Gleichrichten im mV Bereich

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    • Gleichrichten im mV Bereich

      Hi,

      für ein aktuelles Projekt muss ich den Strom (bei 230V AC max 16A) messen. Da wir in anderen Bereichen ja schon Messwandler einsetzen, hab ich auch hier an einen gedacht. Normaler Weise wandeln Messwandler Strom in Strom also z.B. 400A/5A.
      Es gibt aber auch Wandler die Sekundär eine Spannung ausgeben. Das Beste was ich jetzt zum Testen gefunden hatte war 20A/100mV. Da tut sich schon das erste Problem auf da es durch Induktion schon Störungen im 1mV Bereich gibt. Nach einem Test mit dem Oszi hab ich jetzt festgestellt das man ab ~ 100W bis 200W einen Wert bekommt mit dem man arbeiten könnte. Wichtig ist noch zu wissen: ich benötige hier für keine exakte saubere Messung sondern eher eine Schaltschwelle. Es wäre also egal ob er nun intern rechnerisch auf 250W kommt in der Realität aber nur 200W dran hängen. Lange rede, kurzer Sinn. Mein Problem ist nun, wie der Titel schon sagt, die Ausgangsspannung ist Wechselspannung. Zum Auswerten am ADC brauch ich aber eine DC Spannung.

      1.) bekommt man es hin eine Spannung im Bereich 4-10mV AC ind DC umzuwandlen - und danach auch sauber?
      2.) wäre es sinnvoll die Spannung (vor bzw nach dem Gleichrichten) zu erhöhen - ich kann ja bei 5V nur in 4,88mV Schritten messen, korrekt?
      3.) gibt es da irgendwelche Bausätze (pol..., Conr...) die man in dem Bereich zum Gleichrichten und Glätten benutzen kann - habe bisher nix gefunden.
      3.) denk ich gerade um zu viele Ecken und es gäbe eine viel einfachere Lösung?`


      Jetzt schon Danke für alle Tips.
    • ftelektro wrote:

      Strommessschaltung:Stromwandler_Verstaerker.png
      Oft reichen auch 4Schottkydioden und der Bürdewiderstand.Dieser ist nach dem Gleichrichter einzufügen.
      Ist der Bürdewiderstand zB.1000Ohm und das Wandlerverhältniss ist 1000:1,dann sind 1Amp = 1V dc
      du schreibst A = V . heißt das ich bräuchte für deine Schaltung eine Wandler A/A ?


      Mitch64 wrote:

      Man kann mit Operationsverstärker und Dioden einen aktiven Gleichrichter bauen.
      Bedeutet, die Schleusenspannung der Diode wird durch den OP eliminiert
      Damit kann man dann auch sehr kleine Spannungen gleichrichten.

      z.B. hier.
      Gefällt mir an sich ganz gut. Da bleibt aber mein Problem das meine Spannung insgesmamt zu niedrig ist oder?
    • s. Hier
      funduino.de/nr-41-stromstaerkesensor-arduino

      Ohne den halleffektsensor geht's auch mit Low oder high-side current monitors via shunt.

      Jeder avr kann dann die Wechselspannung digitalisieren (s. Arduino Code).

      Gibt's auch bascom Code dafür (musst aber suchen, auch bei Mcs.)
      Es gibt auch fertige mv gleichrichter Ics. Vielleicht finde ich den noch, sehr lange nicht benutzt (ich meine es ist ein Max.... Typ.
      a_34_6e2607ba
    • elektron wrote:

      s. Hier
      funduino.de/nr-41-stromstaerkesensor-arduino

      Ohne den halleffektsensor geht's auch mit Low oder high-side current monitors via shunt.

      Jeder avr kann dann die Wechselspannung digitalisieren (s. Arduino Code).

