Stromstärke bei 230V Wechselspannung messen

[MaN]

Hi,

Ich will in ein Projekt noch ein Strommessgerät für 230V 50Hz einbauen und die Leistung und die Stärke über ein µC einlesen. Gibt es dafür bestimte ICs? Ich habe auch schon was von einem Shunt gelesen... Aber ich habe leider keine Ahnung wie das geht. Am liebsten wäre mir ein IC mit I²C Anschluss.

Gruß
MaN

[teslapower]

Hi!
Für Netz-Anwendungen habe ich mit Stromwandlern gute Erfahrungen gemacht!
Da brauchst du dann nur einen passenden Bürdenwiderstand und bist sogar galvanisch getrennt...
Dann kannst du die abfallende Spg. mit AD Wandler am µC einlesen und den Strom errechnen...
Sowas gäbe es auch von LEM fertig und sogar mit RS232, kostet aber...

MFG teslapower

[teslapower]

sowas gibt es auch bei Schrott und Co. (Conrad) unter Art.Nr. 415707 - 62

falls du Interesse an Schaltplänen für Gleichrichtung etc. hast kann ich evtl. heute Abend mal was posten...

[pongi]

Ein Shunt funktioniert folgenderweise: man schliesst einen kleinen Widerstand (~100 Ohm) in Reihe vor dem Verbraucher, und misst die Spannung die dran abfällt. Das ist dann proportional zum Strom (I=U*R). Bei hohen Strömen ist aber das Problem, dass die Verlustleistung am Shunt groß wird. In diesem Fall misst man mit einer Spule, die um die Leitung gewickelt ist. Die induzierte Spannung in der Spule ist wieder mit dem Strom proportional.

MfG

pongi

[teslapower]

100 Ohm? kleiner Widerstand :-&
Außerdem ist wenn dann der getriebene Strom der Spule (annähernd) proportional!!!
Wichtig ist, dass man die Spule niemals ohne Last bzw. ohne sie kurzzuschließen betreibt!!!
Das kann durch die hohe Induzierte Spg. zu Überschlägen führen und auch den Kern unbrauchbar machen!

[askazo]

Von Sensitec (www.sensitec.de) gibt es ein paar ganz nette Stomsensoren.
Die Sensoren arbeiten nach dem Magneto-Resistiven Prinzip, sie messen also das Magnetfeld um den Leiter.
Die Ausgangsspannung des Sensors kannst Du dann mit dem ADC Deines µC auswerten.

Gruß, askazo

[teslapower]

Die LEM Wandler arbeiten teils auch mit Hallgebern, spätestens bei DC :wink:
Wo kann man denn Sensitec Wandler beziehen? Preise?

MFG teslapower

[MaN]

Danke für die vielen Antworten!!

Nur her mit Schaltplänen :) Ich kann alles gebrauchen!

geht das mit dem Shunt auch bei 230V? brauch ich da nicht einen mit sehr viel W?
Wenn ein verbraucher 100W hat, muss das nicht auch der Widerstand vertragen?

Das mit der galvanischen Trennung wäre natürlich ideal!

[Keksdose]

hm um mal oben auf deinen post zurückzukommen: Du willst die Leistung messen im Stromnetz mit nem µC und dazu Strom und Spannung messen. Das reicht aber bei Wechselspg. nicht um die Leistung zu bestimmen. Wenn du einfach P=U*I rechnest hast du nicht P sondern S und das ist die Scheinleistung & die wird in VA (Volt * Ampere) angegeben (steht auch öfters irgendwo drauf z.b. bei Trafos). Dann brauchst du noch um die Wirkleistung zu errechnen den cos fi. Dann kannst du noch P=S*cos fi rechnen und hast die Wirkleistung.

