Hallo zusammen, wir haben auf Arbeit ein LeCroy Oszi und dazu eine Current Probe CP015, bei der ich mich immer wieder frage, wie die diese Leistungsdaten schafft. Ganz trivial scheints ja nicht zu sein, kostet(e) ja auch ein kleines Vermögen. Unsere Zange kann Ströme bis 15A peak messen, feinste Einstellung sind 20mA/div, Bandbreite liegt (glaube ich) bei DC bis 50MHz. Aktuelle Modelle schaffen sogar noch mehr. Vergleichbares haben eigentlich alle großen Hersteller. Ich kann auf kleinster Einstellung noch problemlos 5mA erkennen. Bei AC-Kopplung ist z.B. auch ein Ripple von 10mA bei 5A DC-Strom kein Problem. Die Kombination aus diesen Werten finde ich sehr beeindruckend. Das macht mich natürlich neugierig und vllt. kann man sich eine low-cost Variante mit Einschränkungen auch für zuhause bauen :) Ich hab mich ein bisschen umgeschaut, Wikipedia gibt einen ganz brauchbaren Überblick: http://de.wikipedia.org/wiki/Stromsensor http://en.wikipedia.org/wiki/Test_probe#Oscilloscope_probes Vermtlich wird wie auch schon im zweiten Artikel ganz unten beschrieben eine Kombination aus Current-Transformer und Hallsensor eingesetzt. Transformer für schnelle Änderungen, Hallsensor für DC. Wiki beschränkt sich an der Stelle leider auf zwei, drei Sätze. Den im ersten Artikel beschriebenen Kompensationswandlern fehlts vermutlich wieder an Bandbreite. Steckt tatsächlich rein vom Prinzip nicht mehr dahinter und die Hersteller leisten ganze Arbeit bei der Auslegung, Umsetzung und Abstimmung? Oder ist mir da grundsätzlich was entgangen? So eine Current Probe ist schon ein sehr feines Werkzeug. Der Preis für mich privat leider indiskutabel, ich wäre aber mit deutlichen Abstrichen zufrieden. Eine Bandbreite ab 1..2MHz wäre ok. Der Messbereich darf gerne geteilt sein, z.B. bis 200mA mit 5mA Genauigkeit, bis 5A mit 50mA. Häufige manuelle Kalibrierung fände ich auch voll in Ordnung. Günstigere Zangen (unter 200€) habe ich bis jetzt leider nicht gefunden. Das einzig Kaufbare sind die Stromwandler von LEM und anderen, die reichen allerdings gerade mal in den kHz-Bereich. Ich sehe bei einem Eigenbau momentan das Hauptproblem, Übertragungsfunktion von Transformer und Hall-Sensor aufeinander abzustimmen. Da kann man wahrscheinlich beliebig viel Zeit versenken. Hat schonmal jemand in der Richtung Erfahrungen gesammelt? Oder gibts vielleicht doch schon was Fertiges? Schöne Grüße, Alex
www.ilea.uni-stuttgart.de/dateien/smz/smz200_deu.pdf ist noch relativ preiswert
Danke, die sieht ganz interessant aus. Leider wirds mit niedrigen Strömen schwierig, selbst mit mehrfach gewickelter Leitung. Mir geht es vor allem um die schnelle Messung von kleinen Strömen, z.B. Messung des Ripples von Schaltreglern, ganz aktuell die Stromkurven in einer LED-Matrix, etc.
> Hat schonmal jemand in der Richtung Erfahrungen gesammelt? Oder > gibts vielleicht doch schon was Fertiges? Ich hab zwar auch noch nichts in der Richtung unternommen, aber der Gedanke da mal taetig zu werden verfolgt mich auch schon laenger. Was mir an herkoemmlichen Zangen nicht so gefaellt ist aber das man halt ein Kabel in eine Probe einlegen muss. Ich wollte daher mal ausprobieren was man mit einem MR oder GMR-Kopf aus einer Festplatte erreichen kann. Damit muesste man doch eigentlich Stroeme messen koennen wenn man den Kopf nur auf einer Leiterbahn auflegt. Aber wie man es auch immer macht, ich denke das Problem ist nicht so sehr die absolute Genauigkeit. Es waer mir vollkommen egal ob die Probe vielleicht mal 30% daneben liegt. Wichtiger waere aber eine gute Wiedergabe der Kurvenform, also eine brauchbare Linearitaet. Olaf
Der Ansatz ist auf jeden Fall spannend. Die Messonde I-Prober 520 von TTI kennst du? Ich denke, einen Festplattenkopf auszuwerten ist auch nicht ganz trivial. Und das Ganze dann noch halbwegs robust zu bekommen... die sind halt schon für einen sehr speziellen Zweck optimiert :) Alternativ zum Festplattenkopf gibt es noch die Sensor-ICs von z.B. Allegro Microsystems. Ich hab aber noch nicht geschaut, wie empfindlich die sind. Mir wären +-30% aber doch zu ungenau. Da würde ich im Moment lieber mit dem Einlegen einer Leitung leben.
