Strom berührungslos messen

[Schokohoernl]

Hallo Freunde der P-N Übergänge ;-)

Ich habe folgende Aufgabe: In meinem Modellflieger (Lift Off Xs von Simprop) möchte ich gerne den Strom für den Motor messen.
Nun sind da aber folge Probleme:
1. Der Strom ist jenseits der 40A, sprich Shunt oder sowas geht garnicht
2. Es gibt ja Zangenaperemete. Schön und gut, nur sind die ziemlich teuer (ich hab ja DC und nicht AC) und zweitens passen die nicht in den Flieger, da ich eine Echtzeiterfassung der Daten haben möchte.

Es ist ja also klar, dass ich Hall-Sensoren verwenden muss. Doch wie und mit welchen anderen Komponenten? Dass ich aus dem Kabel eine Spule machen könnte und dann den Hallsensor in die mitte setzen könnte weiss ich auch, nur das will ich nicht. 1. Wird somit das Kabel länger -> höherer Widerstand und 2. Will ich neben Regler Servos und Empfänger(!) nicht noch ein zusätzliches elektromagnetisches Feld erzeugen.

Wie kann ich also mit hilfe eines kleinen (!) Hall-Sensors eine zum Strom im Kabel proportionale Spannung erzeugen?
Auswerten udn speichern ist nicht das thema.

MfG

Schoko

[zumgwadrad]

Hi!
Wenn du ein magnetisches Feld vermeiden willst wirst du auch leider mit dem Hall-Sensor nichts messen können!
Strommessungmittels Hall Sensor geht glaub ich mit einem sog. Durchsteckwandler! Dafür musst du aber mindestens ne 2fache Schlaufe mit dem Kabel legen!
Wie gesagt, Shunt wäre halt ne super Heizung, das dem Piloten im Winter net zu kalt wird, aber ansonsten wenig effizient!
Leider fällt mir aber auch aktuell keine andere Lsg ein!
Wünsch Dir noch viel Erfolg

[kalledom]

Du muß keine Spule wickeln, es reicht vollkommen aus, wenn der Hallsensor am Draht befestigt ist (mit der richtigen Seite in die richtige Richtung). Die Stromzangen arbeiten nicht anders und sind auch für DC.
Jeder stromdurchflossene Leiter ist von einem Magnetfeld umgeben .....
Wenn Du mit dem rechten Daumen in die Stromrichtung des Drahtes zeigst, deuten die Finger die Magnetfeldrichtung an.
Du brauchst einen analogen Hallsensor, keinen Hall-Schalter. Das Signal ist proportional zum Magnetfeld ... Strom und muß ggf. über einen OpAmp verstärkt werden.

[PICture]

Hallo Schokohoernl!

Wenn die Strommessung nicht sehr genau seien muss, kannst Du als schunt einen Leiter von der Spannungsquelle zum Motor verwenden.

MfG :)

[tucow]

Du kannst auch einen Spannungswandler benutzen durch welchen Du einfach das Kabel legst und schon kannst Du, mit Hilfe ein paar anderer Komponenten, die Ampere Zahl messen..

Funktioniert übrigens durch Induktion.

[DerWarze]

Hallo

Wo ist denn das Problem mit nem Shunt?

Gibt da zB. die Serie BVS von Isabellenhütte (4 mOhm dürften gehen benutze die bei strömen bis ca 30A)
Kaufen kann man die bei Bürklin für unter einem Euro.
Analoge DC Hallelement-Sensoren sind erheblich teuerer.

[Schokohoernl]

Hallo

Danke erstmal für die vielen antworten.

@Kalledom
hmm.... das Problem ist aber, dass das Magnetfeld um den Leiter quadratisch zum Abstand abnimmt. Wie kompensieren die Stromzangen das? Bei denen ist ja auch noch jede Menge Luft zwischen Leiter und Zange.

@tucow:
Hä? Das vertehe ich nicht

@DerWarze:
Prinzipiell nicht schlecht, aber der Strom kann während dem Steigflug (senkrecht nach oben) auch mal an 70A kratzen. Das macht dann knapp 20W verlust. Das ist mir dann doch zu viel.

