Strommessung [Archiv] - ProgForum.com - Das Elektronik Diskussionsforum

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11.02.2004, 19:15

Ich frage mich, wie man elegant einen Strom messen kann. Bisher mache ich das über einen Widerstand, wo ich den Spannungsabfall messe. Daran stört mich, dass ich durch den Widerstand den Stromkreis verändere. Die zweite mir bekannte Möglichkeit ist die Messung des Magnetfeldes, das um den Leiter erzeugt wird. Das kommt für mich wg. zu geringen Strömen nicht in Frage. Wie macht es ein Multimeter? Da kann man ja sogar einen Kurzschlusstrom messen, also kann das ja unmöglich über einen Messwiderstand gehen, aber wie dann? Vielen Dank für jegliche Aufklärung!

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11.02.2004, 19:20

Die haben auch nur Widerstände. Je niederohmiger, desto geringer die Beeinflussung des Stromkreises.

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11.02.2004, 19:38

Hallo Axel, Einen Kurzschlusstrom misst man indem man die Stromquelle, z.B. Netz 230 V, mit einer Last(etwa) 40 W oder so belastet. Man misst also die Spannung ohne Last und kurze Zeit darauf mit Belastung. Nun gibt es einen sehr geringe Spannungsdiferenz beider Messungen. Mit dem Ohmschen Gesetz kann mann nun den Schlaufen widerstand, also den Widerstand der Stromqulle berechnen. Und so kann man dann auch den Kurzschlusstrom ermiteln. Ich hoffe dass, es nicht zu kompliziert beschrieben ist. Mit Grüssen Wisel.

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11.02.2004, 19:49

Multimeter enthalten Nebenstromwiderstände (sog. Shunts), die sich durch hohe Mesströme erwärmen. Deswegen ist die Messzeit auch meistens begrenzt (z.B. 30 Sek.) mit Vorgabe einer messfreien Erholungszeit (z.B. 15 Min.), in der das Messgerät intern abkühlen muss. Wenn der Shunt bei 0.01 Ohm oder gar darunter liegt, ist der Einfluss auf den zu messenden Strom vernachlässigbar gering, d.h. der Gesamtwiderstand ändert sich kaum. Die Anschlussklemmen und die Leitungen haben allerdings auch nur einen endlichen Widerstand (möglicherweise höher als der Shunt vom Multimeter). Beim Messen des Leiter-Magnetfeldes hat man zwar keine direkte Beeinlussung, aber Messfehler treten halt auch dort auf. In Messbereichen für kleinere Ströme sind die Nebenstromwiderstände im MM natürlich größer. Aber auch hier gilt i.A. das der Einfluß des Messvorgangs relativ zum Gesamtwiderstand der Schaltung vernachlässigbar ist. Gruß Gerd

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11.02.2004, 22:24

Hi, messen heißt verändern. Wäre das nicht so, dann gäb es auch nicht das Heisenbergsche Unschärfe Problem <IMG SRC="http://progshop.com/elektronik/diskussion/clipart/happy.gif" ALT=":-)" BORDER=0> Also bleibt Dir nur ein extrem niederohmiger Shunt mit starkem Messverstärker oder eine extrem empfindliche HAL-Sonde. Bei beiden Varianten werden aber schnell Störungen gemessen. Beim Magnetfeld kann man das aber noch halbwegs in Grenzen halten, in dem man den Messaufbau "einnordet", also den Sensor Ost-West ausrichtet. Gruß Elmar

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11.02.2004, 23:04

Dem möchte ich noch hinzufügen Wer misst, misst Mist! Als Überschrift auch in diesem interessanten Artikel verwendet. <a href="http://www.linux-magazin.de/Artikel/ausgabe/1999/08/Messen/messen.html" target=_top>http://www.linux-magazin.de/Artikel/ausgabe/1999/08/Messen/messen.html</a> Gruß Gerd PS: gibt's nicht gerade nen SuSE Linux 9.0 in der Computerbild? (schweif ab <IMG SRC="http://progshop.com/elektronik/diskussion/clipart/happy.gif" ALT=":-)" BORDER=0>)

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12.02.2004, 12:12

Hi, wenn das wirklich eine CD ist und keine DVD, dann lohnt es sich nicht. Ist dann fast nichts dabei. Eine komplette Distri braucht 4-5 CDs, mit Sourcen sogar 7. Gruß Elmar

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12.02.2004, 14:01

Also gibt es keinen Königsweg, man muss halt den Messwiderstand vernachlässigbar klein dimensionieren. Wir hatten hier nämlich eine Diskusion über meine Messwerterfassung, bei der ich die Stromstärke einfach per Ohmschen Gesetz aus der gemessenen Spannung und dem Widerstandswert berechnet habe. Da hätte ich den Innenwiderstand der zu messenden Spannungsquelle nicht berücksichtigt.

