Datenerfassung

[jb79]

So war heute (mal wieder) beim Conrad um mir die Präzisions-Widerstände für den Spannungsteiler sowie den Shuntwiederstand abzuholen. So wie es aussieht sind 4 der 6 Präzisions-Widerstände (SMD Bauform, darum sehr sehr klein) verlorengegangen, kommen also erst nächste Woche.

Den Shunt hab ich einstweilen auch zur Seite gelegt und mir einen Eigenbau-Shunt gemacht, indem ich einen Strom von 1A über einen Draht geschickt habe und dann mit einem Voltmeter so lange gemessen habe, bis ich einen Abschnitt des Drahtes hatte, an dem eine Spannung von genau 50mV angelegen ist. Das entspricht laut Ohm'schen Gesetz (U=R*I) dann einem Widerstand von 50mOhm. Bei 10A würden dort also ca. 500mV abfallen, was mit Faktor 10 verstärkt (Operationsverstärker) genau 5V für den Eingang des PIC ergibt. Problem an der Sache: der Draht ist leider etwas dünn und erwärmt sich über 1A, sodaß der Widerstand und dadurch die Spannung immer weiter steigt, das Ganze ist also nur für erste (ungenaue) Messungen praktikabel, später werde ich dann den teuren Shunt (8,45€!!!!) verwenden, der kann leicht gekühlt werden (hat ein Loch zum Anschrauben) und ist stabiler was die Wärmeabhängigkeit angeht. Ströme bis ca. 1A sind aber kein Problem, hab das Ganze testweise mal zwischen Ladegerät und einer Autobatterie reingehängt, die Spannung stimmt recht genau und der Strom auch in etwa, leider schwankt der Stromwert etwas, werde die Werte also noch softwaremäßig "glätten", indem ich einen gleitenden Durchschnitt über die letzten paar Meßwerte bilde, dann reagiert das Ganze nicht mehr so wild und man kann die Meßwerte besser ablesen.

[Bernd]

Was hast du denn für einen Draht verwendet ? Evtl. wäre Eisendraht besser als Kupferdraht,
da stabiler und geringer leitfähig. Konstantan hat ja kaum einer zuhause rumliegen .
Durch die geringere Leitfähigkeit von Eisen könnte man ihn dicker aber auch länger machen,
dann würde sich die Verlustleistung vielleicht besser verteilen.

Grüsse

Bernd

[jb79]

Ne, hab einfach verzinnten Schaltdraht mit 0,2mm² genommen (das ist wohl etwas zu dünn, aber sonst wäre das Ganze sehr sehr lang geworden).
Man konnte aber bei >1A schön sehen wie bei konstantem Strom die Spannung sehr sehr langsam anstieg (im Bereich von ca. 5mV wohlgemerkt), wenn ich dann hingeblasen habe war die Spannung über dem Draht sofort am Sinken! Soll ich jetzt vielleicht nen Lüfter drüber anbringen? Ne, für meine Tests ist das genau genug.
Bevor das Ganze in "Serie" gehen wird, mach ich sowieso noch Tests mit dem richtigen Widerstand, einstweilen sind ja alle meine Aufbauten auf dem Steckbrett oder auf Lochrasterprint, für den SMD Spannungsteiler hab ich mir extra eine SMD Testprint besorgt die ich bestückt mit den drei Widerständen und ein paar kurzen Drähten dann wie einen größeren Transistor in die Lochrasterprint einlöten werde. Eine echte Platine wäre natürlich das Non-Plus Ultra, ist aber in der Entwicklungsphase absoluter Overkill wenn sich die Schaltung noch ändert. Sobald nur noch Wertanpassungen notwendig sind kann man mal eine Kleinserie für die Prints machen.

Am Wochenende sind jetzt folgende Weiterentwicklungen (nicht unbedingt in der Reihenfolge) geplant:
1.) Durchschnittsbildung über die letzten paar Werte, damit der Meßwert nicht ständig schwankt und stabiler am Display steht
2.) Timerprogrammierung, damit pro Sekunde 1 Meßwert per RS232 übertragen wird (und nicht ein paar Tausende).
3.) Impulslängenmessung für die Drehzahlerfassung (für die endgültigen Werte wird dann auch der 1s Timer benötigt, da die Frequenz ja recht klein ist.

[...]

hallo,
schönes Projekt was du da erarbeitest. Als tipp würde ich vorschlagen anstelle des Shut für 8,45 Euro eine Stromwandler von LEM für 8,40 Euro zu kaufen. Kostet weniger! Verschwendet keine Leistung! Kann AC und DC Ströme messen und kann im Strompfad auch High-side eingebaut werden.

[jb79]

Das mit dem Stromwandler ist eine gute Idee, allerdings scheinen die meist positive und negative Ströme zu erfassen und geben somit 0-5V aus, wobei bei 0A dann 2,5V anstehen, negative Ströme sind bei 0-2,5V und 2,5-5V sind positive Ströme. Das Umprogrammieren wird nicht so schlimm sein glaube ich.

Stromwandler bei RS-Components.

