Strommessung

[Dirk Ruth]

Ich suche eine einfache Möglichkeit (ohne Spezialhalbleiter) den
Motorstrom eines Gleichstrommotors (24V/max. 4A) potentialfrei mit
einem Microcontroller zu messen. Eine Auflösung von 0,2A ist völlig
ausreichend. Im Grunde soll nur festgestellt werden, ob der Motor
gegen einen Anschlag fährt, damit er sofort gebremst (kurzgeschlossen
) werden kann. Der einsatz eines Endschalters o.ä. ist nicht möglich.

Problem ist, dass die Strommessung nicht auf jedes Staubkorn auf der
Achse (sind Linear-Motoren) reagieren soll, aber immer noch schnell
genug sein muss, dass die Trägheit des Rotors die Welle nicht bricht.


Mein Gedanke ging dabei etwa in die Richtung, dass ich eine
Anschlussleitung des Ringkerntrafos einmal durch eine handelsübliche
Ringkerndrossel wickle und an der bereits aufgebrachten Wicklung
messen kann.

Geht das überhaupt mit Ringkernen oder sind die sofort in der
Sättigung? (Ferrit oder Eisenpulver) Mir fehlen auch ein wenig die
Grundlagen, wie ich vom primärseitigen Strom auf die sekundärseitge
Spannung komme. Wird hier mit dem Induktiven Widerstand dieser einen
Windung gerechnet?

Ich weis, dass dafür spezielle Stromwandler gibt, die beschaffbaren
fangen aber erst bei 1A an.

Tschö
Dirk

 

[MaWin]

Dirk Ruth <d.ruth@expressnet.info> schrieb im Beitrag <pqp6b0lj48sgvdbot3kp5e0gd7ce07jb9k@4ax.com>...

Mein Gedanke ging dabei etwa in die Richtung, dass ich eine
Anschlussleitung des Ringkerntrafos einmal durch eine handelsübliche
Ringkerndrossel wickle und an der bereits aufgebrachten Wicklung
messen kann.

Ja wird denn der Motor mit Wechselstrom betrieben ? Offenbar.

Stromwandeltrafos sind dasselbe wie Spannungswandelstrafos,
nur das sie auf Primaerseite halt nicht parallel an der
Spannungsquelle haengen, sondern seriell in der Leitung,
deren Stromfluss zu messen ist, und sekundaer halt keine
Spannungs produzieren, sondern den Strom durch einen
kleinen Messwiderstand Shunt jagen (bei moeglichst
vernachlaessigbarem Spannungsabfall, aus Trafosicht
also im Kurzschlussbetrieb).
Es geht ein Ringkern (klein aber ausreichend dick,
hochpermeabel) mit einer oder zumindest sehr wenigen
Windungen primaer, und ein paar Windungen (es teil
sich ja der Strom, also sagen wir 100) sekundaer,
an einem Shunt fuer 2V an 4/100 A = 50 Ohm.

Ich weis, dass dafür spezielle Stromwandler gibt, die beschaffbaren
fangen aber erst bei 1A an.

Na ja, da das auch nichts anderes ist, sind die billig.

Bei Gleichstrom brauchst du eine Hallsensor, KMZ10B oder
so, nahe an einer Anschlussleitung, oder direkt als Schalter,
TLE4902 oder wie die hiessen.
--
Manfred Winterhoff, reply-to invalid, use mawin at despammed.com
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Read 'Art of Electronics' Horowitz/Hill before you ask.
Lese 'Hohe Schule der Elektronik 1+2' bevor du fragst.

 

[Dieter Wiedmann]

Dirk Ruth schrieb:

Mein Gedanke ging dabei etwa in die Richtung, dass ich eine
Anschlussleitung des Ringkerntrafos einmal durch eine handelsübliche
Ringkerndrossel wickle und an der bereits aufgebrachten Wicklung
messen kann.

So kannst du nur Stromänderungen messen, ein Trafo überträgt keinen
Gleichstrom.

Wie wäre es mit Spule und Reedkontakt/Hallsensor?


