Hallo, ich habe eine Anwendung bei der ich einen hohen Strom im Nulldurchgang auswerten möchte. Ich möchte einen Stromübertrager (current transducer) verwenden und frage mich gerade, wie die Auswerteschaltung am besten aussehen sollte. Die Freuquenz des Stroms beträgt bis zu 200kHz unterschiedlicher Amplituden. Am einfachsten wäre ein Komperator der bipolar versorgt ist mit der Referenzspannung von Null. Man könnt den Stromübertrager auch so auslegen das er eher übersteuert (d.h. ein sehr großes Signal am Ausgang liefert) und dann mit Dioden den Komperator schützt. Damit ist der Nulldruchgang schärfer, aber man hat sich die Dioden als zusätzliche Kapazität eingebaut. Was wäre die schnellste Auswertung, welche möglich ist. Gibt es irgendwelche sinnvollen Schaltungen für hohe Frequenzen und hohe Genauigkeit? Vielen lieben Dank und mit freundlichen Gruß Thorsten
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Thorsten schrieb: > Was wäre die schnellste Auswertung, welche möglich ist. Die kannst oder willst du nicht bezahlen. Die Frage muss so lauten: welcher Ansatz kann meine Aufgabe gut genug lösen? > Die Freuquenz des Stroms beträgt bis zu 200kHz > unterschiedlicher Amplituden. Inwiefern unterscheiden sich die Ampiltuden? > Ich möchte einen Stromübertrager (current transducer) verwenden Ist der Strom sinusförmig? Denn wenn der Strom nicht sinusförmig ist, dann muss der Trafo wesentlich höhere Frequenzen übertragen. > Komperator a-rator...
Stromwandler -> 2 anti parallele Dioden gibt n Rechteck mit ca. +- 0,7V, dass sollte fast jeder Komparator auswerten können. Durch die Dioden spielt die Amplitude des Strom auch keine große Rolle ( naja es solange es nicht von nA bis MA geht XD )
Thorsten schrieb: > Was wäre die schnellste Auswertung, welche möglich ist. Wirkung vor Ursache, durch Vorausberechnung. Bei 200kHz sollte es 1us doch tun, das schafft sogar ein langsamer Komparator. Thorsten schrieb: > Man könnt den Stromübertrager auch so auslegen das er eher übersteuert > (d.h. ein sehr großes Signal am Ausgang liefert Stromwandeltrafos sind für geringe Sekundärspannungen ausgelegt, man kann sie nicht einfach hochohmig abschliessen. Beachte also dessen Datenblatt. Aber Stromwandeltrafos liefern kein DC, liefern also zuverlässig 0 (bis auf Thermospannungen) als Nulllinie Thorsten schrieb: > Am einfachsten wäre ein Komperator der bipolar versorgt ist mit der > Referenzspannung von Null. Es tut jeder Komparator, auch unipolar, dessen einer Eingang im common mode Bereich liegt und mit dem anderen über den (korrekt abgeschlossenen) Stromwandeltrafo verbunden ist. Ein geringe eingebaute Hysterese im Komparator wäre nett, sollte halt nicht grösser sein als dein Signal.
inductionheater schrieb: > Stromwandler -> 2 anti parallele Dioden gibt n Rechteck mit ca. +- 0,7V, Fast. Parallel dazu sollte man noch einen passenden Widerstand schalten, um die Kennlinie im Bereich +/-0,5V sauber zu definieren. Anderenfalls ist der Aufbau eher zu empfindlich. > dass sollte fast jeder Komparator auswerten können. Durch die Dioden > spielt die Amplitude des Strom auch keine große Rolle Naja, auch der Stromwandler kann nicht endlos belastet werden, vor allem nicht wegen der Sättigung.
Lothar M. schrieb: > Inwiefern unterscheiden sich die Ampiltuden? 0 - 100 A Lothar M. schrieb: > Ist der Strom sinusförmig? Denn wenn der Strom nicht sinusförmig ist, > dann muss der Trafo wesentlich höhere Frequenzen übertragen ja sorry sinusförmig MaWin schrieb: > Bei 200kHz sollte es 1us doch tun, das schafft sogar ein langsamer > Komparator. nee das wäre ja schon 1/5 einer Periode ... viel zu langsam... inductionheater schrieb: > Stromwandler -> 2 anti parallele Dioden gibt n Rechteck mit ca. +- 0,7V, > dass sollte fast jeder Komparator auswerten können. Die Dioden müssen doch auch umgeladen werden. gibt das nicht auch wieder unnötige verzögerungen? Falk B. schrieb: > Fast. Parallel dazu sollte man noch einen passenden Widerstand schalten, > um die Kennlinie im Bereich +/-0,5V sauber zu definieren. Anderenfalls > ist der Aufbau eher zu empfindlich. Das verstehe ich nicht. Kannst du das genauer erklären?