      Gibt's auch bascom Code dafür (musst aber suchen, auch bei Mcs.)
      Es gibt auch fertige mv gleichrichter Ics. Vielleicht finde ich den noch, sehr lange nicht benutzt (ich meine es ist ein Max.... Typ.
      a_34_6e2607ba
      a_42_02cc30b2 a_42_02cc30b2 a_42_02cc30b2 das geht in die richtige Richtung.

      Jetzt muss ich blos schauen wie ich das mit dem shunt hinbekomm. Weil ein Hallsensor in nem Verteilerschrank wird nix werden :D

      The post was edited 1 time, last by darasol ().

    • Ich finde das etwas gefährlich.
      Spannung 230 Volt und da einen Shunt rein machen?

      Solltest besser bei dem ursprünglich (Post #1) Sensor bleiben und das über einen aktiven Gleichrichter lösen.
      Der OP kann auch zusätzlich verstärken.
      Oft sind aber auch 2 in einem 8-Pol DIL-Gehäuse.
      Ein OP verstärkt die kleine Wechselspannung, der 2. fungiert als Gleichrichter.

      So hast du auf jeden Fall die galvanische Trennung zum 230V-Netz, was ich dir ans Herz legen würde!
    • @darasol, bei 500A/230V würde ich auf jeden Fall vermeiden den Strom
      über Shunt messen zu wollen, dafür gibt es passende Stromwandler für die
      Montage auf Stromschienen.

      Bei 500A sind brauchbare Shunts gewaltige klopper die auch gut gekühlt werden wollen.

      Vorteil der Stromwandler ist neben der Netztrennung auch das sie so gut wie
      keine Verluste haben. Ist also schon alles erfunden. :)

      Das Messen selber ist mit einem Stromwandler dann auch relativ einfach.
      Schau dich da mal bei openenergymonitor.org/ um, die haben das
      schon gelöst.

      Hier wiki.openenergymonitor.org/ind…:EmonP_V1.5_sch_white.png
      ist auch der Plan zu sehen wie die Stromwandler dann an den AVR kommen
      (CT1 und CT2), ganz ohne Gleichrichten und OPV zauber. ;)

      Gruß
    • BenniBastel wrote:

      @darasol, bei 500A/230V würde ich auf jeden Fall vermeiden den Strom
      über Shunt messen zu wollen, dafür gibt es passende Stromwandler für die
      Montage auf Stromschienen.

      Bei 500A sind brauchbare Shunts gewaltige klopper die auch gut gekühlt werden wollen.

      Vorteil der Stromwandler ist neben der Netztrennung auch das sie so gut wie
      keine Verluste haben. Ist also schon alles erfunden. :)

      Das Messen selber ist mit einem Stromwandler dann auch relativ einfach.
      Schau dich da mal bei openenergymonitor.org/ um, die haben das
      schon gelöst.

      Hier wiki.openenergymonitor.org/ind…:EmonP_V1.5_sch_white.png
      ist auch der Plan zu sehen wie die Stromwandler dann an den AVR kommen
      (CT1 und CT2), ganz ohne Gleichrichten und OPV zauber. ;)

      Gruß
      Danke. Ich hab jetzt auch einen Wandler gefunden der bei 30A dann 1000mV hat. Das ist schon deutlich besser. Werd mir die Schaltung mal anschauen.

      Das was du sagst ohne Gleichrichter, ist in dem Fall logisch weil die eben Wandler Strom/Strom nutzen. Laut chaltplan geht es direkt nach der Schaltung direkt auf den AVR. Kann der AVR kleine Ströme direkt messen?

      elektron wrote:

      vielleicht schaut ihr euch den ICS Hall-Stromsensor aus meinem ersten Post mal genauer an.
      Das ist ein IC der galvanisch trennt.
      Natürlich kann man's auch mit nem Trafo machen ("Stromwandler").
      Auch den hab ich mir bestellt. Wenn es mit dem Hallsensor funktioniert, wäre das sicher 1. Wahl. Die Frage ist wie gesagt nur wie sich das Teil in nem Schaltschrank verhält. Ich habe vor alles in ein 2 TE Hutschienengehäuse zu packen. Man müsste dann einfach, welche auswirkung ein Leitungsschutzschalter direkt daneben hätte z.B.

