Forum: Analoge Elektronik und Schaltungstechnik Strommesszange als Bauelement


von Klaus (Gast)


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Hallo,

für Oszilloskope gibt es Strommesszangen bis 100MHz (5/30A). Ich frage 
mich ob es etwas vergleichbares auch als "Bauelement" gibt um in 
Schaltungen zu verwenden. 
https://www.keysight.com/de/de/product/N2783B/ac-dc-current-probe-100-mhz-30-arms.html

Man kann natürlich eine Strommesszange über BNC + Netzteil an eine 
beliebige Schaltunge auch ohne Oszi anklemmen, das braucht aber sehr 
viel Platz.

Kennt ihr solche Bauelemente (100MHz, 5/30A)?

Grüße,
Klaus

von Firlefanz (Gast)


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Suchst Du sowas:
Link:https://www.mouser.de/datasheet/2/196/Infineon_03152021__TLI4971_PDS_v00_90_EN-2090396.pdf
Geht bis 120 Amp. Soll FULL Linear sein.

von Klaus (Gast)


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Das ist ein anderes Sensorprinzip und nur bis <1MHz geeignet.

Was ich suche ist im Prinzip etwas mit dem selben Messprinzip (bis zu 
100MHz) wie eine Strommesszange, aber eben nicht als Handgerät sondern 
als "Bauelement" oder kompakte Baugruppe.

von Falk B. (falk)


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Klaus schrieb:
> Was ich suche ist im Prinzip etwas mit dem selben Messprinzip (bis zu
> 100MHz) wie eine Strommesszange, aber eben nicht als Handgerät sondern
> als "Bauelement" oder kompakte Baugruppe.

Ein 100MHz Stromwandler ist schon ne saftige Herausforderung. Welche 
untere Grenzfrequenz brauchst du? Bei 0Hz wird es nochmal deutlich 
aufwändiger. Je höher die untere Grenzfrequenz, umso einfacher kann man 
einen passenden HF-Trafo nutzen. Aber auch der ist nicht trivial.

von Flip B. (frickelfreak)


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Es gibt ein paper das beschreibt, wie man in einem pcb aus leiterbahnen 
eine rogowskispule um ein via herum baut, zum messen des drainstromes an 
GAN mosfets, bis in den GHz frequenzbereich.

von Leon L. (leonelf)


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Grundsätzlich wäre auch interessant zu wissen, was du damit vor hast. 
Dann kann man rausfinden, ob du wirklich die gleiche Messmethode wie bei 
einer Stromzange benötigst und welche alternativtechnologien möglich 
sind.

Bei Oszi-Stromzangen werden meist teure, auf die Zange zugeschnittene, 
Schaltungen genutzt, standard ICS (isolated current sensor) von LEM oder 
Vakuumschmelze können da meistens nicht mithalten, da diese für 
Spannungswandler oder Motortreiber ausgelegt sind und entsprechend 
niedrige Grenzfrequenzen (100kHz) haben.

Man könnte natürlich auch eine Stromzange nachbauen, aber im PCB 
formfaktor. Also einen geteilten Kern, ein Halleffektsensor oder eine 
Sense-Spule im PCB und passende Außenbeschaltung.

von Klaus (Gast)


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Leon L. schrieb:
> Man könnte natürlich auch eine Stromzange nachbauen, aber im PCB
> formfaktor. Also einen geteilten Kern, ein Halleffektsensor oder eine
> Sense-Spule im PCB und passende Außenbeschaltung.

Genau,

ich möchte quasi eine Strommesszange die bisher als Sensor für eine 
Regelschleife verwendet wird durch ein komapkteres Element ersetzen.
Die Anforderungen sind nicht weniger als bei einer Strommesszange (also 
DC-100MHz, bis 5/30A). Die Strommesszange ist im Vergleich zu allem 
anderen in der Regelschleife eben aktuell das größte und teuerste 
(allein ein Netzteil für solche Zangen ist bereits rießig).

Da es diese Strommesszangen von vielen Herstellern gibt (ca 3000€) 
dachte ich dass es das selbe doch vielleicht auch als kompaktes 
Sensormodul anstelle eines Handgerätes geben müsste. Allerdings konnte 
ich keinen Hersteller für sowas finden. Preislich kann es natürlich das 
selbe kosten wie eine Zange, nur viel kompakter sollte es sein.

von Falk B. (falk)


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Klaus schrieb:
> Genau,
>
> ich möchte quasi eine Strommesszange die bisher als Sensor für eine
> Regelschleife verwendet wird durch ein komapkteres Element ersetzen.
> Die Anforderungen sind nicht weniger als bei einer Strommesszange (also
> DC-100MHz, bis 5/30A).

