Forum: Haus & Smart Home Rolladensteuerung Motorstrom messen


von Markus R. (marom)


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Hallo,

ich arbeite an einer zentralen Rolladensteuerung für 8 
Rolläden/Raffstores die über esphome laufen wird. Esphome bietet mir die 
Möglichkeit eines "current based covers" 
(https://esphome.io/components/cover/current_based.html). Zentral ist 
dabei die Konfiguration eines Schellenwertes für den Strom den die 
motoren "ziehen". Danach wird entschieden ob der Rollsden fährt oder der 
Endschalter abgeschaltet hat.
Ich habe 8 Motoren mit je auf/ab, macht 16 Strommessungen. Die Motoren 
ziehen 0,6 bis 0,8 A. Eine präzise Messung ist nicht zwingend 
erforderlich.

Mein Ansatz war 16x ACS712 in der 5A Version 
(https://www.allegromicro.com/~/media/files/datasheets/acs712-datasheet.ashx) 
an insgesamt 4x ads1115 (https://www.ti.com/lit/ds/symlink/ads1115.pdf) 
einzusetzen. Über den ACS712 liest man dass der durchaus auch 
störanfällig ist. Insbesondere bei relais in der Nähe. Davon gibt's auch 
16 in direkter Umgebung...
Bin ich mit den gewählten Bauteilen gut beraten oder gibt es bessere 
Vorschläge?
Wie sieht es eigentlich mit der Isolation der acs712 aus? 2,4kV laut 
datenblatt. Ist das überhaupt ausreichend?

Statt der ads1115 könnte ich auch direkt die adc des esp32 verwenden, 
doch die haben im Netz keinen guten Ruf und ich keine Meinung dazu aus 
eigener Erfahrung. Daher die ads1115...

Viele Grüße,

Markus

: Verschoben durch Moderator
von Michael B. (laberkopp)


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16 Stromwandler ? Wozu ? Vermutlich hängen die Rollläden alle an einer 
Sicherung, da reicht 1 Stromwandler. Bei Wechselstrom verwendet man 
üblicherweise Stromwandlertrafos, da muss man sich um deren Überleben im 
Kurzschlussfall keine Sorgen machen. Ausserdem steuert man klugerweise 
so, dass zu einer Zeit nur ein Motor fährt, damit lässt sich sogar die 
Anzahl der Relais halbieren.

Theoretisch muss die Isolation in Festinstallationen bis 4.5kV reichen 
wenn die Ansteuerseite SELV ist.

von Obelix X. (obelix)


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Markus R. schrieb:
> Ich habe 8 Motoren mit je auf/ab, macht 16 Strommessungen.

Da die Motoren nie auf und ab gleichzeitig fahren werden, wird wohl ein 
Sensor pro Motor reichen.

Markus R. schrieb:
>esp32 verwenden, doch die haben im Netz keinen guten Ruf

Möchtest du einen genauen Stromwert haben oder nur eine 
Überstromabschaltung damit realisieren?

: Bearbeitet durch User
von Rainer W. (rawi)


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Markus R. schrieb:
> Ich habe 8 Motoren mit je auf/ab, macht 16 Strommessungen.

Muss die Laufzeit der Motoren unbedingt in einem Parallellauf vermessen 
werden?
Ein gemeinsamer Stromsensor sollte doch völlig reichen. Einziger 
Nachteil wäre, dass die Kalibrierung der Geschwindigkeiten nicht 
gleichzeitig, sondern nacheinander stattfinden müsste.

von Markus R. (marom)


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Vielen Dank Für Eure Rückmeldungen!

Die Rolläden sollen gleichzeitig fahren können, aber ihr habt völlig 
recht, dass mir je eine Strommessung reicht. Also 8 Messpunkte.

@rainer: du hast prinzipiell recht, nur hab ich in esphome entweder 
einen zeitgesteuerten oder einem strom gesteuerten rolladen. Die 
strommessung nur für die Kalibrierung zu nutzen ist nicht vorgesehen.