@zumgwadrad:
Klar kann ich das magnetfeld um den Leiter nicht vermeiden. Aber ich kann vermeiden dieses Magnetfeld zusätzlich durch ne Spule erheblich zu erhöhen.

@PICture:
Mit der Methode hab ich auch schon geliebäugelt. Das Problem ist nur, dass die temperatur und somit der Widerstand der Kabel alles andere als konstant ist. Die werden nämlich an einem Wintertag von ca 0°C auf bis zu 50-60°C erwärmt.


Hall Sensor ist also das, was übrig bleibt. Und so teuer sind analoge dann auch wiederum nicht. Bei E-Bay gibts 30 Packen für ein paar Euro.

MfG

Schoko

[tucow]

Ich mach morgen auf der Arbeit mal ein Bild davon und poste es dann, wenn ich dran denke ;)

[Henrik hessert]

hi,

es gibt für deinen fall spezielle feldeffektransistoren.

damit kannst du zum einen die 40A schalten und zum anderen besitzen diese 2 weitere anschlüsse. über diese wird ein geringer teil des drain-source-stroms ausgekoppelt. führst du diesen anteil über einen widerstand und verstärkst anschliessend die an ihm abfallende spannung mittels opv, hast du eine tolle möglichkeit der strommessung geschaffen.

anbei das datenblatt eines buk7905

gruß
henrik

[wkrug]

Der Strom ist jenseits der 40A, sprich Shunt oder sowas geht garnicht
Das würd ich so nicht unterschreiben.
Schau mal bei Conrad unter der Best. Nr. 447315 - 62
Das ist ein 0,001 Ohm Widerstand mit 10W Belastbarkeit in Vierleitertechnik.

Ich hab das Teil bereits in 2 Datenloggern verbaut und bei Strömen bis 40A keine Probleme damit gehabt.

Theoretisch sollten 100A möglich sein, dann aber mit Kühlkörper oder nur Kurzzeitig.

[Henrik hessert]

hi,

seitens der verlustleistung, finde ich es zunächst mal gut, wenn diese erst gar nicht entsteht (40A bei 0,001 Ohm sind immerhin 1,6 Watt, die ja auch erstmal die batterie leernuckeln). somit emfinde ich den sense-fet als die bessere lösung.

gruß
henrik

[Schokohoernl]

Hallo,

Die Idee mit dem FET ist nich schlecht, aber auch der hat 4,5mOhm Innenwiderstand, was bei 70A ca. 22Watt macht. Außerdem ist Isense 1/500 von dem Strom, der maximal durch den FET geht, und nicht 1/500 von dem Strom, der gerade durchgeht. Außerdem brauch ich um den Strom zu messen eine negative Hilfsspannung.

Das einzigste was hilft sind nunmal Hall-Sensoren. Klein, leicht, relativ einfach zu messen und ich beeinflusse meinen Stromkreis nicht.

Die Frage ist nur, mit welchen zusätzlichen mechanischen Komponenten (also Ferritkernen, etc.) ich den Hall-Sensor anbringen muss, damit ich eine Hall-Spannung proportional zum Strom im Leiter bekomme.


MfG

Schoko

[wkrug]

Wenns denn nun unbedingt ein Hall Sensor sein muss - wie wärs mit einem ACS750SCA-100 von der Firma Allegro ? http://www.allegromicro.com
Misst bis zu 100A und ist relativ klein und leicht.

Auch bei dem Sensor musst Du allerdings den Stromkreis auftrennen.
Der Sensor hat aber einen Innenwiderstand von nur 130µOhm, benötigt allenfalls einen kleinen Meßverstärker am Ausgang und funktioniert schon mit 5V Betriebsspannung. Zusätzlich hast Du eine galvanische Trennung der Stromkreise. Bei 70A hast Du dann noch eine Verlustleistung von 0,7W bei 1120W gemessener Leistung (16 Zellen 1V).

Es gibt auch noch Durchführungssensoren von der Firma Burr Brown, aber da ist ein fertiges Zangenamperemeter dann schon fast günstiger.

[DIYLAB]

Wenns denn nun unbedingt ein Hall Sensor sein muss - wie wärs mit einem ACS750SCA-100 von der Firma Allegro ?