Gruß Dieter

 

[Dirk Ruth]

MaWinschrieb:
"

Dirk Ruth <d.ruth@expressnet.info> schrieb im Beitrag <pqp6b0lj48sgvdbot3kp5e0gd7ce07jb9k@4ax.com>...

Mein Gedanke ging dabei etwa in die Richtung, dass ich eine
Anschlussleitung des Ringkerntrafos einmal durch eine handelsübliche
Ringkerndrossel wickle und an der bereits aufgebrachten Wicklung
messen kann.

Ja wird denn der Motor mit Wechselstrom betrieben ? Offenbar.

Ringkerntafo - dann Gleichrichter mit Elko und dann TLE5205.

Stromwandeltrafos sind dasselbe wie Spannungswandelstrafos,
nur das sie auf Primaerseite halt nicht parallel an der
Spannungsquelle haengen, sondern seriell in der Leitung,
deren Stromfluss zu messen ist, und sekundaer halt keine
Spannungs produzieren, sondern den Strom durch einen
kleinen Messwiderstand Shunt jagen (bei moeglichst
vernachlaessigbarem Spannungsabfall, aus Trafosicht
also im Kurzschlussbetrieb).
Es geht ein Ringkern (klein aber ausreichend dick,
hochpermeabel) mit einer oder zumindest sehr wenigen
Windungen primaer, und ein paar Windungen (es teil
sich ja der Strom, also sagen wir 100) sekundaer,
an einem Shunt fuer 2V an 4/100 A = 50 Ohm.

Danke für die Erläuterung.

Tschö
Dirk

 

[Dirk Ruth]

Dieter Wiedmannschrieb:
"

Dirk Ruth schrieb:

Mein Gedanke ging dabei etwa in die Richtung, dass ich eine
Anschlussleitung des Ringkerntrafos einmal durch eine handelsübliche
Ringkerndrossel wickle und an der bereits aufgebrachten Wicklung
messen kann.

So kannst du nur Stromänderungen messen, ein Trafo überträgt keinen
Gleichstrom.

Wenn ich vor dem Gleichrichter ein Anschlusskabel des Ringkerntrafos
durch den Stromsensor wickle, dann hab ich doch Wechselstrom? Hängt
sonst auch nichts weiter dran, weil die Elektronik mit einem anderen
Trafo versorgt wird.

Wie wäre es mit Spule und Reedkontakt/Hallsensor?

Reedkontakt ist doch digital, aber Hallsensor gibt's glaube ich auch
analog.

Tschö
Dirk

 

[Dieter Wiedmann]

Dirk Ruth schrieb:

Wenn ich vor dem Gleichrichter ein Anschlusskabel des Ringkerntrafos
durch den Stromsensor wickle, dann hab ich doch Wechselstrom? Hängt
sonst auch nichts weiter dran, weil die Elektronik mit einem anderen
Trafo versorgt wird.

Geht schon, aber der Spitzenstrom ist nicht proportional zum Motorstrom,
die Steigung nimmt immer mehr ab.

Reedkontakt ist doch digital, aber Hallsensor gibt's glaube ich auch
analog.

Ich hatte den Eindruck, dass dir eine digitale Lösung genügen würde.


Gruß Dieter

 

[Dirk Ruth]

Dieter Wiedmannschrieb:
"

Dirk Ruth schrieb:

Wenn ich vor dem Gleichrichter ein Anschlusskabel des Ringkerntrafos
durch den Stromsensor wickle, dann hab ich doch Wechselstrom? Hängt
sonst auch nichts weiter dran, weil die Elektronik mit einem anderen
Trafo versorgt wird.

Geht schon, aber der Spitzenstrom ist nicht proportional zum Motorstrom,
die Steigung nimmt immer mehr ab.

Bevor ich den Strom im Controller messen kann, muss ich ihn
gleichrichten und mit einem Kondensator glätten. Damit messe ich doch
den Effektivwert. Nur die Spitzen zu messen, da mache ich mir Sorgen,
dass zuviel Dreck mit messe.

Reedkontakt ist doch digital, aber Hallsensor gibt's glaube ich auch
analog.

