Forum: Analoge Elektronik und Schaltungstechnik Neuartiger Tastkopf misst Strom in Leiterbahnen


von Urlauber (Gast)


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Hallo,

hat dieses Ding vielleicht schon wer im Einsatz?

http://www.tti-test.com/go/iprober/index.htm

Kann man damit wirklich halbwegs genau messen,
oder ist es wohl eher dazu gedacht, sich nur die Signalform anzusehen?
Ich meine den "Track" Mode, der "Toroid" Mode dürfte wie bei einer 
normalen Stromzange funktionieren.

Preis ist auch angemessen (600 Euro) ...

lg

von Tony R. (tony)


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So wie ich das verstehe, ist ein E-Feldsensor in dem Tastkopf. Also wird 
die Messung so genau, wie das E-Feld gemessen werden kann.
Bei 600€ darf man davon ausgehen, dass es auch einigermaßen was taugt.
Interessant wäre, wie nah zwei Leiterbahnen bei einander liegen dürfen 
und wie stark sie sich gegenseitig beeinflussen.

von Urlauber (Gast)


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Hallo

Tajas R. schrieb:
> So wie ich das verstehe, ist ein E-Feldsensor in dem Tastkopf. Also wird
> die Messung so genau, wie das E-Feld gemessen werden kann.
> Bei 600€ darf man davon ausgehen, dass es auch einigermaßen was taugt.
> Interessant wäre, wie nah zwei Leiterbahnen bei einander liegen dürfen
> und wie stark sie sich gegenseitig beeinflussen.

ja, die Messung wird nicht nur von Nachbar,
sondern auch von in Zwischenlagen darunterliegenden Leiterbahnen,
Magnetfeldern von nahen Trafos, Erdmagnetfeld, ... beeinflusst.

Man kann (muss) den Tastkopf auch vorher kalibrieren,
ob da wohl als Zubehör eine Packung Beruhigungspillen mitgeliefert wird 
;-)

lg

von Purzel H. (hacky)


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Naja. Man kann einen Ferrittoroid aufschneiden und die Feldform von 
Tracks extrapolieren. Der Kopf wird fuer eine bestimmte Geometrie 
optimal sein und darunter und darueber suboptimal. Die Bandbreite von 
5MHz ist nicht ganz der Hammer.

von mein Gott (Gast)


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Tajas R. schrieb:
> Bei 600€ darf man davon ausgehen, dass es auch einigermaßen was taugt.

Das sage ich meinen Kunden auch immer.

von Wolfgang H. (Gast)


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Hi, Tajas,

"The I-prober 520 uses the well established principle of a fluxgate 
magnetometer to measure field."

Die Förster-Sonde war erste Wahl, wenn es um die Messung schwacher 
magnetischer Felder ging. ("Fluxgate" haben es die genannt, die sein 
Patent nutzen wollten ohne Namen des Erfinders.)
Die Förster-Sonde wird auch als Kompass verwendet.
Die Leseköpfe in Festplatten können das heute aber noch besser, noch 
empfindlicher - und mit weniger Aufwand.

Deshalb vermute ich, der vorgestellte Tastkopf beruht auf einer 
Umgehungserfindung. Wo diese Firma auf einer Messe ausstellt, da wirst 
deren Konkurrenten in der Nähe finden und vergleichen können.

Ich wundere mich ein wenig, dass die Kombination von H- und 
E-Feldmessung nicht realisiert wurde. Denn die ermöglicht, nicht nur die 
Stärke des Stroms zu messen, sondern auch die Richtung.

Ciao
Wolfgang Horn

von Johannes E. (cpt_nemo)


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Wolfgang Horn schrieb:
> Ich wundere mich ein wenig, dass die Kombination von H- und
> E-Feldmessung nicht realisiert wurde. Denn die ermöglicht, nicht nur die
> Stärke des Stroms zu messen, sondern auch die Richtung.

Das verstehe ich nicht. Das H-Feld hängt doch von der Stromrichtung ab, 
man kann also schon die Richtung bestimmen. Man muss dazu natürlich die 
Richtung des H-Feldes messen können.

Wenn in einer Leitung ein Strom fließt, ist der Spannungsabfall an der 
Leitung doch annähernd 0V, zumindest bei eher kleinen Frequenzen. Es 
entsteht also so gut wie kein E-Feld, das von der Stromstärke bzw. 
Stromrichtung abhängt. Das E-Feld liegt doch zwischen den Leitungen und 
ist proportional zur Potentialdifferenz dieser Leitungen.

von Wolfgang H. (Gast)


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Hi, Johannes,

> Das verstehe ich nicht. Das H-Feld hängt doch von der Stromrichtung ab,
> man kann also schon die Richtung bestimmen. Man muss dazu natürlich die
> Richtung des H-Feldes messen können.

Hihi, genau das ist ja der Knackpunkt!
Wenn Du eine Spule über den zu messenden Leiter hältst und horizontal um 
180° drehst, dann misst Du immer noch denselben Wechselstrom, nur dessen 
Phase ist um 180° gedreht.
Käme die Erregung aus einem Netzwerktester, und an der Messspule hinge 
dessen Eingangskanal, wäre das kein Problem. Der bestimmt Dämpfung und 
Phasenlage - und Du weißt, in welche Richtung der zu messende Strom 
floss.