      The post was edited 1 time, last by darasol ().

    • Der Hall-Stromsensor unterscheidet sich vom "Stromwandler" dadurch, dass die Sekundär-Spule durch die vom stromführenden Draht isolierte einlagige Hall-Schicht ersetzt ist.
      Insofern würde ich erwarten, dass externe induzierte H-Feld Störungen geringer sind.
      Allerdings ist der Hall-Sensor ein Magnetfeldsensor. (Ich benutze die empfindlichste Variante der ICSs als Magnetfeldsensor (mit sehr hoher Signalverstärkung)).
      Mit einem drumgelegten Eisenblech ließe sich das "elinimieren". (Bei Pololu gibt es Kurven über die H-Empfindlichkeit). Da das Feld aber bei fester Lage des Sensors konstant ist, stört es Wechselstrommessung nicht.
      Falls der Schutzschalter ein "merkliches" H-Feld ausstößt, ließe sich das wohl durch geeignete relative Lage des Sensors minimieren. Ansonsten in eine Lage Eisenblech (nicht Edelstahl :) ) einpacken.
    • Also jetzt mal zusammenfassend - was ist geklärt was wäre noch offen:

      1.) Die Variante mit den Hallsensoren ist klar. Klingt auch gut und wird auch die Lösung sein wenn es Störungsfrei funktioniert (evntl auch mit besserer Abschirmung etc <- anderes Thema) ; abgehakt

      2.) Messwandler, Stromwandler mit Durchfluss: Klar ist, dass das Verhältniss stimmen muss. Oder einfacher gesagt: Sekundär muss ein Wert stehen der auch "Messbar" bzw "Verarbeitbar" ist. Klar.
      Was mir jetzt weiterhin nicht klar ist: Es gibt dabei 2 Verschiendene Varianten: Wandler I/U und wanlder I/I. Habe ich sekundär eine Spannung egal ob AC oder DC lässt sich das auch relativ einfach weiter verarbeiten bzw wir haben ja schon Lösungen (siehe ggf Gleichrichten) ABER wie ist das nun mit Wandlern die Sekundär NUR den Strom verändern? Speziell jetzt in Bezug auf den Beitrag von BenniBastel. Laut der Website wird für die Schaltung die in seinem genannten Projekt der Wandler 100A SCT-013-000 CT verwendet. Jetzt mal ohne Berücksichtigung ob die Werte sinnig sind oder nicht, aber fakt ist das der Wandler laut Herstellerangaben sekundär einen Strom ausgibt. Mir fehlen jetzt ehrlich gesagt die Kenntnisse um genau sagen zu können was die Schaltung bewirkt. Für mich bleibt die Frage bestehen welche Wert wird dabei am AVR gemessen? Weil weiterhin die Frage: kann der AVR auch direkt kleine Ströme am ADC messen oder nur Spannungen?
      Schaltung habe ich angehängt. Vieleicht fangen wir damit mal an. Was bewirkt bzw macht diese Schaltung.Ist doch Eigentlich nur ein Spannungsteiler oder? Nochmal zur Info: an der 3,5 Klinke kommt ein Wandler zum Einsatz der NUR den Strom verändert NICHT aber die Spannung. Was kommt da am A1 raus/an? Vieleicht auch mal Verständnishalber: Welche Spannung habe ich bei einen I/I Wandler an der Sekundärseite? Oder ändert sich die Spannung im gleichen Verhältnis wie der Strom bei nicht kurzgeschlossenem Wandler.

      Hier nochmal der Link zum Kompletten: wiki.openenergymonitor.org/images/EmonP_V1.5_sch_white.png

      Die Fragen nochmal schnell zusammengefasst:
      - Kann der AVR Ströme direkt messen?
      - Kann der AVR auch AC Spannungen am ADC Messen?
      Files
      • Unbenannt-1.jpg

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      The post was edited 10 times, last by darasol ().

