Hallo Gemeinde, ich habe folgende Frage. Ich habe einen Stromdurchflossenen Leiter und lege um diese eine Induktionsspule. Ich lege nun eine Last (Glühbirne) jeweils vor und nach der Spule auf den Leiter an. Ist die induzierte Spannung dann identisch in beiden Fällen? Sprich, wenn ich die Spannung vor der Spule abgreife, dürfte die Spule nicht durchflossen werden und keine Spannug erzeugen, oder? Danke und LG Mike
Mike schrieb: > Ist die induzierte Spannung dann identisch in beiden Fällen? Sprich, > wenn ich die Spannung vor der Spule abgreife, dürfte die Spule nicht > durchflossen werden und keine Spannug erzeugen, oder? Hä....??? Noch mal bitte!
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siehe bild
So wie du es gezeichnet hast wird in keinem Fall eine Spannung an der Spule auftreten.
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Stromwandler.JPG
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Nur wenn durch Glühbirne 2 ein Strom fließt, wird eine Spannung in die Spule induziert. Es darf nur eine Leitung (L oder N) durch den Ringkern geführt werden, weil sich sonst Die Magnetfelder beider Leitungen gegenseitig auslöschen würden. Es sollte schon eine 200 Watt Glühbirne sein, damit eine superhelle LED am Ringkern wenigstens ein bisschen leuchtet, oder einen Verstärker dahinterschalten. Als OPV kann auch ein LM358 eingesetzt werden.
Ralf L. schrieb: > Nur wenn durch Glühbirne 2 ein Strom fließt, wird eine Spannung in die > Spule induziert. Bei deiner Anordnung der Spule: ja. Bei der Anordnung von Mike: nein.
Es drängt sich der Verdacht auf, alle setzten hier implizit 230V Wechselspannung und keinesfalls Gleichstrom voraus.... ohne dies jemals explizit erwähnt zu haben. (L, N )
Hi Christian S. schrieb: > ohne dies jemals explizit erwähnt zu haben. (L, N ) Ja, manches Mal muß man auch die Bildchen anschauen, wo L und N eingezeichnet sind. Beitrag: Beitrag "Re: Stromwandler/Induktionsspule" Weiter induziert Es mit DC weit schlechter, man müsste integrieren und auch sonst ein 'riesen Faß aufmachen', damit man Da halbwegs brauchbare Werte bekommt. Wieso von L noch ein Strich nach Rechts abgeht, ist mir aber nicht ersichtlich - mit der Spulenspannung hat Der Nichts zu tun, da Diese zum L potentialfrei ist. MfG
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Mike schrieb: > siehe bild 1. G1 hat sowieso schon mal keinen Einfluss, da ihr Strom nicht durch den umwickelten Draht fließt. 2. Das im Draht entstehende Magnetfeld steht senkrecht zu dem von der Spule aufnehmbaren. Spulen ordnet man so an, wenn man möglichst keine Beeinflussung zwischen beiden haben möchte. Die Drähte der Spule müssen parallel zu Deiner Leitung liegen und deren Magnetfeld aufnehmen zu können. Aber sie dürfen nur in eine Richtung dort liegen, sonst heben sich dir Spannungen auf. Also auf einen Ringkern wickeln, wie von Ralf gezeigt. Gruß Jobst
@ Ralf Leschner (ladesystemtech)
> Verstaerker_fuer_Stromwandler.png
Die Schaltung ist ziemlicher Murks. Was soll das sein? Konnte sich der
Zeichner nicht entscheiden, ob er einen normalen Spannungsverstärker
oder einen Transimpedanzverstärker nutzen will. So ist es jedenfall
maximal unsinnig.
