KFZ-Stromerfassung mit ADC über Masseband?...

H

Heiner Hass

Guest
Marte Schwarz <marte.schwarz@gmx.de> schrieb:

Normalerweise so rein wie möglich. Jetzt sag mir ncoh, warum Kupfer da
nennenswert korrodieren sollte. Im Zweifelsfall wirft man da eine Runde
Lack, Fett oder ähnliches drauf.

ein optisch unauffälliges, aber weitgehend durchkorrodiertes Masseband
(nicht das dicke, sondern ein unscheinbares zwischen Lichtmaschine und
Motorblock) hat mir mal eine schöne Panne beschert. Unpraktischerweise
in der afrikanischen Steppe, etliche km von der nächsten Strasse
entfernt.

Gruss Heiner
 
P

Peter Heitzer

Guest
Rolf Bombach <rolfnospambombach@invalid.invalid> wrote:
Peter Heitzer schrieb:

Warum keine Messung mittels Hallsensor. LEM hat nette Sensoren dafür.
Für kleinere Ströme wäre die HMSR Serie evtl. interessant.
Vielleicht könnte man auch etwas mit Pollin 180071 basteln, in dem man
parallel zum Masseband noch einen dünneren Draht verlegt, den man durch den
Differenz-Stromsensor führt.

Das kapiere ich jetzt nicht ganz. Wie willst du das berechnen?
Ein kleiner Teil des Stromes wird auch durch den dünneren Draht fliessen.
Wenn der dünnere Draht 1/100 des Querschnitts des Massebandes hat, sollte
IMO ca. 1% des Gesamtstromes durch diesen Draht fliessen.
Diesen Teil kann ich am Sensor messen. Das genaue Verhältnis zum Gesamtstrom
kann ich dann mithilfe einer Gleichstromzange ermitteln.

--
Dipl.-Inform(FH) Peter Heitzer, peter.heitzer@rz.uni-regensburg.de
 
H

Heinz Schmitz

Guest
Peter Heitzer wrote:

Warum keine Messung mittels Hallsensor. LEM hat nette Sensoren dafür.
Für kleinere Ströme wäre die HMSR Serie evtl. interessant.
Vielleicht könnte man auch etwas mit Pollin 180071 basteln, in dem man
parallel zum Masseband noch einen dünneren Draht verlegt, den man durch den
Differenz-Stromsensor führt.

Das kapiere ich jetzt nicht ganz. Wie willst du das berechnen?

Ein kleiner Teil des Stromes wird auch durch den dünneren Draht fliessen.
Wenn der dünnere Draht 1/100 des Querschnitts des Massebandes hat, sollte
IMO ca. 1% des Gesamtstromes durch diesen Draht fliessen.
Diesen Teil kann ich am Sensor messen. Das genaue Verhältnis zum Gesamtstrom
kann ich dann mithilfe einer Gleichstromzange ermitteln.

Warum zu dem als Shunt verwendeten Masseband-Abschnitt noch einen
Shunt?

Grüße,
H.
 
P

Peter Heitzer

Guest
Heinz Schmitz <HeinzSchmitz@kra.org> wrote:
Peter Heitzer wrote:

Warum keine Messung mittels Hallsensor. LEM hat nette Sensoren dafür.
Für kleinere Ströme wäre die HMSR Serie evtl. interessant.
Vielleicht könnte man auch etwas mit Pollin 180071 basteln, in dem man
parallel zum Masseband noch einen dünneren Draht verlegt, den man durch den
Differenz-Stromsensor führt.

Das kapiere ich jetzt nicht ganz. Wie willst du das berechnen?

Ein kleiner Teil des Stromes wird auch durch den dünneren Draht fliessen.
Wenn der dünnere Draht 1/100 des Querschnitts des Massebandes hat, sollte
IMO ca. 1% des Gesamtstromes durch diesen Draht fliessen.
Diesen Teil kann ich am Sensor messen. Das genaue Verhältnis zum Gesamtstrom
kann ich dann mithilfe einer Gleichstromzange ermitteln.

Warum zu dem als Shunt verwendeten Masseband-Abschnitt noch einen
Shunt?
Damit das Masseband nicht aufgetrennt werden muss und weil der angesprochene
Sensor nur max. 0.85 A messen kann. Man könnte natürlich auch einen
Gleichstromzangenadapter fürs Multimeter benutzen.