Anders ist das, wenn Du mit einem Tastkopf in ein Gerät hinein gehst und 
Vorkenntnis von Signalfrequenz und dessen Phasenlage.

Dann hilft Dir die Bestimmung der Richtung des Poyntingvektors durch 
gleichzeitige Messung von E- und H-Feld.
Funkamateure machen das beim Foxhunting. Ein üblicher 80m-Peiler hat:
1. Eine Ferritantenne. Deren Richtdiagramm ist die liegende Acht, die 
Peilung also doppeldeutig.
2. Eine Stabantenne, deren Signal auf das der Ferritantenne addiert 
wird. Idealerweise dieselbe Spannung. So wird aus der liegenden Acht 
eine eindeutige Kardioide.


Ciao
Wolfgang Horn

von Klaus (Gast)


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Wolfgang Horn schrieb:
> Hihi, genau das ist ja der Knackpunkt!
> Wenn Du eine Spule über den zu messenden Leiter hältst und horizontal um
> 180° drehst, dann misst Du immer noch denselben Wechselstrom, nur dessen
> Phase ist um 180° gedreht.

Die Bandbreite wird von DC bis 5MHz angegeben, es kann also keine 
Spule sein.

Current Range: ±10mA to ±10A (DC + peak) klingt schon nett, selbst bei 
Accuracy and Linearity: ±5%

Das ist immer noch besser als auftrennen und Shunt einfügen.

MfG Klaus

von Wolfgang H. (Gast)


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Hi, Klaus,

> Das ist immer noch besser als auftrennen und Shunt einfügen.
Klar.

> Die Bandbreite wird von DC bis 5MHz angegeben, es kann also keine
> Spule sein.
Das Datenblatt nennt das "Fluxgate"-Prinzip. Nähere Informationen bei 
wiki, bei Institut Dr. Förster oder bei KVH, einem Hersteller von 
Fluxgate-Kompassen.

Ciao
Wolfgang Horn

von Urlauber (Gast)


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Hallo Klaus,

Klaus schrieb:
> Current Range: ±10mA to ±10A (DC + peak) klingt schon nett, selbst bei
> Accuracy and Linearity: ±5%

das gilt leider nur für den "Toroid" Mode,
für den "Track" Mode ist es nur "Adjustable to 1A per Volt ..."

Das hängt also komplett von der Kalibration ab.
In der Anschluss Box befindet sich rechts vorne ein Loch,
wahrscheinlich wird hier der Tastkopf zur Kalibration "eingeführt".

Wäre es bei diesem Konzept nicht vorteilhaft,
einen Differenztastkopf zu entwickeln,
damit könnte man einige Störquellen wohl relativ einfach kompensieren?

lg

von Klaus (Gast)


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Ich habe gerade auf "bestellen" geklickt. Ich werde berichten, wenn 
ich's habe.

MfG Klaus

von Johannes E. (cpt_nemo)


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Wolfgang Horn schrieb:
>> Das verstehe ich nicht. Das H-Feld hängt doch von der Stromrichtung ab,
>> man kann also schon die Richtung bestimmen. Man muss dazu natürlich die
>> Richtung des H-Feldes messen können.
>
> Hihi, genau das ist ja der Knackpunkt!
> Wenn Du eine Spule über den zu messenden Leiter hältst und horizontal um
> 180° drehst, dann misst Du immer noch denselben Wechselstrom, nur dessen
> Phase ist um 180° gedreht.

Vermutlich wird auf der Sonde ein Pfeil drauf sein, der anzeigt, welche 
Richtung die "positive" ist. Wenn das Signal am Oszi positiv ist, fließt 
der Strom in Pfeilrichtung. Ich sehe da kein Problem.

Wenn da auch noch eine E-Feld-Sonde dran wäre, dann bringt das doch auch 
keinen Vorteil, weil dieses dann auch andersrum gemessen wird, wenn man 
die Sonde dreht.

Und wenn man eine Ground-Plane unter der Leitung hat, dann ist annähernd 
das komplette E-Feld zwischen Leiterbahn und Ground-Plane, also 
innerhalb der Platine. Da bringt die E-Feld-Sonde auch nicht viel.

Oder möchtest du die Richtung der Leistung messen, also U*I? Das geht 
relativ einfach mit einem zusätzlichen Tastkopf, mit dem man die 
Spannung misst. Wenn dann Strom und Spannung in Phase sind, fließt die 
Leistung in Pfeilrichtung, ansonsten in die andere Richtung.

von Wolfgang H. (Gast)


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Ach, Johannes,

> Vermutlich wird auf der Sonde ein Pfeil drauf sein, der anzeigt, welche
> Richtung die "positive" ist. Wenn das Signal am Oszi positiv ist, fließt
> der Strom in Pfeilrichtung. Ich sehe da kein Problem.
Schon. Aber pi später sind die Verhältnisse genau umgekehrt.

Lösen kannst Du diese Doppeldeutigkeit, wenn Du die Phase kennst - oder 
misst.

