Forum: Mikrocontroller und Digitale Elektronik USB Einsteiger Frage: Stromfluss im Stromkreislauf feststellen


von Paul H. (tooom)


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Hallo,

ich habe eine Idee für ein privates Hardware-Projekt. Das Problem nur: 
Ich habe von Hardware Programmierung (noch) keinerlei Ahnung. Meine 
Anforderung ist aber sehr einfach.

Ich möchte gerne per Mikro-USB-Kabel mit einem Android Gerät 
feststellen, ob in einem Stromkreislauf ein Schalter geschlossen ist 
oder nicht, sprich Strom fließt, oder nicht.

Das Ganze soll dann per App (App Programmierung habe ich umfangreiche 
Erfahrung) ausgelesen werden. In etwa so:
1. Ich starte die App und schließe den USB Stecker an das Gerät an
2. Die App überprüft nun ob der Schaltkreis geschlossen ist, bzw. Strom 
fließt
3. Das wars auch schon.

So, ich vermute mal, dass das sicher nicht sehr schwierig für den 
erfahrenen Experten ist. Für mich aber schon, da ich nicht weiß, wo ich 
damit am besten anfangen soll. Ich hatte daran gedacht einen simplen 
Stromkreislauf zu bauen, also mit Schalter und einem Widerstand (wenn 
man ihn dafür braucht) in Serie geschaltet. Dann fließt ja - so meine 
Theorie - der Strom vom USB Stecker durch den Schaltkreis und ich kann 
per Software feststellen, ob der Strom fließt oder nicht.

Meine Frage nun:
1. Ist das überhaupt so machbar?
2. Wo bekomme ich am besten Bauteile her um sowas zu machen?
3. Ich dachte an einen Einsteiger-Elektronik-Baukasten für USB um mich 
mal mit der Materie firm zu machen. Für mich sinnvoll?

Besten Dank schon mal für Antworten :)

von pullup (Gast)


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1. Nicht wirklich. Selbst wenn das Android-Gerät den Host-Modus am 
USB-Anschluss unterstützt bezweiffle ich doch sehr, dass es eine Messung 
des Stromes unterstützt. Oder überhaupt welchen zur Verfügung stellt, 
wenn nicht gewisse Bedingungen erfüllt sind. Wie ein Androide erkennt, 
dass er seinen Port als Host schalten und Strom liefern soll weiß ich 
nicht, aber USB-Geräte müssen sich am Host anmelden und den 
Stromverbrauch aushandeln. Viele USB-Ports an PCs liefern zwar auch ohne 
das 500mA aber da weiß dann auch das Betriebsystem nix davon.

Ein einfacher Schalter tut es jedenfalls nicht.

2. Da ich bisher keines dieser Sensor- und auch Batterie-Tools gesehen 
hab das einen USB-Strom kannte (und die zeigen jeden Unsinn über jeden 
verbsuten Sensor an) gehe ich davon aus, dass nur der Akku einen 
Stromsensor verpasst bekommt.

3. Sicherlich, wenn Du USB kennenlernen willst. Ich würde aber auch 
andere Möglichkeiten in Betracht ziehen.

Wenn es nur um die Tastendruck-Erkennung geht, also im Prinzip externe 
Taste am Android anschließen, dann taugt irgendein μC mit USB dafür. Da 
liefert auch ein Android-USB-Port genug Strom (die sind üblicherweise 
nicht mit 500mA belastbar, eher so <=100mA).

Wenn aber irgend ein anderer Stromkreis damit gemessen werden soll würde 
ich das nicht direkt an meinem Androiden hängen haben wollen. Dann 
bietet sich eine der Funkverbindungen an die Android eh mitbringt: BT 
oder WLAN. Mikros damit oder Module zum zusammenstecken gibts da genug. 
Für den Hardwareeinstieg vielleicht dann Arduino - da gabs ein Buch zu 
Android mit Arduino...