Und du brauchst WIRKLICH 100MHz? Was für eine Super-Duper Schaltung ist 
das?

von Patrick L. (Firma: S-C-I DATA GbR) (pali64)


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Falk B. schrieb:
> Und du brauchst WIRKLICH 100MHz? Was für eine Super-Duper Schaltung ist
> das?

> DC-100MHz, bis 5/30A).

Sendemast? Induktion's-Ofen? :-D

: Bearbeitet durch User
von Falk B. (falk)


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Patrick L. schrieb:
> Sendemast? Induktion's-Ofen? :-D

Beide brauchen kein DC, da reicht ein HF-Trafo. Der ist deutlich 
einfacher, kleiner und billiger.

von Patrick L. (Firma: S-C-I DATA GbR) (pali64)


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Falk B. schrieb:
> Beide brauchen kein DC,

Jaaaahhhh sorry okey ergänze um Suppermagnetspule .  GRINS

Oder ev. auch eine Eierlegendewollmilchsau . :-D

: Bearbeitet durch User
von Tester (Gast)


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Wenn es um AC geht, und 50MHz genug sind dann:
http://www.pemuk.com/products/cwt-current-probe/cwtmini50hf.aspx

Für die "NF" wurde LEM schon genannt. Ansonsten musst Du mit den 
Stromzangen von Keysight oder Tektronix vorlieb nehmen.

von DCDC (Gast)


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Hallo,

als einzelnes Bauelement gibt es (zumindest meines Wissens nach) nur 
wenige Sensoren im Frequenzbereich zwischen f=0 und bis wenige MHz (max. 
1-2MHz).

Was allerdings geht, ist das ganze in Form einer Baugruppe selber zu 
bauen, indem man zwei Sensoren (einen für f=0 und niedrige Frequenz und 
einen für hohe Frequenzen) kombiniert. (Google: HOKA current sensor)

Dazu gibt es eine ganze Menge Artikel:
https://ieeexplore.ieee.org/document/8099003
https://ieeexplore.ieee.org/document/9215686
https://www.researchgate.net/publication/331526408_Open-source_wideband_DC_to_MHz_range_isolated_current_sensor
https://www.pes-publications.ee.ethz.ch/uploads/tx_ethpublications/Dalessandro_2.pdf
https://www.pes-publications.ee.ethz.ch/uploads/tx_ethpublications/dalessandro_APEC06.pdf
https://www.pes-publications.ee.ethz.ch/uploads/tx_ethpublications/2_SUBMITTED_APEC2021_Niklaus_ID1430_pdfExpress2021045725_FINAL.pdf

Das Prinzip müsste ähnlich dem sein, was in Strommesszangen verwendet 
wird. Das Hauptproblem ist den zweiten Sensor (für hohe Frequenz) so zu 
bauen, dass man die gewünschte obere Grenzfrequenz erhält. Das kann aber 
ein selber gewickelter Stromwandlertransformator sein. Aus der Erfahrung 
heraus geht das in jedem Fall bis ca. 20 MHz.

Allerdings hat man dann nicht nur ein Bauelement sondern eine 
Sensorschaltung bzw. Baugruppe. Aber, zumindest was Materialkosten 
betrifft, kann man so deutlich unter dem Preis einer Stromzange bleiben. 
D.h. es ist möglich sein mit <100€ (ggfs. sogar deutlich drunter) ein 
Messsystem zu bauen. Das Problem ist allerdings, das man das auch testen 
und ggfs. abgleichen muss.

Gruß DC/DC

von Hannes J. (Firma: _⌨_) (pnuebergang)


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Klaus schrieb:
>
> Kennt ihr solche Bauelemente (100MHz, 5/30A)?