> Wenn da auch noch eine E-Feld-Sonde dran wäre, dann bringt das doch auch
> keinen Vorteil, weil dieses dann auch andersrum gemessen wird, wenn man
> die Sonde dreht.
Schau noch mal in Dein Skript von der Vorlesung mit dem Poynting-Vektor. 
Oder in das von der Vorlesung über die Maxwellschen Gleichungen.

Oder nimm Dir die Schaltung einer SWR-Brücke mit Richtkoppler vor.

> Und wenn man eine Ground-Plane unter der Leitung hat, dann ist annähernd
> das komplette E-Feld zwischen Leiterbahn und Ground-Plane, also
> innerhalb der Platine. Da bringt die E-Feld-Sonde auch nicht viel.

Den vollen Spannungshub hast Du auch an der Oberfläche.

> Oder möchtest du die Richtung der Leistung messen, also U*I? Das geht
> relativ einfach mit einem zusätzlichen Tastkopf, mit dem man die
> Spannung misst.

Oh, dann stimmen wir das doch übereib. Allerdings nicht mit einem 
Tastkopf, der in Kontakt gerät mit der Leiterbahn, sondern von dieser 
isoliert ist.

Ciao
Wolfgang Horn

von Johannes E. (cpt_nemo)


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Hallo Wolfgang,

Wolfgang Horn schrieb:
> Ach, Johannes,
>
>> Vermutlich wird auf der Sonde ein Pfeil drauf sein, der anzeigt, welche
>> Richtung die "positive" ist. Wenn das Signal am Oszi positiv ist, fließt
>> der Strom in Pfeilrichtung. Ich sehe da kein Problem.
> Schon. Aber pi später sind die Verhältnisse genau umgekehrt.

Das ist doch bei Wechselstrom normal. Man sieht den Momentanwert des 
Stroms.

> Lösen kannst Du diese Doppeldeutigkeit, wenn Du die Phase kennst - oder
> misst.

Die Phase ist ja nur interessant, wenn man irgend eine Bezugsgröße hat. 
Wenn man einfach nur einen Wechselstrom misst, dann ist die Phase egal 
bzw. sie liefert keine Information.

Wenn man die Phasenlage des Strom im Vergleich zu einem anderen Signal 
wissen will, dann muss man dieses andere Signal auch messen und kann die 
Phase vergleichen.

>> Wenn da auch noch eine E-Feld-Sonde dran wäre, dann bringt das doch auch
>> keinen Vorteil, weil dieses dann auch andersrum gemessen wird, wenn man
>> die Sonde dreht.
> Schau noch mal in Dein Skript von der Vorlesung mit dem Poynting-Vektor.
> Oder in das von der Vorlesung über die Maxwellschen Gleichungen.
> Oder nimm Dir die Schaltung einer SWR-Brücke mit Richtkoppler vor.

Es geht hier darum, den Strom in einem Leiter zu messen. Oder möchtest 
du damit etwa die Ausbreitungsrichtung von EM-Wellen messen???

>> Und wenn man eine Ground-Plane unter der Leitung hat, dann ist annähernd
>> das komplette E-Feld zwischen Leiterbahn und Ground-Plane, also
>> innerhalb der Platine. Da bringt die E-Feld-Sonde auch nicht viel.
>
> Den vollen Spannungshub hast Du auch an der Oberfläche.

Ich habe den Eindruck, dass du hier ein paar Begriffe durcheinander 
bringst. Wenn man an der Leiteroberfläche einen Spannungshub hat, dann 
bedeutet das nicht, dass hier auch ein E-Feld ist, das dazu proportional 
ist und für eine Spannungsmessung taugt. Das E-Feld hat man in der Regel 
zwischen zwei Leitern mit unterschiedlichem Potential. Wenn man das 
E-Feld an der Platinenoberfläche misst, kann das E-Feld nach unten zur 
MasseLeitung vollig anders aussehen.

>> Oder möchtest du die Richtung der Leistung messen, also U*I? Das geht
>> relativ einfach mit einem zusätzlichen Tastkopf, mit dem man die
>> Spannung misst.
>
> Oh, dann stimmen wir das doch übereib. Allerdings nicht mit einem
> Tastkopf, der in Kontakt gerät mit der Leiterbahn, sondern von dieser
> isoliert ist.

Irgendwie macht es dir wohl Spaß, deine Gedanken so zu beschreiben, dass 
niemand versteht, wie du es meinst.
Du sagst Strom, meinst aber Leistung; dann willst du ein E-Feld messen, 
meinst aber die Spannung an der Oberfläche.

Ich habe immer noch nicht verstanden, was du damit eigentlich messen 
möchtest bzw. was du damit sagen willst. Das macht es relativ schwierig, 
eine sinnvolle Diskussion zu führen, obwohl es durchaus ein 
interessantes Thema ist.

von Günter R. (guenter-dl7la) Benutzerseite


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neuartig? vgl. HP547A Current Tracer

von Daniel H. (Firma: keine) (commander)


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Gut, dass wir das nach 9 Monaten geklärt haben.

von Günter R. (guenter-dl7la) Benutzerseite


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SCNR

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