Forum: Mikrocontroller und Digitale Elektronik Widerstände mit Mikrocontroller messen


von Dani S. (aboutblank)


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Guten Morgen zusammen,

vorab: Ich hab mit dem Thema bisher noch nicht viel Erfahrung deswegen 
verzeiht mir die ein oder andere dumme Frage oder Unwissenheit...

Ich habe an einer Maschine mehrere Motoren, die alle am Anschluss "X10" 
angeschlossen und mit der Steuerung verbunden sind.
Es kommt gelegentlich vor, dass man den Widerstand der Wicklungen und 
Bremsen der Motoren messen muss. Derzeit hab ich dafür eine kleine Box 
gebaut, die ich am Anschluss X10 anstecke und dann bequem an der Box die 
Wicklungen und Bremsen mit einem Multimeter messen kann.
Meine Frage wäre: Gibt es einen Contoller, der, sobald ich den Stecker 
meiner Box anschließe (optional dann einen Schalter zum Messen drücke) 
automatisch die Widerstände misst und dann auch über ein Display die 
Werte ausgeben kann?

Ich habe 6 Motoren (U-V-W) und 2 Bremsen, die zu messen sind.

Vielen Dank
LG Daniel

: Bearbeitet durch User
von Lothar M. (Firma: Titel) (lkmiller) (Moderator) Benutzerseite


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Dani S. schrieb:
> Meine Frage wäre:
Irgendwie formt sich bei mir kein Bild zu deinem Problem.

> die alle am Anschluss "X10" angeschlossen und mit der Steuerung
> verbunden sind.
Wie sieht dieser ominöse "X10" aus, wo all die Motoren draufgeschaltet 
sind?

> mehrere Motoren
Welche elektrischen Daten haben diese Motoren?

> Ich habe 6 Motoren (U-V-W) und 2 Bremsen, die zu messen sind.
Wie sind die auf dem "X10" aufgelegt?

> sobald ich den Stecker meiner Box anschließe
Wie sieht diese Box aus? Wie schließt du den Stecker dieser Box da an?

Ein paar Fotos und eine Skizze zu deiner textuellen Beschreibung und zum 
Problem wären nicht schlecht.

Dani S. schrieb:
> Gibt es einen Contoller, der, sobald ich den Stecker meiner Box
> anschließe (optional dann einen Schalter zum Messen drücke) automatisch
> die Widerstände misst und dann auch über ein Display die Werte ausgeben
> kann?
Als Fertiggerät nach dem Motto "Kaufen, Einstecken und Messen"?

Oder willst/sollst du das selber bauen? Dann gilt: nein, ein µC kann 
keine Widerstände messen. Er kann mit seinem ADC bestenfalls Spannungen 
messen, du musst also entweder wie ein Messgerät einen konstanten Strom 
einspeisen und dann den Spannungsabfall messen, oder mit einem 
Widerstand und der Motospule einen Spannungsteiler aufbauen und den 
Spulenwiderstand aus dem Spannungsverhältnis berechnen.

: Bearbeitet durch Moderator
von Michael P. (mipo)


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"Den" Controller dafür gibt es sicher nicht, aber fast jeder 
Mikrocontroller mit AD Wandler und ein paar I/O sollte das können. Dazu 
das passende analog-frontend und ein Display. Die Frage ist ob dir der 
Aufwand und die erreichbaren Resultate genügen oder ob deine jetzige 
Lösung nicht nicht ausreicht.

von Dani S. (aboutblank)


Angehängte Dateien:

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> Irgendwie formt sich bei mir kein Bild zu deinem Problem.
Manchmal sind die Maschinen so verbaut, dass es nur schwer oder gar 
nicht möglich ist an den Stecker X10 ranzukommen, um dort die 
Motoren/Leitungen zu messen.

> Welche elektrischen Daten haben diese Motoren?
Ich hab dazu gerade kein Datenblatt zur Verfügung. (Ich bin nur der 
Servicetechniker und bilde mir eine Verbesserung ein :D) Welche Werte 
wären dafür denn wichtig?

Lothar M. schrieb:
> Wie sieht diese Box aus? Wie schließt du den Stecker dieser Box da an?
Bild hängt an
-> die Schalter/Taster auf der linken Seite haben eine andere Funktion 
und können erstmal ignoriert werden.

von Purzel H. (hacky)


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Fuer eine Messung sollte man sich vergewaertigen ob man waehrend des 
Betriebes messen will, oder ausserhalb. Mit Wartungsmodi und 
Wartungszeiten.
Waehrend des Betriebes muesste man Strom und Spannung gleichzeitig 
messen.