--
Dipl.-Inform(FH) Peter Heitzer, peter.heitzer@rz.uni-regensburg.de
 
V

Volker Bartheld

Guest
On 17 Jan 2022 14:11:31 GMT, Peter Heitzer wrote:
Heinz Schmitz <HeinzSchmitz@kra.org> wrote:
Peter Heitzer wrote:
Warum keine Messung mittels Hallsensor. LEM hat nette Sensoren dafür.
Ein kleiner Teil des Stromes wird auch durch den dünneren Draht fliessen.
Wenn der dünnere Draht 1/100 des Querschnitts des Massebandes hat, sollte
IMO ca. 1% des Gesamtstromes durch diesen Draht fliessen.
Warum zu dem als Shunt verwendeten Masseband-Abschnitt noch einen
Shunt?
Damit das Masseband nicht aufgetrennt werden muss

Das Masseband ist mit 99%iger Sicherheit beidseitig verschraubt. Da kann
man bequem zwei passende Ringösen drauffummeln. Bei moderneren Automobilen
aber bitte Vorsicht, da gibts gelegentlich einen pyrotechnischen Trennsatz,
der das Bordnetz kappt, wenn es relevante Kaltverformung gegeben hat.

und weil der angesprochene Sensor nur max. 0.85 A messen kann. Man könnte
natürlich auch einen Gleichstromzangenadapter fürs Multimeter benutzen.

Oder einen passend(er)en Sensor. Hier einlesen:
https://www.all-electronics.de/automotive-transportation/stromsensoren-das-beste-aus-zwei-welten.html

Ach ja:
https://de.sci.electronics.narkive.com/2cX2yH2f/kann-man-masseband-als-stromshunt-nutzen
und hier evtl. die Einlassung von Michael Hofmann wegen der Ströme beachten
und warum man evtl. lieber das Pluskabel hernimmt.

Volker
 
R

Rolf Bombach

Guest
Marte Schwarz schrieb:
Hi Jürgen,
Sich kein Offset durch Thermospannungen einzufangen, dürfte Teil der
Kunst sein.
Da mach ich mal ein fettes Ausrufungszeichen dahinter.

Warum seht ihr da solch ein Problem bezüglich Thermospannungen?

Frag ich mich auch. Ich sehe das Thermoelementpaar noch nicht. Das sind doch alles Kupferleitungen, um die es da geht.

Ah, jetzt ja. Das mit dem Masseband hatte ich schon wieder vergessen.
Falls beide Anschlüsse dort direkt dran gehen und das Band wirklich
aus Kupfer ist, OK. Blöd wäre ja nur eine Verbindung zur Fahrzeugmasse
aus Stahlblech (falls überhaupt noch irgendwo anzutreffen :-]) oder
eine Pressöse aus irgendwas mit einer Rostfrei-Schraube an den
Alu-Block des Motors.
Nachdem eine deutsche Qualitätsfirma von 30 S-Mantelthermoelementen etwa
12 falsch gepolt an die Ausgleichsleitungen angeschlossen hatte, wundere
ich mich über gar nix mehr (Stückpreis um 1k€).

--
mfg Rolf Bombach
 
R

Rolf Bombach

Guest
Axel Berger schrieb:
Marcel Mueller wrote:
Warum sollten beide Enden des Massebandes dieselbe Temperatur haben,
wenn die Sonne auf die Karosserie brutzelt oder der eisige Fahrtwind kühlt?

Kupfer ist sehr gut wärmeleitend und das Band ist kurz. Natürlich ist
die Tempoeratur nie exakt gleich, aber gleich genug, um als
Fehlerbestandteil keine große Rolle zu spielen.

Wie hoch ist den die Spannung eines Thermoelementes bei richtig großen
Temperaturen?

Also wenn an beiden Enden Kupferdrähte an das Kupferband gehen, dann ist
die Thermospannung nicht feststellbar. Das hat Marte ja schon festgestellt,
da hatte ich gepennt. Falls das Band dann doch aus Korrosionsschutzgründen
aus irgend einer Bronze sein sollte, keine Ahnung, aber so 10-50 uV/K
sind nicht unüblich.

--
mfg Rolf Bombach
 
R

Rolf Bombach

Guest
Axel Berger schrieb:
Eingänge zu schützen gehört nun wirklich zum Handwerk. Aber drei Volt
auf wenigen Zentimetern Masseband? Nach dem Spannungseinbruch des Akkus
selbst können es vielleicht maximal sechs Volt für den Gesamtverlust in
allen Leitungen sein. Irgendwas soll schließlich noch ankommen.