    • Lässt mir jetzt absolut keine Ruhe mehr das Thema. Ich überleg gerade Fieberhaft wie ich meine Frage so formulier das es verständlich ist.

      Nochmal zu der Geschichte von BenniBastel.
      Die Verwenden einen Wandler mit den Daten:
      Primar: 0 -100A
      Sekundär: 0-50mA

      Dazu jetzt ein Rechenbeispiel was der Wandler in der Theorie macht (korrigiert mich wenn ich da einen Denkfehler habe)

      Ich habe ein Gerät angeschlossen mit:
      Primär: 100A bei 230V AC!
      Sekundär: 50mA bei 115mV AC!

      oder:
      gerät angeschlossen mit:
      Primär: 10A bei 230V AC!
      Sekundär: 5mA bei 115mV AC!

      Heißt im Klartext: Meine Spannung ändert sich nicht und bleibt AC. Spannungsteiler hin oder her. Was zur Hölle messen die da. Zum einen ändert sich nur der Strom und zum anderen bleibt es eine AC Spannung. Heißt der AVR MUSS sowohl AC Spannung am Eingang verkraften als auch Strom messen könne. Anderst macht das doch keinen Sinn???



    • Moin :)

      Wen Du dir mal auf der von Dir verlinkten Seite den Schaltplan zum Stromwandler anschaust, da gibt es 2 Typen "Current Output Type" und "Voltage Output Type" und wen wir mal den TVS ignorieren...

      Es brauch also nur ein Widerstand parallel zur Primärwicklung. Um korrekt zu sein, ist das ein Bürden widerstand. Das ist also das was wir brauchen am ende, wir wollen ja nur eine Spannun messen, was anderes kann ja der AVR auch nicht.

      Dein Denkfehler ist wahrscheinlich das Du den Bürden Widerstand übersehen hast. ;)

      Um es einfach auf den Schaltplan um zu deuten geht es biss zum 22 Ohm R28 als Strom, danach als Spannung zum AVR. (Achtung, im Plan sind 2 x 22 Ohm eingezeichnet, das sind aber nur verschiedene Bauformen!)

      Zu der Schaltung und Messung:

      Die beiden Rs R25,R27 bilden einen Spannungsteiler VCC/2 und das nehmen wir jetzt auch als Bezugspunkt für unsere Messungen.

      Das Messen selber ist jetzt auch relativ einfach, wir machen meinetwegen in 20ms(1 vollen Sinus von 50Hz) 20 Messungen und speichern Max/Min werte und am ende der 20ms bilden wir die Differenz von Min und Max. Das jetzt noch mit der Auflösung vom ADC und Referenz zusammen rechnen, schon haben wir den Strom.

      R3 und D1 sind nur zum Schutz für den AVR, die spielen so zu sagen erst mal keine rolle zur eigentlichen Schaltung.
    • Danke für die Antwort. Ja ist mir jetzt schon klarer und ja das mit den 2 unterscheidlichen Typen habe gesehen. Wenn du aber schaust werde da verschiedene Wandler angeboten. Also 1x mit Strom Primär und 1x mit Spannung Sekundär. Das alle beides Können glaube ich nicht oder ist das so? Weil laut den Website soll der mit hinten 000 (SC-13-000) verwendet werden. Und laut der Tabelle unten gibt der einen Strom und keine Spannung aus? Um genau zu sein ist es der einzige der KEINE Spannung ausgibt. Aber genau der soll verwendet werden? Darum bin ich etwas irriert.

      Ich akzeptier ja jetzt das es so funktioniert. Aber es bleibt ja eine AC Spannung oder? geht da nix kaputt?

      Edit: oder wird es so gemacht das ich zwar noch eine Wechselspannung habe aber nicht mehr im negativ bereich. Das meine Mitte Quasi bei 2,5V liegt und nicht bei 0V?

      The post was edited 1 time, last by darasol ().