Waehrend der Wartung muss erst mal sichergestellt werden, dass sich die 
Steuerung nicht einschaltet, denn sonst ist die Messgeschichte 
verbrannt.

Allenfalls waere noch interessant weshalb Motorenwicklungen gemessen 
werden sollen. Die gehen eigentlich nie kaputt .. ausser ?

Und bei Bremsen wuerde eigentlich eher die Bremsfunktion sichergestellt 
werden. Je nach Bremssystem kann eine Bremsscheibe abgenutzt sein, das 
saehe man mit einer Wicklungsmessung nicht.

Was soll das Ganze ?

: Bearbeitet durch User
von Dani S. (aboutblank)


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> Fuer eine Messung sollte man sich vergewaertigen ob man waehrend des
> Betriebes messen will, oder ausserhalb. Mit Wartungsmodi und
> Wartungszeiten.
> Waehrend des Betriebes muesste man Strom und Spannung gleichzeitig
> messen.

Wenn meine Box dran steckt, liegt keine Spannung an der Maschine an.


> Waehrend der Wartung muss erst mal sichergestellt werden, dass sich die
> Steuerung nicht einschaltet, denn sonst ist die Messgeschichte
> verbrannt.

Die kann sich nicht einschalten, da wie gesagt die Steuerleitung ja 
zuvor abgesteckt wird


> Allenfalls waere noch interessant weshalb Motorenwicklungen gemessen
> werden sollen. Die gehen eigentlich nie kaputt .. ausser ?

Ich habe erst letzte Woche einen Motor mit defekten Wicklungen 
ausgetauscht - was die Ursache war kann ich aber auch nicht sagen.
Außerdem geht es auch darum, dass man damit einen Adernbruch in der 
Maschine ausschließen kann.


> Und bei Bremsen wuerde eigentlich eher die Bremsfunktion sichergestellt
> werden. Je nach Bremssystem kann eine Bremsscheibe abgenutzt sein, das
> saehe man mit einer Wicklungsmessung nicht.

Hat auch mehr den Hintergrund um einen Adernbruch ausschließen zu 
können.

von Stephan (stephan_h623)


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In welchem Bereich liegen die relevanten Widerstandswerte?
Ich vermute mal in der Art:
- > 1k = Aderbruch
- 10-100 Ohm = OK
- < 5 Ohm = Kurzschluss

Bitte Werte dazu liefern. Über alle damit zu messenden Gerätetypen.
Je kleiner die relevanten Bereiche und je größer die Abstände dazwischen 
desto einfacher zu realisieren.

von N. M. (mani)


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Dani S. schrieb:
> Bild hängt an
> -> die Schalter/Taster auf der linken Seite haben eine andere Funktion
> und können erstmal ignoriert werden.

Jetzt bräuchte man noch einen Schaltplan wie die Motoren und Bremsen an 
besagtem X10 aufgelegt sind.

von Dani S. (aboutblank)


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N. M. schrieb:
> Jetzt bräuchte man noch einen Schaltplan wie die Motoren und Bremsen an
> besagtem X10 aufgelegt sind.

Ader 1 - Motor 1 U
Ader 5 - Motor 1 V
Ader 9 - Motor 1 W
Ader 2 - Motor 2 U
Ader 6 - Motor 2 V
Ader 10 - Motor 3 W
usw.

von Dani S. (aboutblank)


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Stephan schrieb:
> In welchem Bereich liegen die relevanten Widerstandswerte?
> Ich vermute mal in der Art:
> - > 1k = Aderbruch
> - 10-100 Ohm = OK
> - < 5 Ohm = Kurzschluss
>
> Bitte Werte dazu liefern. Über alle damit zu messenden Gerätetypen.
> Je kleiner die relevanten Bereiche und je größer die Abstände dazwischen
> desto einfacher zu realisieren.

jap eig. passen die Werte schon genau so. Ich meine die Werte liegen 
zwischen 10 und 100 Ohm für die Wicklungen. Ich hab gerade nichts da um 
das nachzumessen. Ich kann später mal schauen ob ich vllt. ne technische 
Doku dazu finde.

von Lothar M. (Firma: Titel) (lkmiller) (Moderator) Benutzerseite


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N. M. schrieb:
> Jetzt bräuchte man noch einen Schaltplan wie die Motoren und Bremsen an
> besagtem X10 aufgelegt sind.
Das sind Details.

