Hallo liebes Forum, zu dem genannten Thema gibt es schon einige Beiträge, die mir aber nicht richtig geholfen haben. Ich möchte den Strom eines beliebigen Verbrauchers (Lampe, Lötkolben, ...) messen. Als Spannungsquelle dient die Steckdose(max 16A). Zur Strommessung dient ein Shunt (0.5-2mOhm). Da der Spannungsabfall am Shunt klein ist müsste ich die Spannung mittels OP verstärken. Nun habe ich das Problem das aus der Steckdose Wechselstrom rauskommt. Aber den OP kann ich nur mit einseitiger Spannungsversorgung (0-5V) betreiben. Gibt es eine Möglichkeit ,trotz einseitiger Spannungsversorgung, den Wechselstrom mit einem Shunt zu messen ? Eine weitere Frage die ich hätte: Soll ich HS oder LS messen ? Bei HS hätte ich ja riesige Gleichtaktspannungen und bei LS würde es ja zur Anhebung des Massespiegels kommen (Einfluss auf den Verbraucher ?) Mit freundlichen Grüßen Alfonse
Ein ganz ernst gemeinter Rat: Lass es bitte. Du hast ganz offensichtlich nicht die nötigen Grundkentnisse dafür. Mit freundlichen Grüßen Thorsten Ostermann
Alfonse E. schrieb: > Aber den OP kann ich nur mit einseitiger Spannungsversorgung (0-5V) > betreiben. Du könntest ihn auch mit +/-2.5V betreiben. Das ist eine Definitionsfrage.
Alfonse E. schrieb: > Ich möchte den Strom eines beliebigen Verbrauchers (Lampe, Lötkolben, > ...) messen. Als Spannungsquelle dient die Steckdose(max 16A). Wie wärs, wenn Du ein normales Multimeter zum Messen benutzen würdest? Falls Du die Meßwerte weiter verarbeiten willst: Viele Multimeter haben einen digitalen Datenausgasng.
Alfonse E. schrieb: > Ich möchte den Strom eines beliebigen Verbrauchers (Lampe, Lötkolben, > ...) messen. Als Spannungsquelle dient die Steckdose(max 16A). Zur > Strommessung dient ein Shunt (0.5-2mOhm). Da der Spannungsabfall am > Shunt klein ist müsste ich die Spannung mittels OP verstärken. Dann würde ich als Shunt einen 0,1 Ohm, 50W Widerstand nehmen, um beim Messen auf den OP verzichten zu können.
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Bei einem 0.1 Ohm Widerstand sind die Verluste viel zu hoch. Ich möchte es schon ziemlich niedrig halten. Ich würde dann gerne mit einem AD Wandler die Werte einlesen und die Leistung des Verbrauchers berechnen. (Spannung werde ich über Spannungsteiler mit Offset messen). Außerdem wie hoch ist die Toleranz bei einem Widerstand der eine Leistung von 50 Watt aushält? 10%?! Das Ding ist ja das ein OP nur im Bereich seiner Versorgung verstärken kann. Also kann ich mit einseitiger Spannungsversorgung keine negativen Spannungen verstärken. MfG Alfonse
Alfonse E. schrieb: > Ich möchte den Strom eines beliebigen Verbrauchers (Lampe, Lötkolben, > ...) messen. Als Spannungsquelle dient die Steckdose(max 16A). Alfonse E. schrieb: > Bei einem 0.1 Ohm Widerstand sind die Verluste viel zu hoch Na klar MfG Klaus
Alfonse E. schrieb: > Ich würde dann gerne mit einem AD > Wandler die Werte einlesen und die Leistung des Verbrauchers berechnen. > (Spannung werde ich über Spannungsteiler mit Offset messen). Dir ist aber schon klar, dass man auch die Phasenverschiebung zwischen Strom und Spannung berücksichtigen muss um die Wirkleistung zu berechnen.
Hallo, meinst du, du könntest auch so etwas benutzen? http://www.ebay.de/itm/161997902643 Damit ist nämlich deine Messung völlig galvanisch getrennt und du kannst die Messspannung auf ein beliebiges Potenzial deiner Wahl legen und ganz einfach messen. Spannungsmessung kann auch über einen Trafo versorgen. Falls du direkt mit einem Shunt messen willst musst du zur Datenübertragung eh eine galvanische Trennung realisieren. Oder du zeigst die Daten auf einem Display an aber musst dann ALLES so gut isolieren, dass überall >1000V Isolation herrschen. An allen berührbaren Teilen. Falls du ein eigenes Energiekostenmessgerät entwickeln willst: Nunja. Es gibt coolere, ungefährlichere und erfolgsversprechendere Projekte mittleren Anspruchs und Energiekostenmessgeräte sind nicht teuer :D lg
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Kein Shunt, aber wesentlich sicherer: galvanisch getrennte Messung, z.B. mit LEM CASR. Außer "ich möchte" gibt es aktuell kein Argument, das eine primärseitige Messung nötig macht.
