Es geht mir um den Ersatz eines Dreheisen Meßinstrument für den AC Bereich 0-5A. Ich will die Anzeige meines Eigenbau Stelltrafo auf Stromanzeige erweitern. Momentan habe ich ein digitales Panel Messmodul (nicht China, professionelle Qualität) für die Spannungsanzeige (0-1.999V) mit Trafo und Präzisons Gleichrichter. Jetzt möchte ich einen 5A/5mA Stromwandler mit AD736 True-rms Wandler einbauen. Das Ziel ist, die Genauigkeit eines Dreheisen Instruments für alle in der Praxis zu erwartenden Kurvenformen die durch nicht-lineare Lasten wie Gleichrichter, TRIAC u.ä. entstehen. An sich ist ein Dreheisen Instrument hier ideal, aber ich will die schon vorhandene Digitalanzeige aus Platzgründen dazu verwenden.
Ansatz:
Als Stromwandler fiel mir dieser ins Auge: ZMCT350B.
Dieser wird überall angeboten und hätte dem Datenblatt nach eine ausreicgende Linearität. (Zumindest für Sinus). Frequenzbereich wird leider nicht angegeben.
Was ist von diesen Stromwandler bezüglich nicht sinusoidaler Kurvenformen zu erwarten. Werden solche Abarten einigermassen getreu im Bereich von 50Hz bis in den niedrigen kHz Bereich übertragen?
sind durch hohe, aber kurze Stromspitzen, wie sie durch Gleichrichter bzw. Schaltnetzteilen verursacht werden, unangenehme Sättigungseffekte zu erwarten und wäre es besser, einen 50A/50mA Stromwandler zu wählen, um ausreichenden Abstand zur Sättigung zu haben, auch wenn vielleicht zwischen Trafo und Konverter verstärkt werden muss?
Gibt es andere (einfache) elektronische Lösungen? Von hoch komplexen Stromzähler ICs möchte ich Abstand nehmen, weil ich nicht zu viel Entwicklungszeit aufwenden will und ohne uC Unterstützung auskommen will. Deshalb vielleicht nur der AD736 zur true-rms zu DC Umsetzung.
Ist der crest factor von 5 hier bei Gleichrichter Stromspitzen ausreichend? Wieviel crest factor wäre hier minimal notwendig?
Ein crest factor von 5 würde der Formel nach ungefähr 25A Spitzenstrom erlauben.
Mit welchen anderem Wandler neben dem AD736 habt ihr gute Erfahrungen gemacht? Dieser ist noch einigermaßen bei Digikey erschwinglich. Obwohl sie auch in der Bucht angeboten werden, habe ich wegen möglichen minderwertigen Fälschungen große Bedenken.
Ich bin auch offen für andere Vorschläge die sich schnell umsetzen lassen, aber ohne langwierige Entwicklung auskommen und wenigstens der Genauigkeit eines Dreheisen Instruments nahekommen.
Ich habe auch nach digitalen Panel Anzeigen in der Bucht gesucht, finde aber nichts Passendes. Abgesehen davon werden nicht genug Daten angegeben, um eine vernünftige Wahl treffen zu können. Es wird auch nie angegeben, wie Strom umgewandelt wird. Es ist mir aber wichtig, dass nicht sinusförmiger Strom
True-rms-gerecht umgewandelt wird.
Ich muß zugeben, daß dieses Gebiet nicht meine stärkste Seite ist und ich deshalb auf Eure Erfahrungen zurückgreifen möchte, zumindest um den Ansatz mit Stromtrafo und AD736 zu verteidigen.
Wie würdet ihr das in etwa sonst umsetzen, um meinen Anforderungen einigermassen gerecht zu werden? Mir geht es um minimalen Aufwand und Entwicklungszeit.
Wie würdet ihr das in etwa sonst umsetzen, um meinen Anforderungen
einigermassen gerecht zu werden?
Ich wuerd' sowas mit nem kleinen µC machen, der den Spannungsabfall ueber einen z.b. 0.1 Ohm Shunt oft genug misst, quadriert, integriert, wurzelt und auf 7 Segmentanzeige bringt.
Ganze Schaltung auf Netzpotential, ggf. per Kondensatornetzteil gespeist. Fertsch.
Wie würdet ihr das in etwa sonst umsetzen, um meinen Anforderungen
einigermassen gerecht zu werden?
Ich wuerd' sowas mit nem kleinen µC machen, der den Spannungsabfall
ueber einen z.b. 0.1 Ohm Shunt oft genug misst, quadriert, integriert,
wurzelt und auf 7 Segmentanzeige bringt.
Ganze Schaltung auf Netzpotential, ggf. per Kondensatornetzteil
gespeist. Fertsch.
Gruss
WK
Moin,
Danke für Deinen Vorschlag. Ich wollte zwar uC vermeiden, aber ein Nano wäre auch nicht das Ende der Welt. Würde es Sinn haben, den Stromtrafo Ausgang auf VREF/2 zu legen und dann mit dem ADC schnell genug abzutasten? Welche Abtast Rate würde hier genügen?