Ich hatte den Eindruck, dass dir eine digitale Lösung genügen würde.

Im Prinzip ja, aber da wir noch nicht wissen, wieviel das Getriebe nun
wirklich auf Dauer aushält (sind Motoren zur Sitzverstellung in PKWs)
muss es möglich sein, den Wert per Software in etwa 200mA Schritten im
nachhinein anzupassen. Mit Reedkontakt wäre das nur mechanisch möglich
und müsste auch bei jeder Platine mechanisch abgeglichen werden.

Tschö
Dirk

 

[Dieter Wiedmann]

Dirk Ruth schrieb:

Bevor ich den Strom im Controller messen kann, muss ich ihn
gleichrichten und mit einem Kondensator glätten. Damit messe ich doch
den Effektivwert. Nur die Spitzen zu messen, da mache ich mir Sorgen,
dass zuviel Dreck mit messe.

Einen Effektivwert bekommst du so nicht, sondern gerade den Spitzenwert,
das geht aber schon.

Ich hatte den Eindruck, dass dir eine digitale Lösung genügen würde.

Im Prinzip ja, aber da wir noch nicht wissen, wieviel das Getriebe nun
wirklich auf Dauer aushält (sind Motoren zur Sitzverstellung in PKWs)
muss es möglich sein, den Wert per Software in etwa 200mA Schritten im
nachhinein anzupassen. Mit Reedkontakt wäre das nur mechanisch möglich
und müsste auch bei jeder Platine mechanisch abgeglichen werden.

Den Abgleich macht man über eine zweite Wicklung, sozusagen
Vormagnetisierung.


Gruß Dieter

 

[Juergen Hannappel]

Dirk Ruth <d.ruth@expressnet.info> writes:

[...]

Problem ist, dass die Strommessung nicht auf jedes Staubkorn auf der
Achse (sind Linear-Motoren) reagieren soll, aber immer noch schnell
genug sein muss, dass die Trägheit des Rotors die Welle nicht bricht.

Wie schnell ist denn das?

Mein Gedanke ging dabei etwa in die Richtung, dass ich eine
Anschlussleitung des Ringkerntrafos einmal durch eine handelsübliche
Ringkerndrossel wickle und an der bereits aufgebrachten Wicklung
messen kann.

Bedenke, das die Elkos hinter dem Trafo (wenn ich dein anderes Posting
richtig deute) da ein Delay erzeugen koennen!

--
Dr. Juergen Hannappel http://lisa2.physik.uni-bonn.de/~hannappe
mailto:hannappel@physik.uni-bonn.de Phone: +49 228 73 2447 FAX ... 7869
Physikalisches Institut der Uni Bonn Nussallee 12, D-53115 Bonn, Germany
CERN: Phone: +412276 76461 Fax: ..77930 Bat. 892-R-A13 CH-1211 Geneve 23

 

[Dieter Wiedmann]

Dirk Ruth schrieb:

Klingt stark nach Handarbeit (Reaedkontakt in den Stickreifen.. )

Nö, das gabs zumindest früher fix&fertig von Günther.


Gruß Dieter

 

[Dirk Ruth]

Dieter Wiedmannschrieb:
"

Dirk Ruth schrieb:

Bevor ich den Strom im Controller messen kann, muss ich ihn
gleichrichten und mit einem Kondensator glätten. Damit messe ich doch
den Effektivwert. Nur die Spitzen zu messen, da mache ich mir Sorgen,
dass zuviel Dreck mit messe.

Einen Effektivwert bekommst du so nicht, sondern gerade den Spitzenwert,
das geht aber schon.


Ich hatte den Eindruck, dass dir eine digitale Lösung genügen würde.

Im Prinzip ja, aber da wir noch nicht wissen, wieviel das Getriebe nun
wirklich auf Dauer aushält (sind Motoren zur Sitzverstellung in PKWs)
muss es möglich sein, den Wert per Software in etwa 200mA Schritten im
nachhinein anzupassen. Mit Reedkontakt wäre das nur mechanisch möglich
und müsste auch bei jeder Platine mechanisch abgeglichen werden.