Eine andere Moeglichkeit waere es mit Hallsensoren zu machen. Mark
@Dieter Werner Ja ist mir klar! Man kann ja Spannung und Strom abwechselnd messen und addieren und dann daraus den Mittelwert berechnen. @Paul H. Das Ding hat aber nur einen Bereich von 5A @Mark W. Hallsensor zu verwenden wird schwierig da ich zum Schalten des Verbrauchers ein Relais verwende. Außerdem ist die größe der Platine sehr beschränkt und somit werden auch andere Leitung in der nähe des Hallsensor sein. Mich würde es einfach interessieren, ob es trotz einseitiger Spannungsversorgung des OPs eine Möglichkeit gibt die Spannung an einem kleinen Shunt zu verarbeiten. Ich habe von Current Shunt Monitor gehört. Die haben aber nur eine begrenzte Vcm (so um die 80 V) und bei High Side hätte ich ja extrem hohe Gleichtakspannungen. Bei Low Side wäre das aber nicht der Fall. Dafür wird aber der Massepegel (vom Verbraucher gesehen) gegenüber der eigentlichen Masse angehoben. Wie würde das den Verbraucher beeinflussen? Laufen normale Verbraucher, wie Lampe, Föhn, Lötkolben, etc, weiterhin ordnungsgemäß? Bzw.bei welchen Geräte darf eine Anhebung auf keinen Fall vorkommen ? MfG Alfonse
Alfonse E. schrieb: > Mich würde es einfach interessieren, ob es trotz einseitiger > Spannungsversorgung des OPs eine Möglichkeit gibt die Spannung an einem > kleinen Shunt zu verarbeiten. Die gibt es, aber bei Deinen eher geringen Kenntnissen solltest Du besser mit Kleinspannung und nicht mit Netzspannung arbeiten. Gerade zur Strommessung gibt es jede Menge Fertigprodukte, die nicht so gefährlich sind wie ein Shunt im 230V-Kreis.
Alfonse E. schrieb: > Dafür wird aber der > Massepegel (vom Verbraucher gesehen) gegenüber der eigentlichen Masse > angehoben. Wie würde das den Verbraucher beeinflussen? Meinst Du, die 32mV kratzen irgendeinen Deiner Verbraucher?
Hallo, daher nimmt man da auch Stromtrafos zur Messung. Außerdem musst du bei deiner Shuntmessung aufpassen wie rum du den Stecker in die Dose steckst wenn du dein Messsignal auf einen festen Punkt beziehst. Angenommen du findest einen Shunt-Monitor, der auf deiner Lowside messen kann und dir dein Signal Massebezogen ausgibt. Dreh den Stecker um und schon wird eine highside Messung draus. Da handelst du dir nur Probleme ein und es ist gefährlich. Aus der Steckdose kann auch kein Gleichstrom kommen, da du es hier mit Wechselstrom zu tun hast. Falls du ein Energie Meter bauen willst, die funktionieren tatsächlich über Shunts. Da gibt es fertige Chips, die gleich 3 ADC mit 24bit mit eingebaut haben. Schau mal bei Microchip (da gibt es ein Evalboard dazu) und bei Analog Device. http://www.analog.com/media/en/news-marketing-collateral/product-highlight/481527443EnergyMeasurementProductsFINAL.pdf Selber da irgendwas zu machen mit LM324 und Co wird dich wohl nicht ans Ziel führen. Gruß, Jens
OPV Grundschaltungen ansehen. Für Deine Messtechnikprobleme gibt es dort seit Jahrzehnten die passenden Lösungen (z.B. Messgleichrichter) Du könntest auch statt Shunt eine simple Ringkerndrossel nehmen und da die Zuleitung durchziehen (1 bis x Windungen) + Belastungswiderstand. Siehe passiver Stromwandler: https://www.mikrocontroller.net/articles/Stromwandler Immer noch Wechselspannung die da rauskommt aber Potentialgetrennt und mit einer vernünftigen Signalstärke.
Auch Messgleichrichter brauchen eine symmetrische Spannungsversorgung. Warum also keine nehmen? Einfach einen kleinen Trafo mit zwei Sekundärwicklungen. Alternativ könnte man es wohl auch so wie bei den Audioschaltungen machen und die Spannungssignale aus dem Shunt über einen Kondensator einkoppeln und auf Vcc/2 legen. Man könnte auch mit einer Ladungspumpe ICL7660, LTC1044, eine symmetrische Spannung erzeugen. Die Stromwandler gibt es übrigens nicht nur bis 5A, musst halt mal gucken. Die Spannungsmessung muss natürlich separat erfolgen, das geht damit nicht. Da kannst du dir jetzt überlegen, ob du die auch galvanisch getrennt mit einem Übertrager vornimmst.. also ein kleiner unbelasteter Netztrafo oder ob du sowohl Strom als auch Spannung wirklich auf Netzpotenzial misst und dann einfach die Daten galvanisch getrennt zu deiner Schnittstelle überträgst. Oder ob du das ganze einfach Berührungssicher gegen 1000V in ein Gehäuse einbaust.