Bei Überstrom schalten sich die Motoren selber ab, mir geht es darum zu 
erkennen ob der Motor die Endposition erreicht hat, der integrierte 
Endschalter damit abgeschaltet hat und der Strom unter einen Grenzwert 
von ca. 0,5A bei der regulären auf/ab Fahrt fällt. Also keine 
kontinuierliche präziese Messung.

Tja 4,5kV haben die acs712 leider nicht, die geplanten Relais alerdings 
schon. Dann muss was anderes her.

von Markus R. (marom)


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Allegro hat ein paar interessante ICs im Angebot. Zum Teil mit 5kV 
isolation...
https://www.allegromicro.com/en/products/sense/current-sensor-ics/zero-to-fifty-amp-integrated-conductor-sensor-ics

Auf die Schnelle fand ich insbesondere den interessant:
CT425-HSN820DR
0 bis 20A
200mV/A
https://www.allegromicro.com/~/media/files/datasheets/CT425-datasheet.pdf

von Matthias B. (turboholics)


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Hi!

Evtl anderer Ansatz: bei professionellen Steuerungen speichert man die 
übliche Laufzeit + etwas Zuschlag, bei "halb-offen" wird entsprechend 
die "verbrauchte" Laufzeit gespeichert. Nach Ablauf der gespeicherten 
Zeit wird der Ausgang abgeschaltet.

Defekte (langsam werdende) Motoren fahren dann nicht mehr in die 
entsprechende Endlage und können rechtzeitig getauscht werden.

Um die langsamen Motoren dennoch in sichere Endlage zu bekommrn, kann 
man nach verstrichener Laufzeit und nochmaligem Tastendruck nochmal 5 
Sekunden Spannung draufgeben.

VG

von Markus R. (marom)


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Hallo Matthias,
Das wäre der alternative Ansatz. Wenn sich keine gute Lösung findet, 
werde ich den weg auch gehen.
Hatte ja irgendwie gehofft, dass es genauso einfach ist den Strom zu 
messen, wie ein relais zu schalten. Aber das scheint es leider nicht zu 
sein.

von Rüdiger B. (rbruns)


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Schon mal den Shelly 2.5 angesehen ?

von Markus R. (marom)


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Tatsächich ja, möchte das ganze aber per LAN anschließen, da scheidet 
der shelly aus

von Thomas R. (thomasr)


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Und was spricht gegen die Verwendung von kleinen CTs? Damit hast du das 
Isothema sicher erschlagen und der Ausgangsstrom der CTs läßt sich gut 
weiter verarbeiten.

von Tom K. (nextcc)


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Thomas R. schrieb:
> kleinen CTs?

In Deutschland bis auf weiteres noch als Stromwandler bekannt. Und unter 
dieser Bezeichnung bei Händlern wesentlich leichter auffindbar.

https://www.tme.eu/de/details/ax-1000/stromwandler/talema/

von Markus R. (marom)


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Hallo,
Ja das ist ein guter Vorschlag wobei ich die letzten Tage so viel zu dem 
Thema gelesen habe und es zunächst mal ohne die Strommessungen versuchen 
werde. Gerade die Diskussion hier hat mir die Augen geöffnet...
Ein wesentlicher Aspekt ist die Betriebsscherheit. Steuerung und 230v 
sauber getrennt zu halten erscheint mir vorerst sinnvoller als alles auf 
eine Platine zu quetschen.

Plane nun ein Koppelrelais für die hutschine zu verwenden, da würden die 
Stromwandler zwar funktionieren, aber das ist mir dann zu viel 
Kabelsalat...

Vielen Dank jedenfalls für Eure Unterstützung!

von Frank O. (frank_o)


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Vor über 20 Jahren hatte ich mal ein Haus gebaut und ein Bussystem von 
Gira.
Da konnte man verschiedene Aufsätze drauf machen, sodass man auch 
sonnengesteuert oder mit Zeituhr steuern konnte. Ich hatte dann einen 
zentralen Schalter, mit dem ich das ganze Erdgeschoss öffnen konnte.
Wenn ein Rollladen dann hängen blieb, hätte ich mir eine 
Stromüberwachung gewünscht. Das ist jetzt 24 Jahre her.
Grundsätzlich würde ich meinen, dass es das heute fertig gibt.