Das wird also alles nicht ganz einfach sondern eher schwierig & als I2C chip gibts das schon gar nicht aber vielleicht gibts andere fertige lösungen die bestimmt nicht billig sind ;)

[avion23]

Idealerweise nimmst du den kleinstmöglichen Shunt weil P = U * I. Die abfallende Spannung kleiner bei einem kleinen Shunt. Im Idealfall brauchst du dann keinen Kühlkörper. Im RC-Car Bereich wird mit 1mR Widerständen gearbeitet, eine normale Lötung hat schon wesentlich mehr. Das Signal über dem Shunt wird dann mit zwei Opamps gleichgerichtet und über einem weiteren Opamp integriert.

[MaN]

wie sähe denn so eine Schaltung aus mit OpAmps?

[avion23]

http://www.elektronik-kompendium.de/public/schaerer/syncrec.htm

[MartinITM]

Hmm, soll das mit den OPs auch bei 230V funktionieren?
Einen Widerstand einfach mal so zwischen Steckdose und Verbraucher basteln und dann mit einem 5V AD-Wandler messen?
Hab ich da nun was falsch verstanden oder bin ich nur zu ängstlich?

[Keksdose]

...selbst wenn es funktioniert ist das super gefährlich und pfusch ! Also nicht testen. Wenn du wirklich den strom messen willst (leistung ist wie oben schon gesagt so ohne weiteres nicht machbar!) dann nimm wie teslapower schon geschrieben hat einen messwandler. Das ist galvanisch getrennt und du kannst beruhigt auch noch deinen avr an RS232 an den pc anschließen ohne angst zu haben das die schaltung abraucht und der pc gleich einen mitbekommt....

[Yossarian]

Hallo
Ich glaube, es ist besser Du kaufst etwas fertiges.
http://shop.elv.de/output/controller.aspx?cid=74&detail=10&detail2=13029
Mit freundlichen Grüßen
Benno

[MaN]

Hallo
Ich glaube, es ist besser Du kaufst etwas fertiges.
http://shop.elv.de/output/controller.aspx?cid=74&detail=10&detail2=13029
Mit freundlichen Grüßen
Benno

dann stellt sich nur noch die frage wie ich mit dem µC dann die daten aus dem gerät rausbekomme... ;-) außerdem bräuchte ich das ganze 8 mal und das wird dann sehr teuer.



Was brauch ich denn für einen Messwandler? und wie sieht die Schaltung dann aus?

[Yossarian]

Hallo

und das wird dann sehr teuer.

Aber ich habe leider keine Ahnung wie das geht.

Unter diesen Umständen wird das selberbauen ev. sehr viel teurer.
Kauf Dir einen fertigen oder einen Bausatz, zerlege ihn bzw. schau Dir Schaltplan und Aufbau an und ergründe die Wirkungsweise.
Mit freundlichen Grüßen
Benno

[shaun]

Das ist alles andere als Pfusch, wenn Du die Wirkleistung sinnvoll messen willst, bleibt nur ein Shunt oder Stromtrafo für I und ein Spannungsteiler für U, die Multiplikation kann dann ein uC erledigen. Die Schnittstelle sicher zu trennen (Optokoppler, IrDA owai) ist in jeden Fall einfacherer als dies mit den Messsignalen zu versuchen. Nur sollte man dennoch die Finger davon lassen, wenn man keine Vorstellung davon hat, wo mit welcher Spannung zu rechnen und wie damit umzugehen ist, das ist wirklich zu gefährlich.

[askazo]

Die LEM Wandler arbeiten teils auch mit Hallgebern, spätestens bei DC :wink:
Wo kann man denn Sensitec Wandler beziehen? Preise?

MFG teslapower
Wir beziehen die Dinger direkt bei Sensitec. Hab sie auch bisher noch bei keinem Distributor gesehen. Kosten ca. 12,00€/Stk.