Ist halt ein Wettrennen der Zeitkonstanten respektive der Induktivitäten.
Wäre der Anlasser ein rein ohmscher 0.05 Ohm Widerstand, dann hätte
man, bei 10 V an der Batterie, im ersten Moment 10 V am Band. Mal
300nH Induktivität angenommen, bliebe die Spannung 7 us lang über 3 Volt.
Die massiv höhere Induktivität des restlichen Stromkreises, insbesondere
des Anlassers selber, wird das zur Bedeutungslosigkeit wegschrumpfen lassen.
Und irgend ein RC-Filter wird man wohl eh verwenden.

--
mfg Rolf Bombach
 
R

Rolf Bombach

Guest
Wolfgang Martens schrieb:

Bei Kupfer mit dem Temperaturkoeffizienten 3.9E-3 / K wird das mit den Nachkommastellen nichts.
Wie viel Temperaturänderung erwartest Du denn, insbesondere bei den
 kleineren Strömen?Zwischen -15°C im Winter und 45°C im Sommer ändert sein Kupfershunt
den Widerstand um 23%. Das ruiniert unkompensiert die Genauigkeit.
Hat man einen Vorverstärker mit OpAmp, kann man einen Ni1000 Widerstand
oder dergleichen in die Gegenkopplung nehmen. Hat etwa 1.5x Temperaturgang
von Kupfer, da muss man noch einen \"normalen\" Widerstand in Serie nehmen.
Es gibt auch temperaturabhängige Widerstände, die ziemlich genau den
Temperaturgang von Kupfer nachahmen.
Bob Pease hat einen Differenzverstärker mit 2 Transistoren genommen.
Dessen Steilheit nimmt etwa mit dem gleichen Temperaturgang ab. Da
geht es dann ohne temperaturabhängigen Widerstand.

https://www.electronicdesign.com/technologies/test-measurement/article/21772054/whats-all-this-wattmeter-stuff-anyhow

Intelligenterweise scheint electronicdesign alle alten Figuren zu killen.
Die Originalzeichnung zeigt den langjährig geübten Elektroniker *duck*.

https://www.pa4tim.nl/?p=4751

--
mfg Rolf Bombach
 
R

Rolf Bombach

Guest
Peter Heitzer schrieb:
Rolf Bombach <rolfnospambombach@invalid.invalid> wrote:
Peter Heitzer schrieb:

Warum keine Messung mittels Hallsensor. LEM hat nette Sensoren dafür.
Für kleinere Ströme wäre die HMSR Serie evtl. interessant.
Vielleicht könnte man auch etwas mit Pollin 180071 basteln, in dem man
parallel zum Masseband noch einen dünneren Draht verlegt, den man durch den
Differenz-Stromsensor führt.

Das kapiere ich jetzt nicht ganz. Wie willst du das berechnen?

Ein kleiner Teil des Stromes wird auch durch den dünneren Draht fliessen.
Wenn der dünnere Draht 1/100 des Querschnitts des Massebandes hat, sollte
IMO ca. 1% des Gesamtstromes durch diesen Draht fliessen.
Diesen Teil kann ich am Sensor messen. Das genaue Verhältnis zum Gesamtstrom
kann ich dann mithilfe einer Gleichstromzange ermitteln.

Das Problem ist doch, wie ich diesen Paralleldraht richtig anschliesse.
Der müsste ja mit Punktschweissung ans Band oder so, da man sonst keine
definierten Anschlusswiderstände hat. Irgend welches Lötzeug hat 10x
Widerstand von Kupfer.
Und dann wird dieser Draht definitionsgemäss zu kurz sein. Da wird
man doppelt so lang mit doppeltem Querschnitt nehmen müssen oder
halt den Verstärker trimmen.

--
mfg Rolf Bombach
 
M

Marte Schwarz

Guest
Hi Rolf,
Sich kein Offset durch Thermospannungen einzufangen, dürfte Teil der
Kunst sein >> Frag ich mich auch. Ich sehe das Thermoelementpaar noch nicht. Das
sind doch alles Kupferleitungen, um die es da geht.

Ah, jetzt ja. Das mit dem Masseband hatte ich schon wieder vergessen.
Falls beide Anschlüsse dort direkt dran gehen und das Band wirklich
aus Kupfer ist, OK.

Aus was denn sonst? Würdest Du etwa Alu vorziehen?