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12.02.2004, 14:39

Hi, genau. Es gibt viele andere Wege, den Strom zu messen, aber viele davon sind einfach inakzeptabel. Zum Beispiel kannst Du die ganze Schaltung in eine Thermoskanne mit Wasser drinn stecken und die Temperaturerhöhung messen. Dann kannst Du die Wärmeleistung der Schaltung berechnen und dann durch die Spannung teilen. Raus kommt dann der Strom <IMG SRC="http://progshop.com/elektronik/diskussion/clipart/happy.gif" ALT=":-)" BORDER=0> Gruß Elmar

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12.02.2004, 17:20

Messwiderstände (Shunts) für große Ströme sind in Vierleitertechnik ausgeführt, wenn es um hohe Messgenauigkeit geht. Der Widerstandswert sollte sich auch bei starker Erwärmung nur unmerklich ändern (genau bei diesem Punkt erleidet man mit der alternativ abgemessenen Kupferdrahtschleife Schiffbruch). Hier ein Bildchen eines 10 Milliohm Messwiderstands mit einem TK von 30 ppm. Z.B. für den 20 A Messbereich fallen am Widerstand dann max. 200 mV ab, was sich wunderbar mit einem ICL 7106 oder 7107 digital wandeln und anzeigen lässt (gibt's bei Conrad - leider nicht ganz billig). <img src="http://progshop.com/elektronik/diskussion/messages/10731/11178.jpg" alt="Shunt"> @Elmar Stimmt natürlich, aber bei dem Zeitschriften Preis ist eine DVD Beilage wohl doch zuviel erwartet <IMG SRC="http://progshop.com/elektronik/diskussion/clipart/happy.gif" ALT=":-)" BORDER=0>. Außerdem sind die glaube ich die ersten, welche die 9er Version beilegen. Und zum hineinschnuppern... Gruß Gerd

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12.02.2004, 18:10

Ich denke mal, wenn ich einen Widerstand von sagen wir mal 0.1 Ohm nehme, müsste ich gut hinkommen. Das ist ja nah am Kurzschluss drann.

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12.02.2004, 18:18

Hi, 0,1 Ohm macht bei 1A aber auch schon 100mV Spannungsabfall. Je nach Schaltung kann sich dann einiges ändern. Normalerweise macht man das so, dass man bei maximalen Strom so 100..200mA Spannungsabfall hat. Damit lässt sich dann gut arbeiten. Gruß Elmar

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12.02.2004, 19:12

Hm, ich erwarte Stromstärken von max. 40µA.

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12.02.2004, 19:12

also, Pollin, z.B. bietet so ein Teil mit 0,033 Ohm an; 10W 0,5% für 1,50 €. Dann nochmal zu der Bezeichnung: R010 (wie im Foto von Gerd K) sind 0,01 Ohm. An die Anschlüsse setzt man (layoutmässig) so kurz wie möglich einen OP-AMP (einen möglichst guten, OPA604 z.B. Kostenpunkt um 3,50 €) mit dem man über die Verstärkung in brauchbare Bereiche kommt, z.B. V=10, und dann einen A/D Wandler (wenns richtig gut sein soll, z.B. ADS7809 (16Bit)!!!, das macht dann bei Vref = 2,5V einen Messbereich von 0..7,5A mit einer Auflösung von 0,2mA - also wer´s braucht... ---> allerdings kann man auch auf dem Teppich bleiben, zumindest wenn man weiss, in welchem Bereich man messen will, dann sind 10..12 Bit allemal genug, alles Weitere stellt man über den OPAMP ein. Alles Weitere artet dann wie in Elektors E24000 Reihe (Fun & Kurioses) aus... <img src="http://progshop.com/elektronik/diskussion/clipart/smile.gif" border=0>

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12.02.2004, 20:16

Hi, ui, 40µA! Da brauchst Du schon 10 oder besser 100 Ohm! Aber damit handelst Du Dir einen gewaltigen Störfaktor in Deiner Schaltung ein! Kannst Du mal einen Plan vom Messaufbau zeichnen, bzw. wie das zu messende Objekt aussieht? Vielleicht kann man da einen anderen Weg gehen. Gruß Elmar

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13.02.2004, 14:34

Klar, den Plan (falls du das mit Plan meinst), gibt es hier: <a href="http://bfc.tuxipuxi.de/construct.php" target=_top>http://bfc.tuxipuxi.de/construct.php</a> Es geht darum, die Leistung der Zelle zu bestimmen, also Spannung und Stromstärke bei verschiedenen Widerständen. Wir haben jetzt bei Jugendforscht damit den Regionalausscheif gewonnen, müssen aber für den Landesentscheid noch einen drauflegen.