Alexander v. Grafenstein schrieb: > Steckt tatsächlich rein vom Prinzip nicht mehr dahinter und die > Hersteller leisten ganze Arbeit bei der Auslegung, Umsetzung und > Abstimmung? Oder ist mir da grundsätzlich was entgangen? Im Prinzip ist das schon ao, dass es vor allem auf die Umsetzung ankommt. Bei den alten Tektronix-Stromzangen (AM503 + A6302, A6303) sind die Schaltpläne im Service-Manual abgedruckt; da kann man sich so einiges abgucken. Der Aufwand beginnt schon mit dem Kern für die Zange selber. Das Kern-Material bekommt man als privater Baster nicht so einfach in kleinen Mengen. Soweit ich weiß sind das Schnittband-Kerne, die sehr aufwändig gesägt, poliert und geätzt werden müssen. Die Mechanik ist auch relativ komplex, damit die Zange mit möglichst kleinem Luftspalt geschlossen wird und die Kerne genau übereinander liegen. Die Elektronik dazu ist vermutlich das kleinere Problem; zumindest sollten die notwendigen Bauteile relativ einfach beschaffbar sein.
@ Johannes E. (cpt_nemo) >Kern-Material bekommt man als privater Baster nicht so einfach in >kleinen Mengen. Wahrscheinlich. > Soweit ich weiß sind das Schnittband-Kerne, die sehr >aufwändig gesägt, poliert und geätzt werden müssen. Glaub ich nicht, damit misst du keine 1MHz++ Das sind eher spezielle Ferrite. >Die Mechanik ist auch relativ komplex, damit die Zange mit möglichst >kleinem Luftspalt geschlossen wird und die Kerne genau übereinander >liegen. Für einen einfachen Ansatz kann man einen HF-Stromwandler für kleines Geld kaufen und AC-Messungen bis vielleicht 1MHz machen, ggf. etwas mehr. Wenn man mehrere Shunts umschaltet, kann man große und kleine Ströme messen. Für DC Messungen wird es deutlich aufwändiger. MfG Falk
@cpt_nemo und Falk: ok, danke für die ernüchternden Worte :) Ich hab zwar nicht den Anspruch einer amtlichen Zange, aber DC bis 1MHz hätte ich halt schon ganz gern :-P Wenn DC ein Muss ist, ist wahrscheinlich alles ausser einer einfachen Hallsensor-basierten Lösung schon sehr aufwändig. Damit bin ich aber auf ca. 100kHz beschränkt. Wie verwunderlich, dass es keine günstigen Zangen auf dem Markt gibt, wie ich sie mir Wünsche :-P Wenn ich damit wirklich arbeiten will, ist es vermutlich am sinnvollsten, auf eine gebrauchte Zange z.B. bei Ebay zu warten. Bis jetzt ist mir leider noch nichts über den Weg gelaufen. Das mit dem HF-Wandler werde ich einfach mal ausprobiern. Geht ja schnell und ist bestimmt auch für sich schon spannend :) Wo da dann wohl die untere Grenzfrequenz liegt?
Alexander v. Grafenstein schrieb: > Wenn DC ein Muss ist, ist wahrscheinlich alles ausser einer einfachen > Hallsensor-basierten Lösung schon sehr aufwändig. Damit bin ich aber auf > ca. 100kHz beschränkt. http://www.sensitec.com/index.php?s=3,1,0&p=62 FUnktionieren SEHR gut die Dinger ... zwar keine Strommesszange aber ....
Alexander v. Grafenstein schrieb: > Geht ja > schnell und ist bestimmt auch für sich schon spannend :) Wo da dann wohl > die untere Grenzfrequenz liegt? Ich habe vor Jahren in einem jetzt-will-ich's-aber-mal-wissen - Anfall einen Stromwandler-Übertrager 15x16mm aus einem PC-Schaltnetzteil genommen. (Der hatte prim. 1 Wdg.) Sekundärseitig hab ich das Ding mit 1R und 2C kompensieren müssen. Es klebt ein Zettel dran: AC Current Probe 100Hz...5MHz Nur mal so als Anhaltspunkt und Ermutigung.