von Rüdiger B. (rbruns)


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Tatsächlich gibt den Shelly auch mit LAN:
https://www.shelly.com/de/products/shop/shelly-pro-dual-cover-shutter-pm
ob das vom Platz und Preis für dich geht ?

von Tilo R. (joey5337) Benutzerseite


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Ich war bei meinem Selbstbau etwas wagemutiger und habe die Strommessung 
selber gebaut.
Grund war, dass ich keine passenden Stromsensoren gefunden habe. Fest 
installiert bin ich in Überspannungskategorie III, da will ich 4,4 kV 
bzw. 8mm Kriechstrecke. Da wird die Auswahl dünn. Und dann hatte ich 
halt noch wenig Platz, weil ich 4 Rolläden in 4TE bauen wollte.

Ich habe auch nur einen Stromsensor für alle Rolläden.
Ich messe das Magnetfeld mit einem Hall-Sensor SS 59 ET. Bei meinem 
Aufbau liefert der (gemessen) 25mV Spitze-Spitze bei 1,7A eff.

PS: das ist ein 1mm-Grid im Bild, falls jemand Isolationsabstände 
nachmessen will.

: Bearbeitet durch User
von Michael B. (laberkopp)


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Tilo R. schrieb:
> falls jemand Isolationsabstände nachmessen will.

Ich befürchte, deine PLatinenspule brennt durch bevor die 1A träge 
durchbrennt.

von Tilo R. (joey5337) Benutzerseite


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Michael B. schrieb:
> Tilo R. schrieb:
>> falls jemand Isolationsabstände nachmessen will.
>
> Ich befürchte, deine PLatinenspule brennt durch bevor die 1A träge
> durchbrennt.

Nein, das kann ich sicher ausschließen.
Ich hatte damals sowohl Schmelzintegrale & Erwärmung berechnet, aber 
auch Temperaturmessungen mit höherem Strom und für längere Zeit 
durchgeführt.

von Markus R. (marom)


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Wow, das wäre ganz nach meinem Geschmack! Aber das ist leider nicht 
meine Kragenweite. Die Relais hätt ich vielleicht noch mit auf die 
Platine gepackt, aber mit koppelrelais auf der hutschiene habe ich es 
(oder die die nach mir kommen) leichter wenn die Steuerung versagt...

Zu den shelly pro: die hatte ich mir auch schon angeschaut. Sind super. 
Nutze einiges aus dem shelly Segment, aber gerade die Rolladensteuerung 
ist mir wirklich zu teuer. Beim selber basteln muss ich meinen 
Stundensatz zum Glück nicht zahlen...

von Jochen D. (joe_d1)


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Bin auch auf der Suche den Motorstrom der Rollläden zu messen.

Zur Zeit habe ich Eigenbau-"Trennrelais" die ich mit 24V ansteuern kann:

Beitrag "Re: Eigenbau Rollladen Trennrelais 24V"

Die fahren aber stumpf eine Zeit X rauf/runter. Manchmal schaltet aber 
so ein Rollladen auch zwischendrin ab. Das bekomme ich ohne 
Motorstrom-Messung natürlich nicht mit und die gemeldete Position stimmt 
dann natürlich überhaupt nicht mit der aktuellen Rollladenposition 
überein...

Desweiteren dürfen zwei Velux-Dachrollläden bei Frost weder auf- noch 
zugefahren werden. Deshalb sind diese noch nicht in der Automatik 
enthalten. Wenn man die nun manuell zufährt und es friert kriegt man die 
erst wieder Mittags auf wenn sie frei sind (oder auch nicht). Die 
zugehörige Ansteuerung ist aber (zu) dumm um ein Abschalten zu 
erkennen...

Ich habe jetzt auch mal testweise ACS724 Sensoren (ACS724LLCTR-2P5AB-S) 
mit +/-2.5A die 800mV/A liefern. Würden also IMHO gerade mal 480mV bei 
0,6A liefern... das das ein Problem gibt wenn die in der Nähe der Relais 
sind wusste ich (noch) nicht... Meine Idee war diese mit dem 10Bit ADC 
des AVR auszuwerten. Hat das schon jemand umgesetzt?