Ich hab mich für WLAN mit ESP8266 entschieden, da komm ich mit jedem 
WLAN Gerät an die Daten die der ESP aufzeichnet. Wenn man App 
programmieren kann sollte es ja nicht so schwer sein die beiden in ein 
WLAN zu bekommen und Daten auszutauschen. Ich mach das noch alles im 
Browser weil universal und Android kann ich auch nicht Programmieren.

von Axel S. (a-za-z0-9)


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Paul H. schrieb:
> ich habe eine Idee für ein privates Hardware-Projekt. Das Problem nur:
> Ich habe von Hardware Programmierung (noch) keinerlei Ahnung. Meine
> Anforderung ist aber sehr einfach.
>
> Ich möchte gerne ...
> feststellen, ob in einem Stromkreislauf ein Schalter geschlossen ist
> oder nicht, sprich Strom fließt, oder nicht.

Hier geht es schon los. Daß ein Schalter geschlossen ist, bedeutet nicht 
automatisch, daß Strom fließt. Wenn bspw. die Sicherung herausgeflogen 
ist, kannst du den Lichtschalter so viel schließen wie du willst, es 
wird trotzdem kein Strom fließen.

Also erst mal Butter bei die Fische: geht es dir darum, zu erkennen ob 
ein Schalter geschlossen ist, oder darum zu erkennen, ob Strom fließt? 
Womöglich reicht es ja aus zu detektieren, ob an einem Verbraucher 
Spannung anliegt?

Das sind technisch drei ganz verschiedene Dinge, die man ganz unter- 
schiedlich lösen kann und muß.

> Das Ganze soll dann per App (App Programmierung habe ich umfangreiche
> Erfahrung) ausgelesen werden.

Ja. Bla bla. Die Maus schubsen können sie alle. Einfachste technische 
Zusammenhänge (wie der zwischen Spannung und Strom) fehlen aber.

> Ich hatte daran gedacht einen simplen
> Stromkreislauf zu bauen, also mit Schalter und einem Widerstand (wenn
> man ihn dafür braucht) in Serie geschaltet. Dann fließt ja - so meine
> Theorie - der Strom vom USB Stecker durch den Schaltkreis und ich kann
> per Software feststellen, ob der Strom fließt oder nicht.

Nein. Du hast ganz offensichtlich nicht den blassesten Schimmer von 
Elektronik. Bist du sicher, daß du das lernen kannst? Und willst?

Was du suchst, ist ein Stromsensor, der seine Signalisierung per USB (am 
besten irgendeine Standard Device-Klasse wie HID oder CDC) macht.

Ein Multimeter mit USB-Interface (z.B. bei Reichelt das UT 61B) kann das 
(und noch viel mehr). Allerdings ist es entscheidend, in welchen 
Größenordnungen du den Strom messen willst. Das o.g. Multimeter kann 
weniger als 1µA erkennen, verträgt in diesem Meßbereich aber nicht mehr 
als 400mA. Es hat auch Meßbereiche die bis 4A oder 10A gehen, aber dann 
ist es weniger empfindlich. Außerdem ist es galvanisch getrennt, du 
kannst damit also z.B. an der Netzspannung messen, ohne dir am per USB 
verbundenen Gerät einen Schlag zu holen.

Aber wer weiß. Vielleicht ist dein Vorhaben ja eher grobschlächtig und 
es reicht wenn du ein paar Windungen Draht um einen Reed-Kontakt 
wickelst und den als Button an ein HID-Device (ausgeschlachtete 
USB-Maus?) knüpperst.

von Paul H. (tooom)


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@Axel Schwenke
Du hast Recht, ich bin wohl möglich einfach zu dumm für Elektronik. Ich 
mache einfach mit diesem behinderten "Mausgeschubse" weiter. Danke für 
Deine Hinweise! Nach dieser tollen Hilfe würde ich Dich auch bitten, 
nicht weiter in diesem Thread zu antworten. Danke!

@pullup:
Danke für die ausführliche Antwort. Eine Sache verstehe ich leider nicht 
ganz. ZB gibt es ja diese externen Ventilatoren (bit.ly und goo.gl url 
shortener werden vom Forum pauschal als Spam gemeldet: 
http://thumbs.picclick.com/00/s/ODAwWDgwMA==/z/w00AAOSwbYZXXmhC/$/Mini-Micro-USB-Handy-Ventilator-Lufter-Kuhler-Fan-_1.jpg). 
Die beziehen doch auch Strom aus dem Mikro USB Anschluss des Android 
Geräts. In wie fern sollte dann eine Schaltung nicht ausgelesen werden 
können? Bzw. was wäre Dein Vorschlag für eine Konstuktion die überprüft 
ob ein Schaltkreis geschlossen ist oder nicht?