Ich würde pro Motor eine Schaltung in etwa diese Richtung vorsehen:
1
12V  ---o------o------o----
2
        |      |      |                               
3
       100R   100R   100R                              5V 
4
        |      |      |                                |
5
        o------+------+-------- ... wie bei w          -
6
        |      o------+-------- ... wie bei w          ^
7
        |      |      |                                |
8
        |      |      o--------o------------10k----o---o--> µC ADC          
9
        |      |      |        '-|                 |   |
10
        O      O      O        .>|----< µC Out    4k7  -
11
        u      v      w        |-|                 |   ^
12
                               |                   |   |
13
                               |                   |   |
14
                               |                   |   |
15
GND ---------------------------o-------------------o---o------
Zum Messen muss jeweils 1 oder 2 der Wicklungen mit dem Mosfet gegen GND 
geschaltet werden und dann ergibt sich ein Spannungsteiler. Weil die 
Wicklungen in Stern oder Dreieck verschaltet sind und nicht unabhängig 
gemessen werden können, muss die wechselseitige Abhängigkeit 
herausgerechnet werden.

Ich würde in erster Näherung aber einfach die Symmetrie der Messungen 
bewerten.

Die Bremse ist dagegen dann per Spannungsteiler recht trivial...

: Bearbeitet durch Moderator
von Stephan (stephan_h623)


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Lothar M. schrieb:
> Ich würde pro Motor eine Schaltung in etwa diese Richtung vorsehen:

Genau in die Richtung hatte ich gedacht.
Ziel ist ja anscheinend auch weniger eine exakte Widerstandsmessung als 
eher ein Komponententester. Bei Zweifeln kann man ja immer noch genau 
messen.

Interessant wäre da noch der Wertebereich der Zuleitungs- und 
Kontaktwiderstände gegenüber der Motorwicklung. Nicht, dass da die 
Toleranzen schon eine Auswertung oft unmöglich machen.
Die Innenwiderstände der Transistoren zum Kurzschließen sollten auch 
möglichst < 0.3 Ohm sein. Erspart Rechnerei. Und natürlich Logic-Level.

Messung nur an U und V sollte eigentlich reichen. Dann kommt man auch 
mit den bis zu 16 ADC-Eingängen gängiger Controller hin.

Die Schaltung braucht dann halt in Richtung 1-1.5A@12V. Aber ist ja 
vmtl. nur immer für 1 Minute alle so 1-4h aktiv. Die 100Ohm-Widerstände 
müssten 2W-Typen sein und man muss da vmtl. auch die initiale Toleranz 
berücksichtigen.

Eigentlich ganz gut machbar. Frage ist halt, ob du die Software 
hinbekommst.

von Lothar M. (Firma: Titel) (lkmiller) (Moderator) Benutzerseite


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Stephan schrieb:
> Die Innenwiderstände der Transistoren zum Kurzschließen sollten auch
> möglichst < 0.3 Ohm sein. Erspart Rechnerei.
Ich würde da gar nicht soo arg viel rechnen, sondern einfach gegen 
bekannte Sollwerte vergleichen. Und aus Gründen der Symmetrie das Ganze 
dreikanalig ausführen.

Stephan schrieb:
> Die Schaltung braucht dann halt in Richtung 1-1.5A@12V.
Sie braucht nur dann Strom, wenn einer der Mosfets eingeschaltet ist. 
Und das ist ja jeweils nur kurz der Fall.

von Michael B. (laberkopp)


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Dani S. schrieb:
> Gibt es einen Contoller, der, sobald ich den Stecker meiner Box
> anschließe (optional dann einen Schalter zum Messen drücke) automatisch
> die Widerstände misst und dann auch über ein Display die Werte ausgeben
> kann?

Nein.

Kannst du einen bauen ?

Vielleicht, der Transistortester konnte es auch. 
https://www.ebay.de/itm/335091833683

Du kannst auch 20 fertige Ohmmeter in deine Box einbauen.

: Bearbeitet durch User
von Monk (roehrmond)


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So wie deine Box eine Spezialkonstruktion ist, wird wohl auch das 
Messgerät eine sein müssen. Das ist kein Standard-Fall der in Massen 
produziert wird.

von Stephan (stephan_h623)


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Lothar M. schrieb:
> Stephan schrieb:
>> Die Innenwiderstände der Transistoren zum Kurzschließen sollten auch
>> möglichst < 0.3 Ohm sein. Erspart Rechnerei.
> Ich würde da gar nicht soo arg viel rechnen, sondern einfach gegen
> bekannte Sollwerte vergleichen. Und aus Gründen der Symmetrie das Ganze
> dreikanalig ausführen.