Hmm, soll das mit den OPs auch bei 230V funktionieren?
Einen Widerstand einfach mal so zwischen Steckdose und Verbraucher basteln und dann mit einem 5V AD-Wandler messen?
Hab ich da nun was falsch verstanden oder bin ich nur zu ängstlich?
Ein normaler OP macht das nicht mit.
Aber ein Instrumentenverstärker kann auch auf hohen Potentialen eingesetzt werden, entscheidend ist nur die Differenzspannung am Eingang. Problematisch wird's nur, wenn z.B. der Shunt durchbrennt (wegen zu hohem Strom z.B.) Dann hast Du die Netzspannung am Differrenzeingang und der Instr.Verst. (und evtl. auch einiges dahinter) ist hin.

askazo

[teslapower]

Will man die Wirkleistung messen, kann man die Netzspannung auch herrunterteilen und z.B. über lineare Optokoppler auf den µC geben.
Hat man eine konstante Induktive Last kann man auch je nach geforderter Ganuigkeit z.B. mit nem Counter den cos-phi einmal ausmessen und die Leistung dann errechnen... oder halt ne permanente RMS Messung und dann gemittelt...

[shaun]

Thema OPV: der OPV bekommt von den 230V bei richtiger Schaltungsauslegung nie etwas zu sehen.

@Teslapower: stimmt, die Idee, den Phasenwinkel separat zu bestimmen hat was für sich. Gerade bei dieser Anwendung würde ich aber darauf verzichten wollen, weil Spannung und Strom sowieso abgetastet werden müssen und ein üblicher im uC integrierter ADC schnell genug für eine Echtzeit-Abtastung von 50Hz sein dürfte. Wenn man im Umgang mit Netzspannung nicht die Erfahrung hat, die Auswertung auf Netzpotenzial sicher zu bekommen, macht man bei der konsequent galvanisch getrennten Variante sicher auch gefährliche Fehler. Ein linearer Optokoppler braucht netzseitig schliesslich auch noch etwas Peripherie, die versorgt werden will.

[MaN]

könnte man nicht nen trafo in den stromkreis in reihe dazuschalten und den strom am sekundärkreis messen? Dieser Strom sollte doch auch proportional des Stroms in der Primärspule sein oder? hat man dadurch einen größeren Verlust?

[shaun]

Huch, ich hab ein deja vu. Ach nee doch nicht, hier wird doch bereits seit einiger Zeit über Stromwandler diskutiert. Denn genau das, was Du da beschreibst, IST ein Stromwandler. Bleibt nur noch die Messung der Spannung, klar, da kann man auch einen Trafo nehmen.

[MaN]

was haltet ihr von diesem IC: MCP3909 (http://www.microchip.com/stellent/idcplg?IdcService=SS_GET_PAGE&nodeId=1335&dDocName=en520376)? Das würde mein vorhaben doch erheblich erleichtern oder nicht?

[Yossarian]

Hallo
Auch mit dem IC kommst Du um einen Stromwandler nicht herum.
Ob als Shunt oder per Hall, Du brauchst eine Spannung die dem fließenden Strom proportional ist.
Mit freundlichen Grüßen
Benno

[MaN]

ja, das habe ich mittlerweile auch gemerkt. Brauch ich da einen speziellen Shunt? oder misst der IC dann den Widerstand selber aus? Wo bekomme ich einen passenden shunt?

würde der passen?

http://cgi.ebay.de/10-pieces-Precise-Power-Shunt-Resistor_W0QQitemZ130118026896QQihZ003QQcategoryZ1 2078QQssPageNameZWDVWQQrdZ1QQcmdZViewItem


Im Datenblatt des MCP 3905 kann ich nirgends eine Angabe finden, die die Größe des Shunts beschreibt. Ich habe nur im evaluationsboard gesehen, dass die einen 250µOhm Shunt verwenden.

[shaun]

Natürlich misst das IC nichts selber aus, den Widerstand musst Du Deiner zu messenden maximalen Stromstärke anpassen, welches full-scale-reading die eingebauten ADUs haben, wird ja sicher irgendwo im Datenblatt stehen.