Den Stromtrafo möchte ich aber schon beibehalten, weil ich Netztrennung haben möchte. Sonst wäre Dein Vorschlag OK. Abgesehen davon möchte ich das schon eingebaute Digital Voltmeter für die Spannungsmessung mit verwenden, welches auch netzgetrennt misst.
Selbst der billige Stromwandler wird von 20Hz bis 1kHz ausreichend
linear sein.
Danke. Das ist gut zu wissen.
Bezüglich Stromspitzen. Würde der 5A Typ für 25A Stromspitzen noch ohne Sättigung mitmachen, oder wäre der 50A Typ eine bessere Wahl?
(Beim 50A wird 400A als Spitzenstrom angegeben. Beim 5A Typ leider keine Angaben). Wenn man jetzt davon ausgeht, daß eine Überschreitung von 8x hier zulässig ist, müsste man dann auch dem 5A Typ vielleicht 25-40A zumuten können? Oder ist das gefährliches Eis, so zu extrapolieren?
Würde es Sinn haben, den Stromtrafo
Ausgang auf VREF/2 zu legen und dann mit dem ADC schnell genug
abzutasten? Welche Abtast Rate würde hier genügen?
Wahrscheinlich so um 1 oder ein paar Khz 'rum wuerd' ich mal mutmassen.
Nachdem du kein Geld zurueckkriegst, wenn der µC sich langweilt, weil er fertig ist mit wurzelziehen etc., halt alles was geht. Ja, irgendwie musst du den ADC Eingang dabei auf Vref/2 legen, damit du beide Halbwellen messen kannst.
Den Stromtrafo möchte ich aber schon beibehalten, weil ich Netztrennung
haben möchte.
Dann wirst du aber wohl eine falsche Anzeige bei so Lasten wie: "60W Gluehlampe und 1N5407 in Reihe" kriegen. Oder kann das Dingens auch DC?
Würde es Sinn haben, den Stromtrafo
Ausgang auf VREF/2 zu legen und dann mit dem ADC schnell genug
abzutasten? Welche Abtast Rate würde hier genügen?
Wahrscheinlich so um 1 oder ein paar Khz 'rum wuerd' ich mal mutmassen.
Nachdem du kein Geld zurueckkriegst, wenn der µC sich langweilt, weil er
fertig ist mit wurzelziehen etc., halt alles was geht. Ja, irgendwie
musst du den ADC Eingang dabei auf Vref/2 legen, damit du beide
Halbwellen messen kannst.
Das sollte der AVR bei 16MHz schaffen. Naja, das wird dann Beschäftigung damit bald klarstellen.
Den Stromtrafo möchte ich aber schon beibehalten, weil ich Netztrennung
haben möchte.
Dann wirst du aber wohl eine falsche Anzeige bei so Lasten wie: "60W
Gluehlampe und 1N5407 in Reihe" kriegen. Oder kann das Dingens auch DC?
Nein. Hmmm... daran habe ich nicht gedacht. Da wäre ein Shunt in der Tat besser. Netztrennung wäre schon wünschenswert. Ich könnte allerdings Shunt und extra ADC mittels ADUM14xx Koppler vom Rest der Elektronik trennen.
Den Design Kriechfaktor wollte ich halt vermeiden - the plot thickens...
Das sollte der AVR bei 16MHz schaffen. Naja, das wird dann Beschäftigung
damit bald klarstellen.
Ja, das ist nicht ganz ausgeschlossen - ich hatte da mal was vor 'n paar
Jahren gebastelt:
Beitrag "Re: "LED-Spectrumanalyzer"software ohne Fouriertransformation"
Gruss
WK
Danke. Ich werde Deine Beiträge in der Link durchgehen.
Hm. Danke. An Hallsensor dachte ich bis jetzt nicht. Werde mich
gescheit
machen.
Ich schlag mal ACS758 vor.
Dankeschön. Ich habe das Datenblatt durchgeflogen. Beim 50 Typ bekomme ich dann 40mV per A. Mein "Vollausschlag" der Anzeige soll 5A sein. Das würde bedeuten, daß ich dann +/-200mV bekomme. Das wäre günstig. Messtechnisch scheint das eine gute Lösung sein. Bandbreite ist auch OK. Wegen der DC Kopplung wäre hier wahrscheinlich ein Differenzeingang ADC hier anzuraten, weil die Ruheausgangsspannung Vcc/2 beträgt. Man müsste möglicherweise nachdenken, wie man am Besten die Nullung von thermischer Offset vornimmt. C-Kopplung ist da ein Nachteil, weil man dann Probleme mit unsymmetrischen Lasten wie die erwähnte Lampe mit Dioden Halbwellengleichrichtung, hat.
Der 50A Typ dürfte auch wegen des Crest Faktors optimal sein, da SMPS oder Gleichrichter Lasten bestimmt ziemlich hohe Spitzenströme ziehen.
Kleine Offset Driften könnte man vor dem Einschalten des Messtroms durch einen Drucktaster kompensieren, der dann in der FW die Anzeigedrift ausnullt, wenn es notwendig ist.