Den Abgleich macht man über eine zweite Wicklung, sozusagen
Vormagnetisierung.

Klingt stark nach Handarbeit (Reaedkontakt in den Stickreifen.. )

Tschö
Dirk

 

[MaWin]

Dirk Ruth <d.ruth@expressnet.info> schrieb im Beitrag <0tu6b0pthf44jigoot7il19c0ghkhr5ivu@4ax.com>...

sind Motoren zur Sitzverstellung in PKWs

24V Wechselstrom ?
--
Manfred Winterhoff, reply-to invalid, use mawin at despammed.com
homepage: http://www.geocities.com/mwinterhoff/
de.sci.electronics FAQ: http://dse-faq.elektronik-kompendium.de/
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Lese 'Hohe Schule der Elektronik 1+2' bevor du fragst.

 

[Klaus Bahner]

Hallo Dirk,

Dirk Ruth wrote:

Ich suche eine einfache Möglichkeit (ohne Spezialhalbleiter) den
Motorstrom eines Gleichstrommotors (24V/max. 4A) potentialfrei mit
einem Microcontroller zu messen. Eine Auflösung von 0,2A ist völlig
ausreichend. Im Grunde soll nur festgestellt werden, ob der Motor
gegen einen Anschlag fährt, damit er sofort gebremst (kurzgeschlossen
) werden kann. Der einsatz eines Endschalters o.ä. ist nicht möglich.

Zwei Dinge fallen mir dazu ein:
1) Vermutlich ist das eine Loesung, die in die von dir ausgeschlossene
Spezialhalbleiterklasse faellt, aber du koenntest einen
Isolationsverstaerker a la TI's ISO12x benutzen. Bevor du den Preis
erfragst, wuerde ich mir vorher allerdings einen stabilen Stuhl suchen...
2) Wie waer's mit einem billigen Optokoppler als Stromsensor: ein
Bruchteil des Motorstroms speisst die Optokoppler-LED. Den Ausgang kann
man dan linear genug hinbekommen, um den Motorstrom "messen" zu koennen.
Es gibt ja immerhin Leute die auf diese Art und Weise "eisenlose"
Audiotransformatoren bauen, seufz...


Gruss
Klaus

 

[Uwe Bredemeier]

Dirk Ruth schrieb:

Ich suche eine einfache Möglichkeit (ohne Spezialhalbleiter) den
Motorstrom eines Gleichstrommotors (24V/max. 4A) potentialfrei mit
einem Microcontroller zu messen. Eine Auflösung von 0,2A ist völlig
ausreichend.

Shunt und Differenzverstärker. Wo ist das Problem?

Gruß

Uwe

 

[Matthias Kirchner]

Dirk Ruth wrote:

Ich suche eine einfache Möglichkeit (ohne Spezialhalbleiter) den
Motorstrom eines Gleichstrommotors (24V/max. 4A) potentialfrei mit
...

Ich weis, dass dafür spezielle Stromwandler gibt, die beschaffbaren
fangen aber erst bei 1A an.

Dann hast Du nicht richtig gesucht. Siehe http://www.lem.ch
beispielsweise die LTS(R), HX oder HY Typen.
Eine gewisse Auswahl hat beispielsweise Schuricht im Programm.

 

[Martin Schönegg]

| Wenn ich vor dem Gleichrichter ein Anschlusskabel des Ringkerntrafos
| durch den Stromsensor wickle, dann hab ich doch Wechselstrom? Hängt
| sonst auch nichts weiter dran, weil die Elektronik mit einem anderen
| Trafo versorgt wird.

Hallo Dirk,

wenn das so ist, dann hast Du quasi kein Problem. Pack die
Rinkerndrossel in die leitung und nehm die Wicklungen als Stromsensor.
Der Strom sollte dann entsprechend dem Wicklungsverhältnis passen.
Achtung mit Kompensationsdrosseln, die wollen keine ungleichen Stöme
haben und gehen viel früher in Sättigung als Dir lieb ist.
Sekundärseitig nimmst Du eine Windung und baust einen invertierenden
OP dahinter, die Spule als "Vorwiderstand" gegen Masse, so hast Du
sauber nen Kurzschlußstrom gemessen. Der OP sollte natürlich in der
Lage sein, den Strom auch zu treiben ;-) Also entweder viele Windungen
oder PowerOP.