[jb79]

So, habs endlich geschafft den Multiplikator für einen Generator mit 14 Pulsen/Sekunde relativ genau (0,6% Rechengenauigkeit) hinzubekommen.
Die Umdrehungen errechnen sich wie folgt: Drehzahl=60*Impulsanzahl/Impulse je Sekunde => Drehzahl=8,57*Impulsanzahl. Das hab ich mit 8,6 angenähert (jede weitere Annäherung bedeutet dann höheren Rechenaufwand um hinzukommen), bei 1000U/min zeigt das Display also einen um ca. 6U/min zu hohen Wert. Das sind 0,6%. Werd das jetzt mal ins bestehende Programm einbauen.
Berechnet wird eigentlich mit einem Faktor 86 und das Ergebnis dann um 1 Dezimalstelle versetzt angezeigt. Die Impulszahl wird mit 2-er Potenzen multipliziert und dann alles zusammengezählt: 64x+16x+4x+2x=86x, dazu kommt dann noch 1x dazu, weil das irgendwo in der Berechnung abgezogen wird, hab ein paar Werte verglichen, es paßt recht gut und ich könnte diesen Faktor dann noch für ein paar andere Generatoren berechnen und einbauen so daß man es in einem kleinen Menü auswählen kann.

[Bernd]

Jürgen kannst du mal den Unterschied der Messung mit Stromwandler und Shunt erklären ?
Shunt kenne ich, aber was der Stromwandler genau macht und wieviel er verbraucht (womöglich
ständig) da hab ich keine Ahnung.

Grüsse

Bernd

[jb79]

Ein Shunt ist im Prinzip nur ein niederohmiger Widerstand, oft mit 4 Anschlüssen, wobei 2 davon für den stromführenden Pfad ausgeführt sind und die anderen beiden nur zum Messen. Da über die beiden Meßanschlüsse nur der (sehr sehr kleine Meßstrom) fließt und sie direkt an den Widerstandsanschlüssen sitzen vermeidet man mit der Methode den Einfluß der Anschlußdrähte und mißt nicht einen erhöhten Wert (jeder cm Draht hat einen höheren Spannungsabfall zur Folge und man würde deswegen eine zu hohe Spannung ergo einen zu hohen Strom messen). Die internen Anzapfungen sind direkt am Widerstand, womit sich keine Fehler durch Anschlußleitungen einschleichen können.
Nachteil des Shunts: Es ist eine galvanische Verbindung zwischen Stromkreis und Meßschaltung gegeben, dadurch muß man auf Pegel und Pegelwandlungen aufpassen, womit eine High-Side Messung (z.B. an der positiven Versorgungsspannungsleitung) aufwändiger zu konstruieren ist.

Dieser Nachteil ist zugleich Vorteil des Stromwandlers:
Stromwandler haben erstmal keine galvanische Verbindung zwischen dem Meß- und dem Lastkreis.
Es gibt grob zwei Prinzipe: das mit [url=http://de.wikipedia.org/wiki/Hall-Effekt]Halleffekt[url] und das des Trafos, zweiteres eignet sich prinzipiell mal nur für Wechselstrom und ist auch etwas ungenauer dafür robuster, es handelt sich im Prinzip nur um einen Eisen oder Ferritkern mit Spule, durch das eine weitere Leitung mit dem Laststrom gesteckt wird. Bei niedrigeren Strömen wird diese dann auch ein paar mal um den Kern gewickelt, bei großen Strömen reicht hingegen schon das einfache Durchführen der Leitung um ein ausreichend starkes Magnetfeld zu generieren, das man als Spannung an der kleinen Spule messen kann. Eine sicher bekannte Anwendung hier ist das Zangenamperemeter, Wechselstrommodelle sind günstiger und nach dem zweiten Prinzip gebaut, Allstrom (Gleich/Wechselstrom) Zangenamperemeter haben statt der Spule dann einen Halleffektsensor eingebaut.
In beiden Fällen wird der Strom berührungslos gemessen und es gibt keine Verbindung zwischen Meßkreis und Lastkreis, auch keinen Shuntwiderstand da ja keine Spannungen sondern eigentlich vom Strom abhängige Magnetfelder gemessen werden.
Ein Halleffektsensor braucht systembedingt einen Strom, hab mal bei LEM ein Datenblatt gefunden, wo etwas von 17mA bei 5V steht, das sind ca. 85mW.

So, glaube das sollte halbwegs verständlich sein, oder gibts noch Fragen?

[Bernd]

Das hast du bestens erklärt, danke Jürgen.

Grüsse

Bernd

[jb79]

So hab die Berechnung nochmals umgestellt, indem ich den Faktor halbiert habe und schon vorher mit 2 multipliziere. Jetzt wird 60/14 gerechnet, das mal 10 ergibt 42,857, aufgerundet also 43, wobei die Aufrundung einen Fehler von 0,14 (eigentlich 0,014) ergibt.
Dadurch ist jetzt der Rechenfehler auf ca. 3 Umdrehungen/min bei 232 Impulsen/s, was korrekterweise 994U/min sein sollte gesunken, aufgrund der "schiefen" Berechnung steht jetzt 997 am Display. Das ist ein Fehler von gerade mal 0,3 Promille, verschmerzbar würde ich mal sagen.