Falk B. schrieb: > Was soll das sein? Ich glaube mich zu erinnern, dass die hier mal als "Stromindikator" vorgestellt wurde. Also nicht als linearer Verstärker, sondern als Schwellwertindikator: wenn Strom durch den Lastkreis fließt (und damit irgendein Sekundärstrom über die 1k), dann geht der Ausgang dieser Schaltung auf high. Kann aber auch sein, dass meine Erinnung mich trügt. Falk B. schrieb: > Konnte sich der > Zeichner nicht entscheiden, ob er einen normalen Spannungsverstärker > oder einen Transimpedanzverstärker nutzen will. Das stellt in meinen Augen einen normalen Spannungverstärker für die Ausgangsspannung des Stromwandlers dar. Der arbeitet mit einer Bürde von 1kOhm. Solange der erste OPV nicht überfordert ist, spielen die antiparallelen Dioden keine Rolle (es fällt keine Spannung an ihnen ab, es fließt kein Strom über sie). Nur wenn der erste OPV begrenzt und die Differenzspannung am Eingang nicht mehr auf 0 runterkriegt, dienen die Dioden als Schutzbeschaltung. Für eine genaue Strommessung müsste man sich überlegen, ob die Bürde von 1kOhm für den Stromwanlder nicht zu groß ist. Eine einfache Unterscheidung "Strom an/Strom aus" sollte man damit aber schon hinkriegen.
@Achim S. (Gast) >Ich glaube mich zu erinnern, dass die hier mal als "Stromindikator" >vorgestellt wurde. Also nicht als linearer Verstärker, sondern als >Schwellwertindikator: wenn Strom durch den Lastkreis fließt (und damit >irgendein Sekundärstrom über die 1k), dann geht der Ausgang dieser >Schaltung auf high. Ist trotzdem Murks. >Das stellt in meinen Augen einen normalen Spannungverstärker für die >Ausgangsspannung des Stromwandlers dar. Ja, aber . . . > Der arbeitet mit einer Bürde von >1kOhm. Eben nicht. Schau dir an, WO der 1k sitzt! Das ist ein künstlicher Ausgangswiderstand, KEIN Shunt. Vollkommen kontraproduktiv, denn ein Stromwandler wir mit nahezu Kurzschluß betrieben! > Solange der erste OPV nicht überfordert ist, spielen die >ntiparallelen Dioden keine Rolle (es fällt keine Spannung an ihnen ab, >es fließt kein Strom über sie). Schon wieder falsch. Die Dioden arbeiten als nichtlinearer Shunt.
Falk B. schrieb: > Eben nicht. Schau dir an, WO der 1k sitzt! Das ist ein künstlicher > Ausgangswiderstand, KEIN Shunt. Sehe ich anders. Der Spannungsteiler (2 mal 10k) legt das Potential am unteren Ende der Sekundärspule erstmal auf 6V. Der OPV (solange er nicht begrenzt) sorgt dafür, dass auf der anderen Seite der 1n414 ebenfalls 6V liegen. Aus Sicht der Sekundärspule liegt also ein Ende auf 6V, das andere Ende über 1k auf 6V. Für die Quelle (Sekundärspule) ist nicht unterscheidbar, ob das die selben 6V vom Spannungsteiler sind oder ob der OPV das Potential auf 6V nachregelt. So ganz stimmt diese Betrachtung nicht, denn die 6V am Spannungsteiler sind nicht konstant. Der Strom der Sekundärspule fließt zwar wirklich nicht über die Dioden. Aber er fließt über den Rückkoppelwiderstand auf den Ausgang des OPV, von dort auf das Versorgungsnetz und von dort über den Spannungsteiler wieder zum anderen Ende der Sekundärspule. Dass das grade aufgeht, dafür sorgt der OPV (solang er nicht an ein Limit anschlägt). Denn nur damit hält er die Differenzspannung am Eingang auf 0V. Damit verschiebt sich tatsächlich mit dem Messwert das Bezugspotential der Sekundärspule. Der Spannungsteiler hält sie nicht bei 6V fest, er ist mit dem Strom der Sekundärspule belastet. Das Bezugspotential der Verstärker verschiebt sich also ständig, was in der Tat nicht sonderlich elegant ist. Aber solange beim OPV nichts anschlägt bleibt die Differenzspannung über die beiden Dioden bei 0, es fließt kein Strom über sie, die Sekundärspule sieht eine Bürde von 1kOhm.