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21.02.2004, 21:11

Nimm eine Stromzange! Alternativ 2 verschiedene Widerstände zum Umschalten, Gleichung aufstellen und auf die Situation bei R=0 hinrechnen. Gross Ströme 100mA - 1000A kann man mit Stromsensoren messen. (Hall-Sonden oder Magnetstreifen). Hersteller z.B. LEM und Vacuumschmelze.

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21.02.2004, 23:46

Hast Du schon mal ein LEM-Modul in den Händen gehabt? Ich meine "so richtig?!?!" Das sind so kleine Plastikteile mit einem Loch in der Mitte durch; funktionieren wie ein OP-AMP, echt!!! Fa. LEMsa (Schweiz) .ch ---> guckst Du, bevor Du die Differentialgleichung dazu aufstellst. <img src="http://progshop.com/elektronik/diskussion/clipart/smile.gif" border=0>

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22.02.2004, 01:20

Als Denkanstoß........ schon mal was vom Gegenstrommeßprinz. gehört? Gerade beim messen kleiner Ströme, ist das sehr wirkungsvoll. Dem Meßwiderstand wird gegenphasig aus einer Hilfspannungsquelle genau der gleiche Strom eingeprägt den der Verbraucher erzeugt. Der Spannungsabfall wird auf 0 gesteuert. Für den Verbraucher stellt das ganze dann einen 0 Ohm Widerstand dar obwohl der Meßwiderstand größer gewählt werden kann um mit der Spannung in auswertbare Bereiche zu gelangen. Funktioniert allerdings nur bei Gleichstrom und in Abhängigkeit von der Hilfsspannungquelle bis zu wenigen A hinauf. Gerade aber um sehr kleine Gleichströme zu messen ohne die Schaltung zu beeinflussen, hat sich sone Schaltung schon seit Stromerfindungszeiten bewährt. Gruß Gerd H

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22.02.2004, 09:56

hallo! hab hier eine opv-schaltung, die den spannungsabfall ausregelt. Ua = 2*r1*Ie <img src="http://progshop.com/elektronik/diskussion/messages/10731/11553.jpg" alt="">

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22.02.2004, 10:05

das problem an dieser schaltung ist, dass die eingangsströme der opv nicht relevant werden dürfen. daher unbedingt opv mit fet-eingang nehmen (z.b. einen tl084). die widerstände r3 und r2 müssen so gross sein, dass sich die opv nicht zu stark erwärmen, weil dann die messung natürlich schlecht wird. zum ausprobieren würd ich vorschlagen, r3=10kohm, r2=10kohm, r1=100kohm. dann müssten bei 40µa eingangsstrom hinten 8v rauskommen. hoffe geholfen zu haben, nides

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22.02.2004, 10:49

>Gegenstrommeßprinz Nein, davon hab ich noch nichts gehört und ich werde jetzt aus der kleinen Umschreibung noch nicht ganz schlau daraus, wie das funktioniert. Da wird man ja noch eine Regelungstechnik brauchen, die den Strom so einstellt, das die Differenz am Ende null ergibt?

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22.02.2004, 10:59

Hey Forscher Axel, baue ein SPIEGELGALVANOMETER. Es ist geeignet Strom im uA Bereich zu messen. Da du viel SHOW machen willst nimmst du einen Led-Laserstrahl und richtest ihn auf den Spiegel. Mit dem reflektierten Strahl und einer Skala hast du dein Messinstrument. Willst du digitalisieren, nimmst du 20 Photodioden/oder/transistoren die den Lichtstrahl lesen und im MC speichern (Aufloesung 2uA) EAGLE

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22.02.2004, 11:42

Die Idee ist genial.

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22.02.2004, 12:06

Hi, einen schönen, massearmen Spiegel kannst Du aus jedem geschrottetem CD-LW extrahieren. Der sitzt nämlich im 45° Winkel unter der Linse. Der Laser sitzt nämlich nicht unter der Linse, sondern daneben und strahlt wagerecht auf den Spiegel, der das dann durch die Linse lenkt. Du kannst auch folgendes Probieren: Du nimmst den Schlitten mit dem Laser und der Linse aus nem geschrotteten LW und reißt den Laser raus. Dann jagst Du einen Laserstrahl von einem Laserpointer über den Spiegel durch die Linse. Die Focusspulen an der Linse verwendest Du zur Strommessung. Die Linse hebt und senkt sich in Abhängigkeit vom Strom. Dadurch wird Dein Strahl breiter und schmäler. Das gibst Du dann auf ne Fotodiode, die hinter einer Lochblende sitzt. Je unschärfer der Strahl, desto weniger kommt durch das loch, desto geringer ist der Fotodiodenstrom. Das ganze dann in einen innen schwarz angemalten Karton stecken, zu verbesserung der Lichtundurchlässigkeit außen 2-Lagig mit Alufolie bekleben und fertiog ist die Dunkelkammer. und wenn die Jury kommt, kannst Du den Karton anheben und Dein Messgerät präsentieren <IMG SRC="http://progshop.com/elektronik/diskussion/clipart/happy.gif" ALT=":-)" BORDER=0> Gruß Elmar