Andere Idee wäre einen Stromwandler mit Verhältnis 1:100 zu verwenden:

https://www.lcsc.com/datasheet/lcsc_datasheet_2312291125_FANGCHENG-FC-SCTEE8-5-1-100T_C2990853.pdf

Wenn ich https://www.mikrocontroller.net/articles/Stromwandler richtig 
verstanden und berechnet habe, bekomme ich mit einem Widerstand von 348 
Ohm  3,48V pro Ampere raus und nach einem Gleichrichter dann 4,92V die 
ich auf den ADC des AVR legen könnte. Korrekt?

von Tilo R. (joey5337) Benutzerseite


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Jochen D. schrieb:
> Ich habe jetzt auch mal testweise ACS724 Sensoren (ACS724LLCTR-2P5AB-S)
> mit +/-2.5A die 800mV/A liefern. Würden also IMHO gerade mal 480mV bei
> 0,6A liefern... das das ein Problem gibt wenn die in der Nähe der Relais
> sind wusste ich (noch) nicht... Meine Idee war diese mit dem 10Bit ADC
> des AVR auszuwerten. Hat das schon jemand umgesetzt?

Das kostet halt Auflösung. Der Sensor liefert sein Signal symmetrisch 
zur Mitte der Betriebsspannung, die Referenz des ADs wirst du auf 5V 
legen.
Dann werden aus 480mV/5V*1024 = 98 AD-Stufen. Du bist also im Bereich 
von 6 bis 7 Bit Auflösung. Für den Zweck imho völlig ausreichend. Die 
"Mitte", also den Messwert bei 0A, musst du per Software rausfinden.

Schau ins Datenblatt von deinem AVR: vielleicht kann der auch 
differentiell messen. Das notwendige zweite Signal kannst du mit einem 
Spannungsteiler erzeugen oder mit einen starken Tiefpass aus dem 
Messignal ableiten. Wenn du die interne Referenz verwenden kannst müsste 
rund ein Bit mehr übrig bleiben.

Störungen durch das Relais kannst du mit einem Tiefpass direkt am 
AD-Eingang wegfiltern.

Wenn du an einer echten Strommessung interessiert bist, musst du viele 
Messungen innerhalb einer Netzperiode machen und die Ergebnisse 
quadratisch mitteln. Ich habe damals 3,2kHz Samplingrate gewählt und der 
AVR hat das mit 8MHz noch gut hinbekommen.
Nur eine Schaltschwelle auszuwerten geht natürlich einfacher.

Jochen D. schrieb:
> Andere Idee wäre einen Stromwandler mit Verhältnis 1:100 zu verwenden:
>
> 
https://www.lcsc.com/datasheet/lcsc_datasheet_2312291125_FANGCHENG-FC-SCTEE8-5-1-100T_C2990853.pdf
>
> Wenn ich https://www.mikrocontroller.net/articles/Stromwandler richtig
> verstanden und berechnet habe, bekomme ich mit einem Widerstand von 348
> Ohm  3,48V pro Ampere raus und nach einem Gleichrichter dann 4,92V die
> ich auf den ADC des AVR legen könnte. Korrekt?
Du musst den Spannungsabfall an den Gleichrichterdioden noch abziehen. 
Und vermutlich willst du das Signal danach mit einem 
Kondensator/Widerstand noch glätten.
Von der Genauigkeit reicht das dann wirklich nur noch zur 
Schaltschwellenerkennung. Im Gegenzug ist es sehr einfach zu 
programmieren.

von Chris K. (kathe)


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Denk auch an den Stromausfall. Hatte letztens das Problem.
Welcher Rolladen sollte über Nacht nicht zu fahren, damit am nächsten 
ich noch ausm Haus komm.
....
Nimm keine Somfy da musst ich schon bei allen nach nicht ganz 10 Jahren 
die Kondensatoren wechseln.

Die einfachsten die manuell eingestellt werden müssen laufen hingegen 
Problemlos.
Die Ansteuerung ist so trivial ... Parallel schaltung zum Schalter. ....