Blöd wäre ja nur eine Verbindung zur Fahrzeugmasse
aus Stahlblech

Nur, wenn man diese Leitung aus Stahl mit in den Shunt einbezöge.

> eine Pressöse aus irgendwas

Die ist tatsächlich als Thermoelementstrecke zu sehen. Aber welchen
Temperaturgradient erwartest Du über eine solche Öse?

Nachdem eine deutsche Qualitätsfirma von 30 S-Mantelthermoelementen etwa
12 falsch gepolt an die Ausgleichsleitungen angeschlossen hatte, wundere
ich mich über gar nix mehr (Stückpreis um 1k€).

In der Preisklasse dürfte man in der Tat ein 4-Augen Test als
Qualitätsmerkmal erwarten :-(

Marte
 
M

Marte Schwarz

Guest
Hi Rolf,
Wie hoch ist den die Spannung eines Thermoelementes bei richtig großen
Temperaturen?

Falls das Band dann doch aus Korrosionsschutzgründen
aus irgend einer Bronze sein sollte, keine Ahnung, aber so 10-50 uV/K
sind nicht unüblich.

Üblich bei was? Unter Kupferlegierungen?
Das Thema Kupferlegierungen und Korrosion halte ich eher für
theoretisch. Wahrscheinlich sind alle Kupferlegierungen jenseits von
Reinkupfer, wie man es gerne der Niederohmigkeit wegen verwendet,
unterlegen. Von der mechanischen Versprödung ganz abgesehen. Gerade
Reinkupfer ist ja so was von zäh, das will man hier doch exoplizit
haben. Warum durch Legierungsbestandteile verschlechtern?

Marte
 
J

Jürgen Hüser

Guest
Hallo!

Am 14.01.2022 um 09:28 schrieb Peter Heitzer:

Warum keine Messung mittels Hallsensor. LEM hat nette Sensoren dafür.
Für kleinere Ströme wäre die HMSR Serie evtl. interessant.

Nachdem meine Bauteilbestellung bei Mouser harkt...der ausgesuchte
INA214C war zur Bestellung auf \"lieferbar ab Feb. 22\" kurz darauf auf
Nov. 23 und heute auf Feb. 2023 gesprungen...habe ich Zeit mir darüber
nochmal Gedanken zu machen.

Da die Platine noch nicht geroutet ist, wäre es vielleicht sinnvoller
zusätzlich was mit Hallsensor vorzusehen.

Auf der Suche nach Hallsensoren für Strommessungen fand ich primär die
aktuell noch lieferbaren Serien MLX91217 und MLX91206.
Ersterer braucht laut Datenblatt einen ferromagnetischen Ringkern mit
Spalt, in dem der Sensor angebracht werden muss.
Der MLX91206 hingegen braucht als SO8-Käfer nur auf dem Leiter
angebracht werden.

Bei Abschätzung der magnetischen Dimensionen stoße ich jedoch auf
heftige Erinnerungslücken nach fast 30 Jahren.

Die MLX91217 liefern 9-13mV/mT um haben somit einen Messbereich von
maximal +-244mT bei einem Abs.Max von +-3 Tesla.

Der MLX91206LDC-CAH-004 misst mit 77,5mT und verträgt ein AbsMax von
+-200mT.

Mit wieviel Tesla/Millitesla kann ich je Ampere über ein 25mm²
Massekabel wohl rechnen?

Des weiteren:
Die Anordnung meines Massekabels zwischen Karosserie und Batterie hat
eine ausgeprägte U-Schlaufe. Am unteren Ende also quasi eine Spule mit
0,5Wdg. welche ich nutzen könnte.

Den Maximalstrom des Anlassers braucht der Hallsensor nicht messen,
allerdings sollte er ihn aushalten (unter 200mT bzw, 3T) ohne direkt in
den Selbstzerstörungsmode zu fallen.
Viel mehr erhoffe ich mir durch solch einen Hallsensor zusätzliche
Meßwerte gleicherer Ströme <20A, falls die angesprochenen Störgrößen
bezüglich Thermospannungen an den Messkabeln zu groß werden sollten.

Hat diesbezüglich jemand ein paar hilfreiche Links oder Formeln griffbereit?
Also wieviel mT bei 1A bis 150A kann ich an einem 25mm² erwarten?

Jürgen
 
H

Hans-Peter Diettrich

Guest
On 1/30/22 12:15 AM, Jürgen Hüser wrote:

Mit wieviel Tesla/Millitesla kann ich je Ampere über ein 25mm²
Massekabel wohl rechnen?

