo nehmen 220V auf 5V. Die beiden Spannungen über einen Messgleichrichter mit OP umformen, an 2 AD-Eingaänge und multiplizieren.
@alle Danke für Eure sehr interessanten Beiträge. So habe ich jetzt die Stommessung für ein Labornetzteil realisiert. Ein Übertrager 2:100 und ein Lastwiderstand von ca. 80 Ohm gibt eine Spitzenspannung von ca. 0,7V bei 1,5A (Eff)aus. Die Spitzenspannung wird durch 10.000 hintereinanderfolgende ADC Messungen realisiert. Eine Genauigkeit von ca. +/- 5 mA konnte ich ermitteln. Bernhard
Schön, dass es funktioniert. Den Einkopplungswiderstand würde ich von 1.6K noch etwas erhöhen, damit die Ströme nicht zu hoch werden, wenn du dir irgendwelchen Schmutz einkoppelst. Vermutlich dürften 47K noch kein Problem darstellen. Softwareseitig müssen irgendwelche Störungen ebenfalls noch rausgefiltert werden.
@Winfried Den Einkoppelwiderstand etwas erhöhen, wäre zumindest kein Nachteil, mann könnte sogar parallel zum Eingangspin des µC ein C von ca. 10nF davorschalten, um ev Störsingnale oberhalb 50Hz einfach wegzufiltern.
Hallo, du weisst, dass aus dem Stromwandler Wechselspannung kommt? Wie wird die gleichgerichtet? Ein Poti als Bürde eines Stromwandlers ist auch nicht erste Wahl. Den gemessenen Wert solltest du durch einen Festwiderstand ersetzen. Ferner sollte die Spannung mit 4 Dioden auf 1,4V begrenzt werden. Bei einer Stromspitze von nur 5 A hast du auch 5 Volt am µC-Eingang! Arno
@Arno H. >du weisst, dass aus dem Stromwandler Wechselspannung kommt? Wie wird die >gleichgerichtet? Die Wechselspannung wird hochohmig an den Eingang des µC gelegt. Die negativen Halbwellen werden durch die internen Schutzdioden des µC abgeschnitten und nicht weiter beachtet. Die Positive Halbwelle wird durch den ADC mehrfach abgetastet (10.000 Messungen)und das Maximum ermittelt. Durch diesen Trick erspart man sich die Gleichrichtung ;) >Ein Poti als Bürde eines Stromwandlers ist auch nicht erste Wahl. Den >gemessenen Wert solltest du durch einen Festwiderstand ersetzen. Warum ? >Ferner >sollte die Spannung mit 4 Dioden auf 1,4V begrenzt werden. Bei einer >Stromspitze von nur 5 A hast du auch 5 Volt am µC-Eingang! Bei Spannungen über 5V wird der Vorwiderstand (1,6k) und die internen Schutzdioden des µC aktiv. Bernhard
Hallo Bernhard, Liest sich gut, aber 1MS/s nur für den Strom ist auch schon ne Menge. Weil Potis/Trimmer wesentlich häufiger ausfallen als Festwiderstände und auch nicht so belastbar sind. Wenn das Poti ausfällt, fliesst der komplette Strom durch den µC, ob er will oder nicht. Reines Sicherheitsdenken, deine Baustelle. Hast du schon mal den Anlaufstrom des Ladeelkos und die Ladeimpulse bei Vollast gemessen? Gruß, Arno
@Arno >Liest sich gut, aber 1MS/s nur für den Strom ist auch schon ne Menge. Du meinst sicherlich mit 1MS/s = 1M Samples / s ? Ja, der Strom (Spannung am Pin) wird über mehrere Halbwellen gemessen Den Assemblercode hänge ich mal mit an. >Weil Potis/Trimmer wesentlich häufiger ausfallen als Festwiderstände und >auch nicht so belastbar sind. Da gebe ich Dir natürlich Recht >Wenn das Poti ausfällt, fliesst der komplette Strom durch den µC, ob er >will oder nicht. Reines Sicherheitsdenken, deine Baustelle. Stimmt. Bei 100V am Übertrager fließen schon 60mA in den µC. Ist zwar nur eine Stromspitze. Aber wenn die internen Schutzdioden nicht schnell genug reagieren, dann könnte der µC sterben. Abhilfe: R erhöhen auf 47k + 10nF parallel zum Eingang >Hast du schon mal den Anlaufstrom des Ladeelkos und die Ladeimpulse bei >Vollast gemessen? Nein, noch nicht. Werde ich aber mal tun. Mit einer Schottky Diode und einem kleinen Elko (ca. 10µF) am Ausgang des Übertragers. Das Labornetzteil mehrere Male ein- und ausschalten und anschließend die Spannung am ELKO messen. Bernhard
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