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Alfonse E. schrieb: > Bei einem 0.1 Ohm Widerstand sind die Verluste viel zu hoch. Bei 16A wären es 25,6W Verlustleistung am 0R1 Shunt, das sind 0,7% der Gesamtleistung. Die Ungenauigkeit der Leistungs- bzw. Strommessung via Shunt wäre < 1%, selbst wenn der Shunt eine Ungenauigkeit vom 10% besäße (die meisten haben 5%).
Hallo! Gleich vorweg: Netzspannung sollte kein Spielzeug sein. Daher sollte man entsprechenden Respekt dafür entwickeln. (Nicht zu verwechseln mit Angst ...) Aber ich denke mir, dessen bist du bewusst. Ich mache etwas ähnliches wie du. Ich habe zunächst den N-Leiter als Bezugspotenzial für all meine Messungen definiert. Ich bin mir dessen bewusst, dass man dort auch schnell mal L1 anschließt, wenn man den Stecker dreht. Letztlich ist das aber auch egal, wenn man dafür sorgt, dass die komplette Außenwelt gut isoliert ist. Das heißt: alle Datenverbindungen nach außen sind galvanisch getrennt und du hast ein vernünftiges Gehäuse um die ganze Geschichte gebaut. Eine Verpolung ist damit eine reine Phasendrehung von Spannung und Strom um 180°. Für die Versorgung nutze ich einen Trafo mit zwei Sekundärwicklungen. Zusammen mit Linearreglern komme ich dann auf +-5V mit Bezug auf den N-Leiter, womit ich meine gesamte Messschaltung betreibe. Spannungsmessung: Die Schaltung besteht aus einem einfachen Spannungsteiler zwischen L1 und N. Achtung: Spannungsfestigkeit der Widerstände beachten! Die geht nach einem Tiefpass auf einen OP, der den Nullpunkt auf 1,75V verschiebt und dann auf den ADC des Mikrocontrollers, der im Bereich 0..2,5V messen kann. Strommessung: Hier messe ich den Strom über einen 10mOhm-Shunt, über den ich über einen Intrumentenverstärker die abfallende Spannung messe. Hier verstärke ich entsprechend und schiebe ebenfalls den Nullpunkt auf 1,75V und messe mit einem anderem ADC-Kanal des µC. Für die Leistungsbestimmung taste ich Strom und Spannung regelmäßig ab. Das passiert bei mir mit kleiner zeitlicher Verschiebung, da die ADC-Kanäle des µC nur gemultiplext sind. Als Datenkommunikation nehme ich den UART abgetrennt über Optokoppler. Meine Lochrasterversuche sehen auch schon ganz gut aus. Bisher arbeite ich mit einer USV, die ich noch rumstehen hatte, im Batteriebetrieb als Ersatz für einen nicht vorhandenen Trenntrafo. Alle Experimente mache ich galvanisch getrennt vom Netz! Solltest du in jedem Fall auch machen! Meine nächsten Schritte werden sein: Eine vernünftige Software für den µC schreiben (bisher gibt es ein reines dumpen der Messwerte) und alles in eine gescheite Platine gießen. Bei Gelegenheit kann ich noch mal mein LTspice Modell dazu hochladen ... bin aber gerade unterwegs. Ich hoffe, das hilft dir LG Jue PS: Andere Messtricks, wie bspw. Trafos, kapazitive Spannungsteiler, ... haben mir zu viel Phasenverschiebung erzeugt. Evtl. gibts bei mir irgendwann Version 2, wo diese Verschiebungen softwareseitig korrigiert werden. Das wird aber eine ganze Ecke komplizierter ...
Danke Jürgen für deinen Beitrag! Hat mir sehr geholfen. Mich würden dein LTspice Modell sehr interessieren. Wäre cool wenn du es in diesem Forumbeitrag hochladen würdest. MfG Alfonse
Angehängte Dateien:
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Power_Measurement.png
130 KB
Wie versprochen hier das LTspice Modell plus Screenshot der Schaltung. Ich hoffe, dass ich keine exotischen Bauteile verwendet habe ... Bitte beachten, dass die Schaltung noch frei von Schutzschaltungen ist. Hier und da eine TVS-Diode/Varistor wäre wohl meiner Meinung nach sinnvoll. Viel Spaß und Erfolg damit! Spreng dich nicht in die Luft ;)
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