Mir gefällt das Konzept immer mehr. Das wäre relativ einfach in FW und HW umzusetzen. Da ich das schon eingebaute DVM Panelmeter weiterverwenden möchte, kann PWM DC vom uC das DPM ansteuern.
Du hast ja gesehen, dass es die Dinger unipolar und bipolar gibt.
Und wie beim Stromwandler musst du den Einbauort gut wählen, sonst misst
der auch noch das Streufeld des Trafos.
Ich bezog mich wegen der Wechselspannung auf die bipolare (B) Version.
Gut, mich wegen der Streufelder zu erinnern. Ich werde das testen müssen. Vielleicht gibt es da neben Abstand und Ort vom Stelltrafo auch eine optimale Orientierung, so wie man es früher mit Röhren NF Projekten gemacht hat. Notfalls mit Mu-Metall Blechen abschirmen. Mit dem Oszilloskop müsste man die optimale Orientierung eigentlich ermitteln können.
der AD736 hat einen Crestfaktor von maximal 5. Im Vergleich zu einen Dreheisenmesswerk ist das nicht so dolle.
Bei den Spitzenströmen eines Brückengleichrichters mit Ladeelcos wird der tatsächliche Effektivwert schon merklich von dem angezeigten Effektivwert abweichen.
HP hat mal vor Jahren ein True RMS NF-Voltmeter vertrieben,welches mit einen Thermokreuz gearbeitet hatte und Crestfaktoren von über 10 erreicht hat.
der AD736 hat einen Crestfaktor von maximal 5. Im Vergleich zu
einen
Dreheisenmesswerk ist das nicht so dolle.
Ja. Das stört mich auch.
Bei den Spitzenströmen eines Brückengleichrichters mit Ladeelcos wird
der tatsächliche Effektivwert schon merklich von dem angezeigten
Effektivwert abweichen.
Bei einem CF von 5 wären 25A Spitzenströme ungefähr als Grenze zu
HP hat mal vor Jahren ein True RMS NF-Voltmeter vertrieben,welches mit
einen Thermokreuz gearbeitet hatte und Crestfaktoren von über 10
erreicht hat.
Ja, das gute alte HP3400A. Das habe ich.
Vielleicht wäre ein Thermokreuz ja eine Lösung.
Daran dachte ich auch schon. Aber die sind nicht gerade Populär und sonst extrem teuer. Ein Bolometer wäre natürlich auch eine Möglichkeit. Andrerseits wäre Hinzes Vorschlag bzgl. ACS758B auch attraktiv mit 50A Messbereich. Der Rest wäre dann FW. Man sollte meinen, dies könnte potenziell auch gut funktionieren. Solange der ADC die Signale schnell genug abtasten kann, so dass nicht Spitzenwerte vermisst werden. Natürlich müssen dann auch die Berechnungen schnell genug erfolgen. Ich dachte auch schon an den Einsatz eines Stromzähler ICs. Aber die sind auch relativ anspruchsvoll, was Entwicklungsaufwand betrifft.
Moin,
kleine Anmerkung: Das hp 3400 hat eine untere Grenzfrequenz, es trennt also den Gleichanteil einer Messgröße ab. Der Begriff TRMS bedeutet hier also nur, dass die Kurvenform (ohne Gleichanteil) bis zur CF-Grenze korrekt dagestellt wird.
Daran dachte ich auch schon. Aber die sind nicht gerade Populär und
sonst extrem teuer. Ein Bolometer wäre natürlich auch eine Möglichkeit.
Gibt es nicht die Möglichkeit einen von den Abmessungen möglichst kleinen Widerstand auf einen Temperaturfühler zu kleben und damit ein Thermokreuz aufzubauen? Es geht hier ja nur um NF.
In den UKW Berichten gab es doch mal vor Jahrzehnten Bauanleitungen für ein HF-Leistungsmessgerät, welches dieses Verfahren nutzte. Es nutzte zur Temperaturkompensation 2 solcher Wandler in einer selbstkompensierenden Brückenschaltung
Messung bis DC wäre dann auch möglich, und der Crestfaktor wäre sehr viel höher.
Letztlich sind alle Möglichkeitne obne bereits genannt.
Gerhard muss sich halt Entscheiden, ob im AD636 / 736 genügen mit 0.5..1% Genauigkeit,
oder ob Over-engeneering für ggfs. so gut wie nie vorkommenden Crestfaktoren von 100 mit Bandbreite DC...1 MHz vorzusehen sind - und man das zu Tode diskutiert.
Kurz: einfach mal aufbauen, und schauen ob es die Anwendung erfüllt.
Wenn nicht, dann nachbessern.
Das hp 3400 hat eine untere Grenzfrequenz, es trennt
also den Gleichanteil einer Messgröße ab. Der Begriff TRMS bedeutet hier
also nur, dass die Kurvenform (ohne Gleichanteil) bis zur CF-Grenze
korrekt dagestellt wird.
Korrekt, aber Abhilfe:
Kann man durch Abändern des Videoverstärkers im HP3400A ändern bis DC -- aber dann kann man das Gerät auch gleich neu aufbauen.
Jim Williams hat ja seinen HP3400A Nachbau in der App-Note sehr schön dargestellt.