Guten Morgen,

sehr guter Vorschlag finde ich - habe selbst gute Erfahrungen damit gemacht. Allegro verschickt auch kostenlose Samples :-b

Viele Grüße,
Bruno

[kalledom]

Wie das in den Zangen-Amperemetern kompensiert wird, kann ich Dir leider nicht sagen, ich habe meins noch nicht aufgemacht :-)
Wenn ich die Zange öffne, kann ich in dem sich öffnenden Teil Dynamoblech erkennen, was wohl eher für die AC-Strommessung da ist. Wo der (vermutliche) Hallsensor sitzt, kann ich nicht sehen.

Wenn Du einen Hallsensor an den Kupferleiter 'klebst', kannst Du ja nicht noch dichter an das Magnetfeld ran und irgendwelche Feldlinien müssen nun mal durch den Sensor, wenn Strom fließt. Kalibrieren mußt Du so oder so, es sei denn, Du hast einen wirklich bekannten Widerstand.

[wkrug]

Wenn Du den Allegro sensor bestellen möchtest:
So wie ich das Seh geht demnächst mal ne Sammelbestellung http://www.rclineforum.de/forum/thread.php?threadid=138026&sid=23244341332c392f2cee5fad00f6372a
bei Digikey
.http://www.digikey.com/
zusammen.
Dann sollten wir auch über die magischen 100.-€ kommen

[DIYLAB]

Hallo Wilhelm,

so wie ich das sehe, ist allerdings die Mindestabnahmemenge der 50/75/100A Allegro Sensoren bei Digikey 340 Stück.
Da kommst Du ganz sicher über die magischen 100€ O:)
Oder hab ich mich verguckt? Ich hatte nach "ACS750" gesucht und 6 Treffer bekommen.

Viele Grüße,
Bruno

[wkrug]

@Bruno
Oh, so genau hab ich da gar nicht geschaut.
Danke für die Info - das ist natürlich uninteressant.

Hast Du denn einen Link wo man die Sensoren auch als Normalelektroniker ohne eigene Firma herkriegt ?

Ich hab sie auch bei Schuricht http://www.schuricht.de und Spoerle http://www.spoerle.de gefunden, aber die liefern nur an Gewerbetreibende.

[DIYLAB]

Hast Du denn einen Link wo man die Sensoren auch als Normalelektroniker ohne eigene Firma herkriegt ?

Nee - leider nicht.
Ob es immer noch geht weiß ich nicht, aber "früher" konnte JEDER bei Mercateo.de einkaufen - auch wenn es nicht so aussieht 8-[
Einfach mal versuchen!
Studenten können auch bei Farnell einkaufen - dort kostet das Teilchen 5€ Netto pro Stück.
Und wiegesagt - 2 bis 3 Samples kannst Du auch problemlos bei Allegro selbst anfordern - die sind ziemlich fix.

Viele Grüße,
Bruno

[DerWarze]

Hallo

Hab gerade gesehen im meinem Power Analyzer den ich zu Abgleich nehme ist ein Shunt drin (SMD) der laut Datenblatt nur 5W abkann, doch mess ich mit dem Teil, wenn auch nur kurzzeitig, über 50A ohne Probleme. Ist wenn man das dicke Metallband sieht auch verständlich, die 5 W Verlustleistung beziehen sich ja auf die Dauerleistung so das da sicher auch für ne Minute 70A drüberlaufen können (Die LP und die Kabel, müssen das natürlich auch aushalten) ohne das was abfackelt.

Bei den max Stromangaben der FETS ist Vorsicht geboten, Wichtig ist das SOAR Diagramm.
Wenn 40A draufsteht ist dauernd (volle Durchsteuerung vorausgesetzt) meist noch nicht mal 20A drinn. Müste man also die Fets paralellschalten.
Die Verluste am Shunt sind ja nun auch nicht gerade bedeutend auch am FET fällt durch den in gleicher Grössenordnung liegenden Rdson etwa die gleiche Leistung ab.
Man kann auch versuchen den Rdson als Shunt zu nehmen doch wird das nicht sehr genau.

Wieso brauchst Du unbedingt eine negative Spannung für den Strommessverstärker/ Präzisionsgleichrichter das geht doch auch mit einer Spannung. Oder Du nimmst eine Strommessverstärker LMP827x von National ( dort bekommt man mitunter auch Samples)
DatenBlätter dazu unter http://www.national.com/pf/LM/LMP8270.html

[Schokohoernl]

Ohoooo.... Die Dinger von Allegro sind ja mal ganz schön heiss.... die gehen bis 100A und brauchen lediglich 5V.... geile Sache...