Symmetrisch wäre natürlich in der Auswertung einfacher. Geht dann aber 
vermutlich nur mit 2 Controllern oder externen ADC-Modulen. Sonst 
reichen die Eingänge nicht.

Lothar M. schrieb:
> Stephan schrieb:
>> Die Schaltung braucht dann halt in Richtung 1-1.5A@12V.
> Sie braucht nur dann Strom, wenn einer der Mosfets eingeschaltet ist.
> Und das ist ja jeweils nur kurz der Fall.

Stimmt. Mann muss die FETs der gerade nicht zu messenden Motoren ja gar 
nicht ansteuern. Dann sinds max. < 370mA + Controller+Display. Und 
Messzeit ist ja eh nur kurz.

Michael B. schrieb:
> Du kannst auch 20 fertige Ohmmeter in deine Box einbauen.

Dann aber auch mit 20 galvanisch getrennten Versorgungen ...


Steht und fällt eh mit den Programmierfähigkeiten des TE. Denn fertig 
gibts das nicht.
Display wäre meiner Meinung nach auch verzichtbar. Ein paar LEDs je nach 
Status würden reichen: Dauer-An=Ok, Off=ungetestet, Blinken=Fehler.

Und lohnt sich das ganze für "gelegentliche" Messungen?

von Christoph db1uq K. (christoph_kessler)


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Vielleicht lässt sich so ein Kabeltester dafür benutzen:
https://www.conrad.de/de/p/kabeltester-wz0017-logilink-wz0017-1967786.html
der ist eigentlich für HDMI-Monitorkabel gedacht, man müsste ein 
HDMI-Kabel in zwei Teile zerschneiden und an der Box anschließen. Der 
sollte auch Unterbrechungen und Kurzschlüsse anzeigen.

Um Windungsschlüsse zu finden wäre ein LCR-Messgerät besser, das ist 
allerdings teurer:
https://www.reichelt.de/lcr-esr-meter-digital-19999-counts-peaktech-2170-p113035.html?&trstct=pos_14&nbc=1
Das würde für jede Motorwicklung eine Induktivität in Henry und einen 
Serienwiderstand in Ohm anzeigen. Die sollten für alle Motorwicklungen 
gleich sein, wenn es große Unterschiede gibt ist etwas faul.

: Bearbeitet durch User
von Christoph db1uq K. (christoph_kessler)


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Wenn ich es recht verstehe geht es um insgesamt 18 Messungen, an 6 
Drehstrommotoren je drei Messungen, U-V, V-W und W-U?

Das einfachste wäre ein Stufenschalter mit 18 Stellungen und zwei Polen, 
mit dem man nacheinander die Werte misst. Leider sind 18-stufige 
Drehschalter selten und teuer:
nur 16-stufig und nur einpolig 24,62€:
https://www.buerklin.com/de/p/elma/drehschalter-und-stufenschalter/mr50-a11b-b113/13G1600/
24-stufig und zweipolig, 135,28€:
https://www.buerklin.com/de/p/elma/drehschalter-und-stufenschalter/04-2133/13G1090/

Mit zwei Stufenschaltern ginge es günstiger, einer mit 6 Stufen und drei 
Polen für die Auswahl des Motors und ein 3-stufiger der zwei der drei 
Wicklungsanschlüsse auswählt.

von Dani S. (aboutblank)


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Danke Leute für eure Hilfe! Ich schau mir das später mal genauer an und 
schau ob ich was davon verwenden kann! :)

von Harald W. (wilhelms)


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Dani S. schrieb:

> Ich habe erst letzte Woche einen Motor mit defekten Wicklungen
> ausgetauscht - was die Ursache war kann ich aber auch nicht sagen.
> Außerdem geht es auch darum, dass man damit einen Adernbruch in der
> Maschine ausschließen kann.

Durchgebrannte Wicklungen gibt es bei Drehstrommotorenb eher selten.
Und wenn, dann kann man das deutlich riechen. Das geht schneller als
irgendwelche Messungen.

von Christoph db1uq K. (christoph_kessler)


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So eine sensorische Prüfung gabs auch diese Woche im TV-Krimi. Die 
"Waffenexpertin" aus dem örtlichen Schützenverein nahm die Pistolenkugel 
in den Mund, um den Sprengstoff zu schmecken. Die war zuvor der Leiche 
entnommen worden. (Nord Nord Mord "Sievers und die Stille Nacht")

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