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22.02.2004, 12:12

P.S: einen habe ich noch: Flüssugkristalle: Du nimmst einen Winzigen Shunt (ein paar cm Kupferdraht) und shließt parrallel dazu ein LCD an. bei der geringsten Spanung fangen die Kristalle an zu polarisieren und hemmen den Lichtstrom. Un das kann man messen. Ich weiss nur nicht, wie linear das ist. Den Shunt kannst Du mit ner Feile justieren. Dann gabe es noch schöne Röhern, aber das würde zu weit führen. Gruß Elmar

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22.02.2004, 12:56

Elmar, bremse deine Phantasie. Wir sprechen hier von 40uA max.! Feile in den Werkzeugkasten,please. EAGLE

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22.02.2004, 17:48

Ich hatte mich jetzt schon fast damit abgefunden, es nach wie vor mittels einfacher Berechnung aus dem Widerstand zu machen, da ich ja sowieso die Spannung messe. Da bringen mich hier Leute wieder auf dumme Gedanken: Hat schon mal jmd. ein Laserosziloskop gebaut?

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22.02.2004, 18:09

Axel, mach das Eine und das Andere ! Zwei messwerte sind besser als einer.... und vergesse nicht: die SHOW ! eagle Fuer das Oszilloskop brauchst Du nur noch eine zweite Auslenkung (Zeitachse)....x-Achse.

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22.02.2004, 20:07

Hi, ja, aus ner Abblenkeinhait vom Laserdrucker auf men Johnsonmotor montiert, einem Laserpointer und dem Spiegelchen aus einem CD-Player. Das Spiegelchen habe ich auf einen Lautsprecher geklebt. Das Ganze war aber ein Effektgerät für nen Partykeller. Aber warum nicht in besserer Qualität als Oszi bauen? Nur die Nachleuchtdauer ist gleich Null, also nicht für niedrige Frequenzen geeignet. Gruß Elmar

Maximil

04.10.2006, 18:15

Hallo,

ich habe mal diesen alten Thread ausgepackt, weil ich auf ein ähnliches Problem stoße und mir mit diesem Shunt nocht nicht ganz etwas vorstellen kann. Bei meiner Schaltung mit ca. 80 mA möchte ich eine Stromänderung von etwa 3-5 mA messen. Ich habe es schon einmal angesprochen, es ist eine Art Senorik. Versorgung ist gerade mal 3.6V. Wie schließe ich diesen Shunt am Besten an, so wenig wie mögich Spannungsabfall an ihm haben darf, wegen der geringen Versorgungsspannung. Mit einem uC möchte ich dann die Daten auswerten.

Ich habe noch keine Schaltbild gefunden, wo dies mit dem Shunt erklärt wird.

Viele Grüße

J.

Winne

04.10.2006, 20:54

Hallo Maximil

Ein Shunt ist ein Widerstand mit im Verhätnis zum Verbraucher sehr geringer Größe. dieser wird in reihe zum Verbraucher geschaltet und der Spannungsabfall über ihn gemessen. Da der Widerstand des Shunt bekannt ist, läst sich mittels des Ohmschen gesetzes der fließende Strom bestimmen. I=U/R

Winne

04.10.2006, 21:06

bei 3,6V und 80 mA hast du einen lastwiederstand von 45 Ohm.
Dein Shunt sollte ca 0,1% von RL haben.

d.h.

RShunt = 45 milliOhm

das bedeutet eine am Shunt zu messende Spannug ca.3,6 mV +/- ca. 6%

Maximil

05.10.2006, 09:12

Hallo,
Vielen Danke für die schnelle Antwort. Also kann ich mit einem 45 mOhm Widertand in Rheie einen Spannungsabfall von 3.6 mV messen. Das sollte in Ordnung. Warum sollte der Shunt 0.1 von 45 ohm also 45 miliOhm sein. Gibt es da eine Theorie. Wie schon erwähnt, möchte ich diese Messung mit einem Mikrocontroller vornehmen, gibt es dazu schon eine Idee?

Woher bekomme ich eigentlich diese Miniwiderstände mit mOhm, habe nur welche bis 1 ohm gefunden?

Viele Grüße
J.

Rudo

05.10.2006, 10:30

Hi,
vergiss den Begriff "shunt", er trifft fuer Deinen Fall nicht zu. (Ein shunt bildet einen Stromteiler und das geht nur mit Parallelschaltung).
Du solltest den Widerstand zwischen Ground (Minuspol der Batterie) und der Last schalten.
50milliOhm kriegste z.B. bei Buerklin www.buerklin.de , Bestell-Nr. 63E306