Hallo Leute, ich hab mir verschiedene 16-bit ADC's mit mehreren Eingängen (mind. 3 Eingänge) bei Maxim, Analog Devices, TI u.a. angeschaut. Dort ist aber immer nur die Rede von Multiplexern. Ich habe nix davon gelesen das die alle Kanäle gleichzeit samplen können. Kann ich vergessen einen ADC zu finden der sowas kann? Die Sample-Rate sollte nicht kleiner als 5 kSPS pro Kanal sein und er sollte auch eine SPI-Schnittstelle haben.
Hallo, ich würde mir mal überlegen, ob nicht einfach ein schneller AD-Wandler ausreicht. Wie sehen denn die drei Signale aus und vorallem wie schnell ändern die sich. Ist es nicht vielleicht egal, dass ein kleiner Versatz von ca. 100ns zwischen den Kanälen auftritt und man somit ohne S&H auskommt? Denn 5kSPS klingt ja nicht gerade schnell... Grüße Bastian
Hallo Bastian, ich möchte die 3 Phasenströme eines Motor mittels 3 Rogowskispulen messen. Anhand des Summenstroms will ich erkennen ob ein Erdschluss- Fehlerstrom vorliegt. Dafür wäre es eben optimal 3 Samples gleichzeitig zu nehmen um nicht durch den Versatz der Messungen einen Fehlerstrom zu berechnen der gar nicht existiert. Es ist nicht so einfach die max. Änderungsgeschwindigkeit vorauszusagen da es bei einem Motor ja auch recht hohe Anlaufströme (max. 7-facher Nennstrom) gibt. Ich werde mal den Taschenrechner bemühen. Danke nochmal für Deine schnelle Antwort.
>>Dafür wäre es eben optimal 3 Samples gleichzeitig zu nehmen um
nicht durch den Versatz der Messungen einen Fehlerstrom zu berechnen der
gar nicht existiert. <<
5ks/s ist Faktor 100 von den 50Hz Wechselspannung weg, da solltest Du
locker einen gemultiplexten Wandler nehmen können. Wenn Dein
Fehlerstrom-Algorithmus solchen Fehler nicht abkann, kommt er auch mit
anderen Störungen nicht zurecht. Bißchen robust muß sowas schon sein, Du
wirst mit Deinen Spulen jede Menge Dreck mitmessen.
Cheeers
Detlef
Hallo Christian, über die gleiche Methode habe ich in meiner Diplomarbeit Lagerströme diagnostiziert, allerdings liegen deren Frequenzen im Bereich von 100kHz bis einigen MHz. Um eben das Problem eine wirklich gleichzeitigen Erfassung der drei Phasenströme zu gewährleisten, hab ich einfach eine hochwertige Stromzange (bis 50MHz) um alle drei Leitungen gelegt. Somit wurde die Summe der drei Ströme schon "analog" gelöst. Bedenke das ein Motor einen induktiven Charakter hat, somit kann sich der Strom einfach nicht schnell ändern ;-) Gruß Bastian
@Bastian: Eine Summenstromspule wäre sicher die einfachste Lösung. Die habe ich aber leider nicht zur Verfügung, bin also auf eine Berechnung aus den Phasenströmen angewiesen. @Detlef: Zitat: >>5ks/s ist Faktor 100 von den 50Hz Wechselspannung weg, da solltest Du >>locker einen gemultiplexten Wandler nehmen können Wenn ich einen Nennstrom von 320A annehme und einen 7-fachen maximalen Anlaufstrom dann habe ich eine Änderung von ca. 140 A in 0,2 ms (5 kSPS), ca. 14 A in 0,02ms (50 kSPS). Wenn ich mir das nur für den Nennstrom von 320A anschaue komme ich auf: ca. 20 A in 0,2 ms (5 kSPS), ca. 2 A in 0,02ms (50 kSPS). Da ich aber auf mind. 1 A genau messen will reicht ein Multiplex-Wandler mit einer Summenabtastrate 3*50KSPS=150 kSPS nicht aus. Oder hat sich bei mir ein Denkfehler eingeschlichen? Die Fehler des ADC's, der Verstärker und Referenzspannung werden mir sicherlich auch noch Probleme bereiten. Rauschen will ich mittels digitaler Filter (FIR) beseitigen. Ich denke gerade darüber nach ob ich evtl. 3 externe ADC's nehmen sollte und diese dann gleichzeitig anstosse (über einen digitalen Eingang oder SPI).