Ansonsten würd ich das Teil in die Gleichstromleitung packen. Fährt
das Ding gegen den Anschlag, dann steigt Dein Strom so schnell an, wie
sonst hoffentlich nie mehr, es sei denn beim Beschleunigen, aber das
weiss man ja, wann das ist. ausserdem sollte es da recht schnell
weniger werden...

Eleganter dürfte aber die erste Lösung sein.

Martin

 

[Dirk Ruth]

MaWinschrieb:
"

Dirk Ruth <d.ruth@expressnet.info> schrieb im Beitrag <0tu6b0pthf44jigoot7il19c0ghkhr5ivu@4ax.com>...

sind Motoren zur Sitzverstellung in PKWs

24V Wechselstrom ?

Nee die Motoren sind für 12/24V Gleichstrom, da ich aber kein Auto
baue und die für einen anderen Zweck eingesetzt werden, werden sie
halt aus dem Netz mit einem Ringkerntrafo versorgt.

Tschö
Dirk

 

[Dirk Ruth]

Juergen Hannappelschrieb:
"

Dirk Ruth <d.ruth@expressnet.info> writes:

[...]

Problem ist, dass die Strommessung nicht auf jedes Staubkorn auf der
Achse (sind Linear-Motoren) reagieren soll, aber immer noch schnell
genug sein muss, dass die Trägheit des Rotors die Welle nicht bricht.

Wie schnell ist denn das?

Weiss nich.
Nominal braucht der Motor 1,5A. Ich habe ein Labornetzteil auf 2,5A
eingestellt und bin 3-4 mal gegen den Anschlag gefahren. Dann ist die
Welle gebrochen.
Beim Auseinanderbauen habe ich dann festgestellt, dass die Welle kurz
vor dem ersten Ritzel nochmal verjüngt ist. Sieht für mich aus wie
eine Sollbruchstelle.

Sind leider neue Motoren (5pol.) Früher hatten wir 3pol., die auch
weniger Strom brauchten. Da war das ganze nicht so kritisch.

Mein Gedanke ging dabei etwa in die Richtung, dass ich eine
Anschlussleitung des Ringkerntrafos einmal durch eine handelsübliche
Ringkerndrossel wickle und an der bereits aufgebrachten Wicklung
messen kann.

Bedenke, das die Elkos hinter dem Trafo (wenn ich dein anderes Posting
richtig deute) da ein Delay erzeugen koennen!

Ja das stimmt.
Ich wollte den Elko so klein machen, dass der Treiber (TLE5205) gerade
nicht in die Unterspannungserkennung kommt und abschaltet. Gepulster
Gleichstrom sollte auch besser für den Motor sein.

Tschö
Dirk

 

[Dirk Ruth]

Uwe Bredemeierschrieb:
"

Dirk Ruth schrieb:
Ich suche eine einfache Möglichkeit (ohne Spezialhalbleiter) den
Motorstrom eines Gleichstrommotors (24V/max. 4A) potentialfrei mit
einem Microcontroller zu messen. Eine Auflösung von 0,2A ist völlig
ausreichend.

Shunt und Differenzverstärker. Wo ist das Problem?

Viel zu aufwendig. Braucht Widerstand zum Messen, saubere
Stromversorgung für den Differenzverstärker, Rail-To-Rail-Eingänge
oder extra Stromversorgung, weil galvanische Trennung usw.


Habe mich jetzt doch für
http://www.nuvotem.com/en/products/pdf/AC1005_07-03.pdf entschieden
und werde ihn nachher bei Schukat abholen.

Ein Lastwiderstand, eine Diodenbrücke, sowie eine Z-Diode , ein
Widerstand und noch ein kleiner Kondensator sollten dann reichen.

Tschö
Dirk