Die Schaltung von oben ist nur ein Stromindikator. Fließt durch den Kern eine Leitung mit einem Strom (Fehlerstrom) von 30mA, kommen am Ausgang ca. 10V Gleichspannung heraus, die mit einem Schmitt-Trigger erfasst werden können. Den 10mH Ringkern gibt es bei Conrad Electronic Best.-Nr. 534447 . Der 1k Widerstand dient zur Strombegrenzung, falls wirklich mal eine hohe Abschaltspannung induziert wird. Die Dioden schützen nur die Eingänge vom OPV vor zu hohen Induktionsspitzen. Der NE5532 hat zwar schon interne Dioden, aber andere OPVs evtl. nicht. Bei einem Strom von 30mA wird eine Spannung von ca. 5mV im Kern induziert. Also noch sehr weit entfernt von den 0,6 Volt der Dioden. Die Verstärkung der ersten Stufe beträgt v1=100k/1k=100 und die Verstärkung der zweiten Stufe v2=100k/4k7=21. Also eine Gesamtverstärkung von 2100. Die Verstärkung kann auch mit dem 4k7 Widerstand eingestellt werden (10k Trimmer verwenden). Dann kann man sich daraus einen einstellbaren Fehlerstromschutzschalter basteln. Dann müssen allerdings beide Leitungen (L und N) durch den Kern geführt werden. Der PE darf nicht durch den Kern! Da der OPV in 12V single Supply betrieben wird, ist am Ausgang noch eine Villard-Stufe, um am Ausgang ca. 10 Volt Gleichspannung zu bekommen. Der 10nF Kondensator in der Gegenkopplung dient nur dazu, Nadelimpulse zu unterdrücken.
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@ Achim S. (Gast) >> Eben nicht. Schau dir an, WO der 1k sitzt! Das ist ein künstlicher >> Ausgangswiderstand, KEIN Shunt. >Sehe ich anders. Dann siehtst es falsch. > Der Spannungsteiler (2 mal 10k) legt das Potential am >unteren Ende der Sekundärspule erstmal auf 6V. Eine virtuelle/künsliche Masse. > Der OPV (solange er nicht >begrenzt) sorgt dafür, dass auf der anderen Seite der 1n414 ebenfalls 6V >liegen. Aus Sicht der Sekundärspule liegt also ein Ende auf 6V, das >andere Ende über 1k auf 6V. Für die Quelle (Sekundärspule) ist nicht >unterscheidbar, ob das die selben 6V vom Spannungsteiler sind oder ob >der OPV das Potential auf 6V nachregelt. Darum geht es gar nicht! Siehe Anhang! Oben die Originalschaltung. Der Stromwandler hat keinen sinnvollen Shunt, die 1K wirken als Innenwiderstand, der OPV ist als invertierender Verstärker geschaltet, wobei der Stromwandler als SPANNUNGSquelle betrachtet wird. Das Ergebnis sind nur kurze Nadelimpulse mit 50 Hz, weil der Stromwandler schnell in die Sättigung geht. Darunter die korrigierte Version. Einfach den 1k weglassen. Hier arbeitet der Stromwandler als STROMQUELLE und der OPV als Strom-Spannungswandler, aka Transimpedanzverstärker. Die Dioden sind nur zu Sicherheit, falls der OPV mal einen schlechten Tag hat bzw. wenn er übersteuert. Hier wird der Stromwandler im Kurzschluß betrieben und arbeitet linear, liefert also ein stromproportionales Ausgangssignal. Bei 100k Rückkopplung am OPV ist die Sache schon SEHR empfindlich und reagiert auf kleinste Ströme. Ob das immer so sinnvoll ist? Außerdem ist der selbstgestrickte Sromwandler auf diesem Bild nicht sonderlich sinnvoll, denn die Windungszahl ist eher klein, geschätzt ca. 30. https://www.mikrocontroller.net/attachment/342854/Stromwandler.JPG Beim Stromwandler will man aber eher ein hohes Verhältnis haben, um große Primärströme mit handhabbaren Sekundärströmen messen zu können. 1000:1 ist weit verbreitet. Bei den heutigen Preisen lohnt sich ein Selberwicklen keine Sekunde.