Ich glaube der Denkfehler liegt beim Verständnis des AD-Wandlers. Wenn ich dich richtig verstanden habe, dann brauchst du 5k Werte pro Sekunde pro Kanal. Wenn du nun einen AD-Wandler nimmst, der genau 15k Werte pro Sekunde wandlen kann, ist natürlich klar, dass zwischen den Wandlungen ein Zeitraum von ca. 66µs liegt (1/15000). In diesem Zeitraum haben sich die Ströme in den einzelnen Phasen stark verändert. Wenn du nun einen AD-Wandler nimmst, der sagen wir mal 1MSPS schafft, dann liegen zwischen den Werten nur noch 1µs. Jetzt rechne mal aus, wie stark sich der Strom in dieser Zeit geändert haben könnte. Dazu sind noch einige Parameter deiner Versuchsanlage interessant (Maschine, Netzspeisung, Umrichter...). Als Beispiel einfach mal ein paar Werte (11kW ASM): Zwischenkreisspannung: 560V Statorinduktivität: 300mH delta_t: 1µs (für AD-Wandler mit 1MSPS) delta_i = 560V 1µs 1/300mH = 1.866mA Also ändert sich der Strom maximal um knapp 2mA zwischen zwei Messungen. Ich denke, dass ist ein akzeptabler Wert ;-) Deine Rechnung verstehe ich allerdings nicht. Wenn ich einfach mal davon ausgehe, die Maschine hängt direkt am Netz und der Phasenstrom ist sinusförmig (Amplitude 20A), dann kann ich damit genau den Strom zum nächsten Abtastzeitpunkt (delta_t) berechnen (ausgehend vom Nulldurchgang). delta_i = 20A * sin(2*pi*50Hz * delta_t) Für ein delta_t von 20µs (also 50kSPS) ergibt sich ein delta_i = 126mA. Nimmst du nun den schnellere AD-Wandler (1MSPS) sinkt die Stromänderung auf 6.2mA. Ich denke mit diesen Werten kann man gut leben. Ich hoffe, es ist ein wenig deutlicher geworden.
Hallo Christian
>>Oder hat sich bei mir ein Denkfehler eingeschlichen?
ne, ich komme auf Deine Werte (Bastians Rechnung verstehe ich dafür
nicht). Wenn Du so genau messen willst muß Du die Abtastzeitpunkte
betrachten. Wenn der Zeitversatz Deiner multiplexten ADs genau ist,
sollte man das allerdings rückrechnen können. Ansonsten externen,
synchronen Sample/Hold und dahinter gemultiplexten Wandler. 7*300A ist
4000A peak/peak, 1A ist davon 1/4 Promille, das ist ne
Ultrapräzisionsgerät.
Cheers
Detlef
Danke erstmal für Eure Antworten: @ Detlef: von der Vorstellung den Strom bei 4000A auf 1A genau zu messen habe ich mich schon verabschiedet ;). Ich werde wahrscheinlich 3 externe ADC's einsetzen, da es nur 6-kanälige ADC's mit jeweils einem Sample & Hold pro Kanal gibt und diese wahrscheinlich unbezahlbar sind (jenseits von 50 EUR). Bei den Einzelnen ADC's ergibt sich aber das Problem diese genau zu sychonisieren... @ Bastian: bei 320A Nennstrom habe ich aber bei 50kSPS Abtastrate schon 2A Stromanstieg. Ich will aber mindestens auf 1 A genau messen. Mit der oberen Rechnung in welche die Induktivität eingeht komme ich nicht klar. Wie kann ich mir die herleiten? Gruß Christian
Ausgang der Rechnung - Differentialgleichung u = L * di/dt Überführung in Differenzengleichung und Werte eingesetzt. Der Sprung der Spannung ist durch den Einsatz eines Wechselrichters gegeben, bei dem die Phasenspannungen ja z.B. von -U_zwk/2 auf + U_zwk/2 springen (je nach Pulsmuster, U_zwk = Zwischenkreisspannung). Hast du auch nach dem Stichwort "Track & Hold" gesucht? Ich glaube nicht alle Hersteller nennen das Sample&Hold... Ansonsten kannst du j auch selber eine S&H-Stufe vor den AD-Wandler bauen. Es gibt bereits fertige ICs dafür, oder du baust die Stufe aus einem OP und Kondensator selber auf. Die kannst du dann alle definitiv zur gleichen Zeit samplen lassen. Gruß Bastian
Hallo Bastian, peinlich- peinlich, die Differentialgleichung hätte ich in der Formel sehen müssen :). Wobei ja aber der Punkt interessant ist wenn der Wechselstrom maximal ist - dann reicht ein sequentielles Samplen mit 50 kSPS bei geforderter Genauigkeit von 1 A nicht aus. Mit dem externen Track&Hold werde ich weiter verfolgen. Ich wünsche Euch nen netten Tag (trotz des miesen Wetters) Grüße Christian
Nimm z.B. den ADS8364 von TI, 6 Kanäle parallel abgestastet. Braucht zwar ein bischen Strom das Ding, aber tut ansonsten sehr ordentlich. Thomas
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