Teilweise.

https://www.pearsonelectronics.com/products/wideband-current-monitors
Dazu, um runter bis auf DC zu kommen, z.B. ein ACS712 
(ACS712ELCTR-30A-T) und eine entsprechende Schaltung die du dir 
entwickeln darfst.

von goc911 (Gast)


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Klaus schrieb:
> Leon L. schrieb:
>> Man könnte natürlich auch eine Stromzange nachbauen, aber im PCB
>> formfaktor. Also einen geteilten Kern, ein Halleffektsensor oder eine
>> Sense-Spule im PCB und passende Außenbeschaltung.
>
> Genau,
>
> ich möchte quasi eine Strommesszange die bisher als Sensor für eine
> Regelschleife verwendet wird durch ein komapkteres Element ersetzen.
> Die Anforderungen sind nicht weniger als bei einer Strommesszange (also
> DC-100MHz, bis 5/30A). Die Strommesszange ist im Vergleich zu allem
> anderen in der Regelschleife eben aktuell das größte und teuerste
> (allein ein Netzteil für solche Zangen ist bereits rießig).
>
> Da es diese Strommesszangen von vielen Herstellern gibt (ca 3000€)
> dachte ich dass es das selbe doch vielleicht auch als kompaktes
> Sensormodul anstelle eines Handgerätes geben müsste. Allerdings konnte
> ich keinen Hersteller für sowas finden. Preislich kann es natürlich das
> selbe kosten wie eine Zange, nur viel kompakter sollte es sein.

Das Schlüsselelement ist ein Ringkern mit entsprechendem µr, allerdings 
so wenig Einfügedämpfung wie nur möglich. Mit einer Rogowski-Spule 
bleibt dass, wegen µr=1, zu verstärkende Signal, viel u klein. 
Sekundärseitig bist du dann nach erfolgter I-U Integration in einem 50 
Ohm System.
Schau auch mal bei Fischer Communication nach.
Wäre an so einem diskreten Bauteil, welches ich von der Stange kaufen 
kann,  auch schwer interessiert. Und die paar Drähte samt 
Kalibrierschaltung (ohne die geht es eh nicht) wären dann dass kleinere 
Übel.

von Bentschie (Gast)


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Klaus schrieb:
> Da es diese Strommesszangen von vielen Herstellern gibt (ca 3000€)

Ich mag diese Stromzangen ja wirklich sehr. Das witzige daran ist, es 
gibt nur einen Hersteller. Das Teil ist von Hioki. Alle "Hersteller" 
(Keysight, LeCroy, Rohde&Schwarz, ..." haben das bloß umgelabelt.

Das Netzteil ist riesig und unverschämt teuer. Wir haben das nachgebaut. 
Die Zange selbst benötigt nur +-15V bei um die 100mA. Die Pinbelegung 
steht in einem Datenblatt, ich glaube bei Keysight.

Wenn Du das unbedingt als Messung integriert haben willst, wird das 
vermutlich am einfachsten sein einen Widerstand zu verwenden. Die 
Potentialtrennung ist dann immer noch ein Problem, aber mit 3000€ Budget 
sollte da was machbar sein.

von goc911 (Gast)


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von DCDC (Gast)


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Bentschie schrieb:
> Das witzige daran ist, es
> gibt nur einen Hersteller. Das Teil ist von Hioki. Alle "Hersteller"
> (Keysight, LeCroy, Rohde&Schwarz, ..." haben das bloß umgelabelt.

Wobei ich glaube, dass ursprünglich zumindest auch Tektronix derartige 
hergestellt hat. Ob das heute noch so ist, weiß ich allerdings nicht.

von Falk B. (falk)


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Bentschie schrieb:
> aber mit 3000€ Budget
> sollte da was machbar sein.

Bei 0-100MHz und 5/30A? Als NEUENTWICKLUNG? Dream on! Wenn es was zu 
kaufen gibt, was deine Anforderungen erfüllt, ist das in 99% der Fälle 
deutlich billiger als eine Neuentwicklung, erst recht bei einem 
Einzelstück!

von Falk B. (falk)


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goc911 schrieb:
> https://www.fischercc.com/type/current-monitor-probes/

Nett, aber alle diese Wandler kommen nicht auf 0 Hz runter, welch 
Wunder.

von Patrick L. (Firma: S-C-I DATA GbR) (pali64)


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Falk B. schrieb:
> Bentschie schrieb:
>> aber mit 3000€ Budget
>> sollte da was machbar sein.

Klar doch wen kein Zertifikat notwendig ist, machen wir das.
Mit Zertifikat, musst noch eine "2" vor das "3" stellen dann ist es etwa 
möglich.

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