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Falk B. schrieb: > der OPV ist als invertierender > Verstärker geschaltet Korrekt Falk B. schrieb: > wobei der Stromwandler als SPANNUNGSquelle > betrachtet wird. Korrekt Falk B. schrieb: > Der Stromwandler hat keinen sinnvollen > Shunt, die 1K wirken als Innenwiderstand, Doch: aus Sicht des Stromwandlers wirkt der 1k als Shunt. Aus seiner Sicht gibt es keinen Unterschied zwischen dieser Schaltung und einem 1k direkt über die beiden Klemmen der Sekundärwicklung. Weil der Stromwandler die virtuelle Masse aufgrund des OPVs nicht von einer echten Masse unterscheiden kann. (Wobei Masse in diesem single-supply-Fall halt nicht Masse ist sondern um 6V herum wackelt). Falk B. schrieb: > Das Ergebnis sind nur kurze Nadelimpulse mit 50 Hz, > weil der Stromwandler schnell in die Sättigung geht. Hängt davon ab, wie die Sekundärwicklung auf dem Stromwandler aussieht (bzw. vom L/R-Verhältnis). Wenn der Stromwandler mit einem 1k-Shunt klar kommt, dann funktioniert die Schaltung. Dass 1k als Shunt zu hoch sein kann, hatte ich schon geschrieben. Insbesondere bei dem Wandler von Ralf, mit nur einer Handvoll Sekundärwindungen. Achim S. schrieb: > Für eine genaue Strommessung müsste man sich überlegen, ob die Bürde von > 1kOhm für den Stromwanlder nicht zu groß ist. Falk B. schrieb: > Hier > arbeitet der Stromwandler als STROMQUELLE und der OPV als > Strom-Spannungswandler, aka Transimpedanzverstärker. Korrekt: man könnte natürlich einen Strom-Spannungswandler einsetzen und bräucht sich dann auch keine Gedanken zu machen, ob die 1k zu hoch sind oder nicht (weil es sie nicht gäbe). Aber ich bleib dabei: für den Stromwandler wirkt Ralfs Schaltung genau so, als würde ein 1k zwischen die beiden Klemmen der Sekundärspule geschaltet wäre. Der Stromwandler sieht eine Bürde von 1k. Und die folgende Behauptung bleibt falsch: "Die Dioden arbeiten als nichtlinearer Shunt." Solange der OPV nicht anschlägt, fließt kein Strom über die Dioden. Sie dienen auch in Ralfs Schaltung nur als Schutz, genau wie bei deinem Transimpedanzverstärker. Im Anhnag mal Ralfs Variante ohne single-supply und ohne den Spannungsteiler, der die Betrachtung nur unnötig verkompliziert. - Der Ausgang des Stromwandlers muss genau 1k treiben, sonst nix (~8µA bei ~8mV - von einem 1k Shunt nicht zu unterscheiden). - über die Dioden fließt kein Strom, die wirken nicht die Bohne als "nichtlinearer Shunt".
@ Achim S. (Gast) >Doch: aus Sicht des Stromwandlers wirkt der 1k als Shunt. Jain. Es ist die Last für den Stromwandler, OK. Aber was nützt ein Shunt, wenn ich die Spannung darüber nicht messe? >> Das Ergebnis sind nur kurze Nadelimpulse mit 50 Hz, >> weil der Stromwandler schnell in die Sättigung geht. >Hängt davon ab, wie die Sekundärwicklung auf dem Stromwandler aussieht >(bzw. vom L/R-Verhältnis). Der vom OP hat lausige 10mH und 30 Windungen. >Aber ich bleib dabei: für den Stromwandler wirkt Ralfs Schaltung genau >so, als würde ein 1k zwischen die beiden Klemmen der Sekundärspule >geschaltet wäre. Der Stromwandler sieht eine Bürde von 1k. Ja. >Und die folgende Behauptung bleibt falsch: "Die Dioden arbeiten als >nichtlinearer Shunt." Solange der OPV nicht anschlägt, fließt kein Strom >über die Dioden. Sie dienen auch in Ralfs Schaltung nur als Schutz, >genau wie bei deinem Transimpedanzverstärker. Hast recht, hab ich übersehen. Ist aber immer noch kontraproduktiv. >- über die Dioden fließt kein Strom, die wirken nicht die Bohne als >"nichtlinearer Shunt". Stimmt, mein Fehler, ich hab den Transimpedanzverstärker zu spät gesehen.
