Einfacher galvanisch getrennter Stromsensor

[Harald P. (haraldp)]

Manchmal braucht man bei der Hausautomatisierung eine Rückmeldung, ob im 
230V-Stromkreis auch der Strom fließt. Wahrscheinlich bin ich nicht der 
erste, aber die folgende Lösung habe ich jetzt mehrfach eingesetzt 
(siehe Anlage). Die stromführende Leitung wird ein- oder mehrfach durch 
eine Ringdrossel mit vielen Windungen gefädelt. Fließt ein Strom, so 
entsteht sekundär eine kleine Spannung im mV-Bereich, die auf einen 
Komparator geführt ist.
Die beigefügte Schaltung besteht aus einem 6-beinigen OpAmp, 3 
Widerständen, eine Elko und einem Trimmer zur Einstellung der 
Schaltschwelle. Als Ringdrossel sind z.B. die stromkomensierenden 
Entstördrosseln gut geeignet. Mit dem beispielhaft angegebenen OpAmp 
arbeitet die Schaltung mit 5V; evtl. geht auch 3.3V, aber nicht 
getestet.
Weitere Ideen dazu:
- Mehrere Primärwicklungen für mehrere Stromkreise, um festzustellen, 
daß mindestens 1 Stromkreis Strom führt.
- Floatender Aufbau des Sekunärkreises: Durch Primärstromfluß erhöht 
sich der durchfließende Gleichstrom in signifikanter Weise, was durch 
einen Meßwiderstand meßßbar ist. Hier sollte der Ausgangswiderstand z.B. 
auf 1K verkleinert werden, und der Elkowert z.B. auf 100uF erhöht 
werden. Die positive Spannung hängt hier am besten auf der 12V (oder 
24V) Relaisspannung für die restlichen Schaltungsteile.

Vielleicht hilft manchen diese Idee.

Harald

[Harald W. (wilhelms)]

Harald P. schrieb:

> Fließt ein Strom, so entsteht sekundär eine kleine Spannung
> im mV-Bereich, die auf einen Komparator geführt ist.

Ja, es müsste aber eine Wechselspannung sein. Wie wird die denn
gleichgerichtet?

> Die beigefügte Schaltung besteht aus einem 6-beinigen OpAmp, 3
> Widerständen, eine Elko und einem Trimmer zur Einstellung der
> Schaltschwelle.

Kann es sein, das die Gleichrichtung durch einen "Dreckeffekt"
in den eher schwer erhältlichen, obsoleten OPV passiert?
Und deshalb mit aktuellen OPVs (dazu zähle ich auch den 358 :-)
nicht funktionieren wird? Eigentlich müsste die Schaltung doch
wohl eher so aussehen: "Stromwandler" (möglichst mit Bürde-
widerstand)-> Wechselspannungsverstärker -> Gleichrichter ->
Komparator -> Ausgangstreiber(je nach gewünschter Last).
Ich will Deine Schaltung, die Du ja sicher ausprobiert hast,
nicht kritisieren (schon gar nicht bei einem "Harald" :-),
aber z.Z. kann ich ihre Funktion nicht ganz nachvollziehen.
Gruss
Harald

[Harald P. (haraldp)]

Ja, die Schaltung arbeitet nur mit primärseitigen Wechselströmen. Pro 
Halbwelle schaltet der Ausgangstransistor des OpAmps durch und entlädt 
den Ausgangskondensator. Der wird in der nächsten Halbwelle, wenn der 
Transistor gesperrt ist, wieder aufgeladen. R und C sind so hoch, daß es 
etliche Halbwellenzeiten dauert, bis wieder annähernd 5V erreicht sind, 
wenn kein Stromfluß da ist. Also, bei Stromfluß entsteht am Ausgang eine 
niedrige, schwach pulsierende Spannung.
Diese kann z.B. zu einem Eingangspin eines uC geführt werden.
Natürlich kann man die Schaltung perfektionierem. Das Ziel war aber, sie 
sollte mit möglichst wenigen Bauteilen auskommen.
Es stimmt, die von mir angegebenen OpAmp sind uralt. Es müßten aber auch 
Komparatoren mit Open Collector funktionieren, z.B. LM 393, aber nicht 
getestet. Ich habe noch genug alte OpAmps.

Harald

[Ingo W. (Gast)]

Harald Wilhelms schrieb:

> Kann es sein, das die Gleichrichtung durch einen "Dreckeffekt"
> in den eher schwer erhältlichen, obsoleten OPV passiert?
> Und deshalb mit aktuellen OPVs (dazu zähle ich auch den 358 :-)
> nicht funktionieren wird?

Der "Dreckeffekt" ist der, vom TO erwähnte, Open-Collector-Ausgang, über 
den der 47µ-Elko schnell entladen wird, bei Ausbleiben des Signals, über 
den Pullup langsam wieder geladen wird. Bei Nichtvorhandensein der 
genannnten B761'er, würde ein Standardtyp mit Diode, oder ein LM393 
helfen.
mfG vom ingo

[Hugo P. (portisch)]

Super Idee!

Werde ich mir mal genauer ansehen.

Als zweite Idee mal meine Strom Erkennung mit dem FHS 40-P/SP600:
http://www.lem.com/docs/products/fhs%2040-p%20sp600.pdf

Dieser funktioniert mit Felderkennung wenn ein Strom durch eine 
Leiterbahn fließt. Ist ein Super ding und geht absolut zuverlässig. Kein 
Ausfall bei über 100 STK soweit. Wir setzen ihn in unserer Firma ein.
Super ist, dass die Leiterbahn auf der anderen Seite der Platine sitzt 
und somit keine Gefahr besteht, dass die 230V irgendwie mit der 
Niederspannung in Berührung kommt.

Wir kaufen ihn bei http://www.eltrotex.at/index.htm ein zu einem 
Stückpreis von ~€6,-.

In der Schaltung wird über R10 und R9 der Schaltpunkt eingestellt. So 
wie sie eingezeichnet sind ist der Schaltpunkt bei unserer Platine bei 
~2A.

[Volker S. (sjv)]

Hugo Portisch schrieb:
> Super ist, dass die Leiterbahn auf der anderen Seite der Platine sitzt
> und somit keine Gefahr besteht, dass die 230V irgendwie mit der
> Niederspannung in Berührung kommt.

Was passiert dann bei einem Kurzschluß, löst erst die Sicherung aus oder 
brennt die Leiterbahn weg?

Nur einen Schaltdraht am IC vorbeiführen müßte doch auch reichen.

MfG

[Falk B. (falk)]

Siehe Stromwandler

[Harald P. (haraldp)]

LEM-Stromwandler gehen natürlich auch. Aber eigentlich sind sie zu 
schade dafür, da sie mehr können, als nur Strom ein/aus zu detektieren. 
Die Nachfolgeschaltung ist auch nicht ohne. Dieser LEM-Wandler braucht 
nur 15mA, andere bis zu 50mA, was auch beachtet werden muß.

[Hugo P. (portisch)]

Volker S. schrieb:
> Was passiert dann bei einem Kurzschluß, löst erst die Sicherung aus oder
> brennt die Leiterbahn weg?

Die Leiterbahn muss natürlich dafür ausgelegt werden! Wenn man das nicht 
kann sollte man das mit einer Platine sowieso lassen.

Wir setzen ihn erfolgreich in einem 30A Betrieb ein. Leiterbahn ist noch 
keine abgebrannt.