@DerWarze:

Das war auf die FET's mit Isense bezogen. Bei Isense bekomme ich ja einen Strom den ich über einen Widerstand Rmess zu ner messbaren Spannung amchen müsste. Da ich ja den FET zwischen GND vom Akku und GND vom Regler schalten müsste würde der Strom der über Isense fließt immer geringer werden, umso höher der Spannungsabfall an Rmess ist. Also muss ich nen OpAmp mit ner negativen Spannung versorgen, der dafür sorgt, dass die Eingangsseite bei Rmess auf 0V Bleibt, die andere Seite ist dann negativ. Mit nem Zweiten OpAmp wandelt man dann die negative Spannung die ber Rmess abfällt wieder in eine positive und verstärkt diese evtl. gleich.

@ Bruno Pisarek: hast PM ;-)

[DerWarze]

Hallo

Kann man, muss man aber nicht so machen. Es gibt die Möglichkeit einen Präzisionsgleichrichter so aufzubauen das er nur eine positive Spannungsversorgung braucht.
Aber wird der Spannungsabfall nicht grösser wenn der Strom steigt (sagt jedenfalls Ohm so). Da man ja beim SenseFET einen grösseren Widerstand an Sense nehmen kann hat man ja auch einen größeren Spannungshub so das ein OPV als nicht inveratierender Amp reichen kann wenn der Strom nur in einer Richtung fliesst.

[Razer]

Hallo an alle

Falls noch jemand AC750-100 braucht, ich hab noch 2 bei mir liegen (ungebraucht).

Preis: 3€ pro Stück

Gruß Robert

[Zilent]

Also bezüglich der Technik in den Stromzangen, ich glaub ich kann mich erinnern, dass es folgend gemacht wird:

Um den Kern ist eine Spule gewickelt und im Kern ist ein Hall-Sensor integriert. Die Spg. am Hallsensor wird per OPV verstärkt. Der Ausgang des OPV liegt an der Spule. Der OPV erhöht nun den Strom durch die Spule so lange, bis die Spg. am Hallsensor null wird -> d.h. dass sich die beiden Felder im Kern aufheben. Der Strom durch die Spule stellt damit ein um den Wicklungsfaktor der Spule heruntergesetztes Abbild des Stromes durch den Leiter dar! (Unabhängig ob AC oder DC)!

Hm - ich hoffe das ist so einiger Maßen logisch

Zilent

[kalledom]

Mein Zangenamperemeter (PeakTech 5220) hat einen Einstellregler "DCA Zero Adj." mit dem vor jeder Gleichstrom-Messung die Anzeige auf 0 gestellt werden muß. Auf 0 zu kommen, ist nicht ganz einfach; bei 1 Messung pro Jahr kann man aber damit leben :-)
Wenn ich nach der Nulleinstellung die Zange öffne, ändert sich die Anzeige leicht. Die läuft aber auch von alleine weg :-( Na ja, PeakTech.

[wkrug]

@Schokohoernl

Ich würd mich eventuell doch von der Idee mit dem Sense Fet verabschieden.
Wenn Du das Gerät in einem Brushlessteller einsetzen willst müsste der Sense Fet zusätzlich eingebaut werden - Mit allen zusätzlichen Verlusten die das Ding hat.
Ich bin auch Flugmodellbauer und denke Brushless gehört die Zukunft.
Noch dazu da die Preise langsam zu sinken beginnen.

Noch was am Rande - In der neuen 01/2006 Elektor werden LiPo Akkus vorgestellt die 30C dauerhaft abkönnen. 70Amp. sind zwar da auch noch ne Menge Holz, aber der Gewichtsvorteil ist ja auch noch da. Hab den Artikel aber noch nicht ganz genau durchgelesen.

[Space]

Hallo an alle

Falls noch jemand AC750-100 braucht, ich hab noch 2 bei mir liegen (ungebraucht).

Preis: 3€ pro Stück

Gruß Robert

@Robert

Sind die noch zu haben??

Thomas