Falk B. schrieb: > Hier wird der Stromwandler im Kurzschluß betrieben Welcher Kurzschluss? Du meinst doch wohl nicht etwa einen Kurzschluss über die Minidioden, die brennen evtl. ohne 1k Widerstand durch, bzw. die 0,6 Volt werden im Normalfall nie erreicht. Falk B. schrieb: > Bei 100k Rückkopplung am OPV ist die Sache schon SEHR empfindlich und > reagiert auf kleinste Ströme. Eben. Der 1k Widerstand dient auch zum Festlegen einer definierten Verstärkung (Berechnung siehe oben), weil der Stromwandler extrem niederohmig ist (ca. 0,2 Ohm). Falk B. schrieb: > Beim Stromwandler will man aber eher ein hohes Verhältnis haben, um > große Primärströme mit handhabbaren Sekundärströmen messen zu können. > 1000:1 ist weit verbreitet. Bei den heutigen Preisen lohnt sich ein > Selberwicklen keine Sekunde. Richtig. Erst dann würde Deine korrigierte Variante funktionieren. Jetzt sogar mit LM358, sehr gut.
@Ralf Leschner (ladesystemtech) >> Hier wird der Stromwandler im Kurzschluß betrieben >Welcher Kurzschluss? Der durch den Transimpedanzverstärker, SOLANGE dieser nicht übersteuert. Was natürlich bei 100k und max. 6V schon bei ~60uA der Fall ist. Macht bei einem 1:30 Stromwandler 1,8mA. OK, diese Dimensiomnierung ist Murks, aber darum ging es nicht. > Du meinst doch wohl nicht etwa einen Kurzschluss >über die Minidioden, die brennen evtl. ohne 1k Widerstand durch, bzw. >die 0,6 Volt werden im Normalfall nie erreicht. Quark. Die Schaltung schützt sich selber, indem dein Ringkern in Sättigung geht. Der ist nämlich hochpermeabel und mit wenigen Windungen versehen. Da geht das Ruck Zuck. Dann wird nur noch Energie ins Magnetfeld gepumt und es kommt KEINE nennenswerte Sekundärspannung mehr an. Miß es nach. >> Bei 100k Rückkopplung am OPV ist die Sache schon SEHR empfindlich und >> reagiert auf kleinste Ströme. >Eben. Der 1k Widerstand dient auch zum Festlegen einer definierten >Verstärkung (Berechnung siehe oben), weil der Stromwandler extrem >niederohmig ist (ca. 0,2 Ohm). [ ] du hast die Funktion eines Stromwandlers verstanden. Lies den gleichnamigen Artikel, dann wird es dir vielleicht klar, wie sehr du mit deiner halbgaren Vorstellungswelt auf dem Holzweg bist. Und rechne mal nach, bei wieviel mA dein glorreicher Stromwandler den Dienst quittiert und sättigt. Eine Hausaufabe vööör den Schööööler. > Beim Stromwandler will man aber eher ein hohes Verhältnis haben, um > große Primärströme mit handhabbaren Sekundärströmen messen zu können. > 1000:1 ist weit verbreitet. Bei den heutigen Preisen lohnt sich ein > Selberwicklen keine Sekunde. >Richtig. Erst dann würde Deine korrigierte Variante funktionieren. Jetzt >sogar mit LM358, sehr gut. Deine Variante ist trotzdem ein Murks, der nur mit einer guten Portion Zufall und Glück funktioniert und mehr durch parasitäre Effekte denn auf die eigentliche Verschaltung.
Falk B. schrieb: > Deine Variante ist trotzdem ein Murks Meine Variante ist für einen professionellen Fehlerstromschutzschalter nicht zu gebrauchen, schon wegen den ganzen VDE-Richtlinien und Prüfsiegel. Aber um für Mike, dem TO, einen Stromfluss in einer Leitung (nur L) anzuzeigen, reicht es. Tests zwischen 30mA und 6 Ampere (1500 Watt Heizlüfter) sind erfolgreich verlaufen. 3700 Watt und mehr würden mit Sicherheit auch noch funktionieren, das brauche ich gar nicht erst als Hausaufgabe zu testen.
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