Hallo, wenn ich es richtig verstanden habe, ist das Ziel eine Strommessung bei Kleinspannung im privaten Bastelbereich, bei der die Leitung nicht aufgetrennt werden muss. Aus den Preisen für professionelle Strommesszangen schließe ich, das es wohl technisch doch eher anspruchvoll ist, soetwas zu bauen, deshalb folgende Alternatividee. Die Strommessung über die Spannungsdifferenz der beiden Enden einer Leitung umsetzen. Dazu muss natürlich der Widerstand der Leitung (welche als Shunt fungiert) zuerst gemessen werden, was nach meinem Verständis mit einer potenzialfreien Widerstandsmessung auch in einer aufgebauten Schaltung mit entsprechend kleiner Messpannung (max 0,5 V um keine Halbleiterbauteil anzusprechen) machbar sein sollte. Eine Verfälschung des Messwerts tritt durch den eingebauten Zustand der Leitung (parallegeschalteter Widerstand) auf, wenn ich aber die Leitung mit mOhm und die Schaltungsumgebung mit Ohm ansetze ist die Abweichung vom tatsächlichen Wert kleiner 0,1%, was der Rest der Messung erst mal schaffen muss. Wird die Spannungsdifferenz an den Leitungsenden dann verstärkt und auf ein Oszilloskop gegeben lässt sich bei geschickter Verstärkung der Stromfluss direkt am Oszilloskop ablesen. Hier muss natürlich auch wieder darauf geachtet werden, das kein Kurzschluss/Erdschluss über das Oszilloskop entsteht. Auch muss der Verstärker die Bandbreite, die gemessen werden soll können. Ich bin nicht wirklich fit im Analogelektronik bauen, wenn ich aber keinen wesentlichen Punkt übersehen hab sollte sich das aber umsetzen lassen (wieviel Aufwand es ist kann ich eher schlecht einschätzen). Und es hätte den Vorteil, dass auch der Stromfluss in Leiterbahnen gemessen werden könnte. Gruß Kai
@sensiteccer: Danke für den Hinweis. Leider muss ich da natürlich wieder die Leitung auftrennen. Allerdings hat mich das drauf gebracht, dass das im Bastelumfeld eigentlich fast immer eine Komfort-Frage ist. In den Fällen, wo das tatsächlich nicht geht, komm ich mit einer Zange meistens auch nicht weiter. Wichtig ist vor allem die galvanische Trennung. Und jetzt fällt mir gerade erst auf, dass ich einfach noch gar keine brauchbare Lösung zuhause hab, um Ströme mit dem Oszi zu messen. Bisher hieß es bei mir immer: Schnell nen Widerstand rein und mit beiden Tastköpfen ran, mit allen damit verbundenen Nachteilen. Ich könnte das meiste wahrscheinlich sogar mit einer Highside-Shunt-Messung erschlagen, also sogar die galvanische Trennung ist eher optional. Damit hab ich jetzt ein schönes kleines Bastelprojekt. Danke für die Hilfe, rauszufinden was ich will :) @Rolf: Danke, das klingt wirklich sehr ermutigend. Jetzt kommt wohl erstmal die einfache Strommessung dran, aber ich werds im Hinterkopf behalten!
Hallo Kai, jetzt hab ich deinen Beitrag nicht mehr vor meinem Letzten gesehen. Einiges hat sich ja jetzt erübrigt. Bei deinem Vorschlag sehe ich ein wesentliches Problem: Bei den typisch vorhandenen Leitungen bewegt sich der Widerstand vermutlich im 1-, maximal 2-stelligen mOhm Bereich oder sogar darunter (->Leiterbahn). Darüber dann Ströme im Milliampere-Bereich schnell zu messen wird schwierig. Bei z.B. 10mOhm Leitungswiderstand und 5mA Genauigkeit müssen 50µV sauber verstärkt werden. Sicher machbar aber das wird auch ordentlich aufwändig.
Falk Brunner schrieb: >> Soweit ich weiß sind das Schnittband-Kerne, die sehr >>aufwändig gesägt, poliert und geätzt werden müssen. > > Glaub ich nicht, damit misst du keine 1MHz++ Das sind eher spezielle > Ferrite. Und warum nicht? Der Trick beim Kompensationswandler ist doch, dass sich die Magentfelder der beiden Ströme gegenseitig aufheben, so dass der Fluss im Kern praktisch 0 ist. Deshalb sind auch hohe Frequenzen kein Problem. Die Obergrenze für die Bandbreite bei so einer Stromzange wird nicht so sehr von den magnetischen HF-Eigenschaften des Kernmaterials bestimmt, sondern durch die Wicklungskapazität der Sekundärwicklung und anderen parasitären Kapazitäten. Es gibt, z.B. von der Vakuumschmelze, sehr hochwertige Schnittbandkerne, die auch bei ziemlich hohen Frequenzen funktionieren. Der Vorteil ist, dass diese Materialien ein sehr viel größeres µ_r haben als Ferrite. Dadurch sind die Kerne deutlich kleiner als ein Ferrit-Kern mit gleicher Induktivität, wodurch die Kapazität der Wicklung niedriger wird, was sich positiv auf die Bandbreite auswirkt. Bei hohen Frequenzen sinkt das µ_r natürlich; die Grenze, ab der das µ_r kleiner als beim Ferrit ist, liegt aber deutlich oberhalb 1 MHz. Und bei sehr hohen Frequenzen braucht man sowieso keine hohe Induktivität mehr.
Die Stromzangen von LeCroy kamen übrigens von LEM, die haben allerdings den gesamten Bereich an Fluke verkauft. Da LEM allerdings Spezialist in Sachen Kompensationswandler ist, gehe ich davon aus, dass die Stromzangen auch nach dem Prinzip funktionieren.
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