IMO hängt das von der Entfernung des Sensors vom Leiter ab.

DoDi
 
M

Michael Schwingen

Guest
On 2022-01-29, Jürgen Hüser <dg7gj@gmx.de> wrote:
Viel mehr erhoffe ich mir durch solch einen Hallsensor zusätzliche
Meßwerte gleicherer Ströme <20A, falls die angesprochenen Störgrößen
bezüglich Thermospannungen an den Messkabeln zu groß werden sollten.

Ich habe mit ein paar Hallsensoren rumprobiert (im Bereich 3A, zwecks
Nachrüstung einer Digitalanzeige am Labornetzteil):
- Sentron CSA-1V (SO-8, Nachfolger dürfte Melexis sein)
- MPS MCS1801 (hat den Strompfad integriert)
- LEM LTS15-NP (mit 3 Windungen, also Messbereich bis 5A)

Alle hatten deutliche Drift, Nichtlinearität und der LEM auch noch
lageabhängigen Offset - in einer Größenordnung, daß eine Anzeige mit 3.5
Stellen utopisch war.

Ich bin dann bei INA190 gelandet, bzw. beim Nachfolgeprojekt bei INA226 (mit
integriertem ADC).

cu
Michael
 
R

Rolf Bombach

Guest
Marte Schwarz schrieb:
Hi Rolf,
Wie hoch ist den die Spannung eines Thermoelementes bei richtig großen
Temperaturen?

Falls das Band dann doch aus Korrosionsschutzgründen
aus irgend einer Bronze sein sollte, keine Ahnung, aber so 10-50 uV/K
sind nicht unüblich.

Üblich bei was? Unter Kupferlegierungen?
 Das Thema Kupferlegierungen und Korrosion halte ich eher für theoretisch. Wahrscheinlich sind alle Kupferlegierungen jenseits von Reinkupfer, wie man es gerne der Niederohmigkeit wegen verwendet,
unterlegen. Von der mechanischen Versprödung ganz abgesehen. Gerade Reinkupfer ist ja so was von zäh, das will man hier doch exoplizit haben. Warum durch Legierungsbestandteile verschlechtern?

Das deutsche Kupferinstitut sieht das anders.
https://www.kupferinstitut.de/kupferwerkstoffe/kupfer-legierungen/kupfer-zinn-legierungen-bronze/

Kupfer oxidiert recht rasch an der Luft. Dann wird es anfällig für
Komplexbildner, da reicht Chlorid.

--
mfg Rolf Bombach
 
M

Marte Schwarz

Guest
Hi Rolf,

Kupfer oxidiert recht rasch an der Luft. Dann wird es anfällig für
Komplexbildner, da reicht Chlorid.

Na dann... dann wird aber lieber verzinnt, als legiert. Klar,
Phosphorbronze kann an Dauerschwingungsfest machen, das ist dann aber
nicht mehr gut zu biegen und mag gar keine Knicke aushalten... Das ist
dann eben ein Federmaterial. Die Massebänder machen mir nicht den
Eindruck. Zumindest bei meinem Ford ist das Band tiefgrün und es müsste
mich wundern, wenn da was anderes als Reinkupfer verbaut wurde.
Klar kommt im Motorraum mal Salzwasser dran. Da muss aber viel
Salzwasser drüber rennen, um nennenserten Materialabtrag zu provozieren.

Marte
 
R

Rolf Bombach

Guest
Marte Schwarz schrieb:
Nachdem eine deutsche Qualitätsfirma von 30 S-Mantelthermoelementen etwa
12 falsch gepolt an die Ausgleichsleitungen angeschlossen hatte, wundere
ich mich über gar nix mehr (Stückpreis um 1k€).

In der Preisklasse dürfte man in der Tat ein 4-Augen Test als Qualitätsmerkmal erwarten :-(

Nunja, es war ihnen unendlich peinlich. Das war ja auch ein Mehrfaches
der üblichen Jahresproduktion. IIRC haben die die Teile persönlich abgeholt
und instand gesetzt.
Das Thema Thermoelemente ist eh vertrackt. Allein schon durch die zahlreichen
Änderungen der Farbkodes des Mantels und der Adern. Und der Materialien.
In der gaZ (guten alten Zeit) wars noch einfach, magnetisch war minus,
jedenfass bei K-Typ.

--
mfg Rolf Bombach
 

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