Aber Overengineering mit mehr/früheren Ausfällen im Vergleich zur 
Vorgängertechnik ist ja grad angesagt.....

Stromsparen: Schalter aus kein Stromfluss - Intelligente Steuerung immer 
Stromverbrauch, aber meistens Programm/Steuerung falsch ----

von Andreas M. (elektronenbremser)


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Michael B. schrieb:
> ein Motor fährt

Obelix X. schrieb:
> Da die Motoren nie auf und ab gleichzeitig fahren werden,

Motoren können nicht fahren, höchstens gefahren werden

von Patrick C. (pcrom)


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Wahrscheinlich viel einfachere loesung die auch von zB Somfy, Simu und 
andere benutzt wird : Statt strom-messung, mach spannungs-messung am 
sekundaire spul.
Also wenn AUF gesteurert wird, komt bei AB eine spannung heraus bis der 
endschalter erreicht wird. Wenn ich mich gut erinnere so rund 140Vac

Damit kann zB direkt ein relais gesteuert werden oder sogar via dioden 
mittels OR-funktion zimlich einfach gekoppelt werden

Patrick aus die Niederlaende

von Jochen D. (joe_d1)


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Tilo R. schrieb:
> Das kostet halt Auflösung. Der Sensor liefert sein Signal symmetrisch
> zur Mitte der Betriebsspannung, die Referenz des ADs wirst du auf 5V
> legen.
> Dann werden aus 480mV/5V*1024 = 98 AD-Stufen. Du bist also im Bereich
> von 6 bis 7 Bit Auflösung. Für den Zweck imho völlig ausreichend. Die
> "Mitte", also den Messwert bei 0A, musst du per Software rausfinden.

Hab' nochmal ins ACS724 Datenblatt geschaut - da gäbe es auch eine 
unidirektionale 0-5A Variante mit 800mV/A (ACS724LLCTR-05AU-S). Der 
Bereich vom Rollladenmotor von 0-0,6A wäre dort dann eine Spannung von 
0,5V-0,98V. Da könnte ich die ADC-Referenz je nach AVR auf 2,2V oder 
2,5V setzen was dann für maximale Rollladenmotorströme von 2A oder 2,5A 
reichen würde. Und an AD-Stufen hätte ich dann 223 bzw. 196 ...

> > Andere Idee wäre einen Stromwandler mit Verhältnis 1:100 zu verwenden:

> Du musst den Spannungsabfall an den Gleichrichterdioden noch abziehen.

Wenn der Gleichrichter direkt hinter dem Stromwandler ist soll das wohl 
keine Rolle spielen. Aber ich habe damit keine Erfahrung...

Chris K. schrieb:
> Denk auch an den Stromausfall. Hatte letztens das Problem.
> Welcher Rolladen sollte über Nacht nicht zu fahren, damit am nächsten
> ich noch ausm Haus komm.

Du hast eine Haustüre mit Rollladen? Im Notfall denke ich wird der 
Plastikrollladen der Terrassentür einem beherzten Tritt nachgeben...

> Die Ansteuerung ist so trivial ... Parallel schaltung zum Schalter. ....

Ja, die Anteuerung ist trivial, wenn man aber mehr als ein dutzend 
Rollläden zum Verfahren hat ist man über eine komfortable Steuerung 
äußerst dankbar ;)

> Stromsparen: Schalter aus kein Stromfluss - Intelligente Steuerung immer
> Stromverbrauch, aber meistens Programm/Steuerung falsch ----

Aha. Also meine Trennrelais im Link oben werden mit Druck auf die Tasten 
aktiviert - umgesetzt mit einem Reedrelais. Also 0mA Stromfluss. Darüber 
gibt es noch mit relativ viel Verkabelungsaufwand eine übergeordnete 
Steuerung, deren Programm - das ich selbst geschrieben habe - macht 
genau das was ich will...

von Tilo R. (joey5337) Benutzerseite


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Jochen D. schrieb:
> Wenn der Gleichrichter direkt hinter dem Stromwandler ist soll das wohl
> keine Rolle spielen. Aber ich habe damit keine Erfahrung...
Hast' recht, daran hatte ich nicht gedacht.

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