Thx :)

von A. S. (Gast)


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Paul H. schrieb:
> @Axel Schwenke
> ...
> Danke für Deine Hinweise!

Leider bist Du nicht näher auf seine primäre Frage eingegangen:

Axel S. schrieb:
> geht es dir darum, zu erkennen ob ein Schalter geschlossen ist,
> oder darum zu erkennen, ob Strom fließt?
> ... [oder] ob an einem Verbraucher Spannung anliegt?
>
> Das sind technisch drei ganz verschiedene Dinge, die man ganz unter-
> schiedlich lösen kann und muß.

von Axel S. (a-za-z0-9)


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Paul H. schrieb:
> Nach dieser tollen Hilfe würde ich Dich auch bitten,
> nicht weiter in diesem Thread zu antworten.

Du mich auch.

von Stefan F. (Gast)


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> Die beziehen doch auch Strom aus dem Mikro USB Anschluss des Android
> Geräts.

> In wie fern sollte dann eine Schaltung nicht ausgelesen werden
> können?

Strom beziehen ist eine Sache.
Messen, ob Strom fließt, ist eine andere.

Wir wissen allerdings noch nicht, was du messen willst. Es könnte auch 
die Spannung sein. Oder ob ein Schalter geschlossen ist.

> Was wäre Dein Vorschlag für eine Konstruktion...?

Du musst schon erheblich konkretere Angaben zu deinem Vorhaben machen, 
um zu einem konkreten Schaltungsvorschlag zu erhalten. Wir geben Dir 
gerne Anregungen für den Schaltungsentwurf. Wenn du jedoch einen 
vollständigen Plan erwartest, wende Dich besser an eine Firma die gegen 
Bezahlung entwickelt.

Zum Entwickeln oder auch Anwenden einer fertigen Schaltung sollte man 
wenigstens die Grundlagen der Elektrizität beherrschen. Anscheinend ist 
das bei Dir nicht der Fall, man erkennt das an der Abwesenheit der 
Fachbegriffe.

Viel wichtiger ist jedoch zunächst, die Aufgabe zu beschreiben. 
Ausgangssituation, Ziel, Rahmenbedingungen (dazu zählt neben der Zeit 
auch das Budget). Vielleicht brauchst du dazu einen Projektleiter.

In einem Gleichstrom-Kreis kann man Stromfluss mit einem Hall-Sensor 
anhand des Magnetfeldes um einen Leiter herum erkennen. Oder man fügt 
einen Shunt in den Stromkreis ein und misst an diesem den 
Spannungsabfall. In beiden Fällen lässt sich die Messung mit einem 
Mikrocontroller-Modul wie dem Arduino Nano unter Verwendung seiner ADC 
Funktion und den USB-UART realisieren.

Soweit zum Prinzip. Was soll es konkret werden?

von Christian K. (christian_rx7) Benutzerseite


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Vielleicht hilft dir dieser Ansatz: 
https://www.youtube.com/watch?v=lrugreN2K4w
Anstatt des Displays und der SD Karte brauchst du hald eine 
Kommunikation zu deinem Host Gerät, was mittels µC ja kein all zu großes 
Problem sein sollte.

Christian_RX7

von Paul H. (tooom)


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@Stefan Us

Besten Dank für die Antwort. Deine Vermutung ist natürlich richtig. 
Deshalb frage ich das hier auch. Ich denke, dass ich mein Problem 
aufgrund mangelden Wissens nicht korrekt erklären kann.

Dennoch, vielen Dank für die Antworten hier.

von Stefan F. (Gast)


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Du könntest ja mal versuchen, Dir ein Arduino Starter-Set zu kaufen und 
mit einem Tutorial die Grundlagen lernen. Oder mit einem "Buch zum 
Einstieg in Elektronik mit AVR Mikrocontroller" (es gibt da mehrere mit 
ähnlichem Titel).

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