Thorsten schrieb: > Lothar M. schrieb: >> Inwiefern unterscheiden sich die Ampiltuden? > > 0 - 100 A Na, bei 0 oder nahe 0mA wird das eher nix mit der Nulldurchgangserkennung. Selbst wenn man sich auf 1-100A beschränken würde, wäre das eine SEHR hoher Dynamikbereich. Bedenke, bei 1A ist der Stromanstieg im Nulldurchgang nur 1% im Vergleich zu 100A. >> Bei 200kHz sollte es 1us doch tun, das schafft sogar ein langsamer >> Komparator. > > nee das wäre ja schon 1/5 einer Periode ... viel zu langsam... Wie schnell soll er sein? 1% der Periodendauer? Das wären 50ns. >> Stromwandler -> 2 anti parallele Dioden gibt n Rechteck mit ca. +- 0,7V, >> dass sollte fast jeder Komparator auswerten können. > > Die Dioden müssen doch auch umgeladen werden. gibt das nicht auch wieder > unnötige verzögerungen? Jain. Da muss man halt schnelle Dioden nutzen. >> Fast. Parallel dazu sollte man noch einen passenden Widerstand schalten, >> um die Kennlinie im Bereich +/-0,5V sauber zu definieren. Anderenfalls >> ist der Aufbau eher zu empfindlich. > > Das verstehe ich nicht. Kannst du das genauer erklären? Ich hab auch mal einen Nulldurchgangsdetektor gebaut, wenn gleich nicht für 200kHz, eher für 10-1000Hz. Allerdings mit an die 300A Spitzenstrom. Der Nulldurchgang wurde über 0,5 Ohm gemessen und mittels Komparator detektiert. Parallel dazu waren je 2 fette 60A Dioden antiparallel geschaltet, um den Strom >1A zu tragen (Klemmung der Spannung auf +/-1V). Der Widerstand ergibt eine lineare Strom-Spannungskennlinie um den Nullpunkt herum. Wenn man nur die Dioden nimmt, wirken diese als Stromshunt. Die sind aber erstens sehr nichtlinear und 2. relativ stark temperaturabhängig. Das kann für eine Anwendung OK sein, muss es aber nicht. Das kann man mal schnell simulieren.
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Hier mal schnell simuliert. Der Widerstand wurde mit 10, 100 und 1M simuliert (grün, rot, blau).
Thorsten schrieb: > ich habe eine Anwendung bei der ich einen hohen Strom im Nulldurchgang > auswerten möchte. Nur zu Sicherheit: du willst hier schon möglichst exakt den Nulldurchgang des Stroms erkennen? Denn Nomen est Omen: der Strom an sich ist im eigenen Nulldurchgang eh' null. Da brauche ich gar nichts zu messen. > Ich möchte einen Stromübertrager (current transducer) verwenden Brauchst du diese Potentialtrennung? Ist die Frequenz hinreichend konstant? Denn so ein Trafo bringt dir auf jeden Fall auch eine frequenzabhängige Phasenverschiebung. Kannst du etwas mehr dazu sagen, woher der Strom kommt, was er bewirkt und was an sienem Nulldurchgsang so interessant ist? Thorsten schrieb: > nee das wäre ja schon 1/5 einer Periode ... viel zu langsam... Ich hatte schon mal durch die Blume gefragt: was wäre denn "genau genug" oder "schnell genug"? > Die Dioden müssen doch auch umgeladen werden. gibt das nicht auch wieder > unnötige verzögerungen? Nicht nennenswert, wenn die Quelle hinreichend niederohmig ist.
Lothar M. schrieb: > Thorsten schrieb: >> ich habe eine Anwendung bei der ich einen hohen Strom im Nulldurchgang >> auswerten möchte. > Nur zu Sicherheit: du willst hier schon möglichst exakt den > Nulldurchgang des Stroms erkennen? > Denn Nomen est Omen: der Strom an sich ist im eigenen Nulldurchgang eh' > null. Da brauche ich gar nichts zu messen. Hast du was geraucht? Kaffee zu stark?
Falk B. schrieb: > Hast du was geraucht? Kaffee zu stark? Nein, ich frage (genauso wie es da steht) nur zur Sicherheit nochmal nach, was an dem "Strom im Nulldurchgang auszuwerten" ist. Und wie "genau" diese Auswertung notwendigerweise sein muss. Und ich fände ein paar zusätzliche Daten zur Anwendung ganz gut. Aber es geht sicher auch so. Man muss dann halt länger herumraten...
Falk B. schrieb: > Hast du was geraucht? Kaffee zu stark? Er hat nur sorgfältig gelesen: Thorsten schrieb: > bei der ich einen hohen Strom im Nulldurchgang > auswerten möchte. Der Satz ergibt so keinen Sinn, denn im Nulldurchgang ist der Strom per se 0. Was also will der TO? Den Nulldurchgang "auswerten" oder den Strom "auswerten" sprich messen. Annahme ist Nulldurchgang, aber das ist bei dem Satz nur ein "educated guess".
Udo S. schrieb: > Was also will der TO? Den Nulldurchgang "auswerten" oder den Strom > "auswerten" sprich messen. > Annahme ist Nulldurchgang, aber das ist bei dem Satz nur ein "educated > guess". Na ja, so educated ist das nun auch nicht. Bereits im Eingangspost steht deutlichst: "Komparator", und "Bei Null". Sowohl Null bei den Asführungen über Strom, als auch Null bei der Vorgabe der Referenz(schwelle/spannung) beim Komparator. Das kann man als geneigter Leser nur mit: "Der TE will den Nulldurchgang detektieren" übersetzen. Über das "Wie man es machen kann" sind ja nun genug Vorschläge gebracht worden.
Udo S. schrieb: > Falk B. schrieb: >> Hast du was geraucht? Kaffee zu stark? > > Er hat nur sorgfältig gelesen: Du anscheinend nicht. Mein Fragen bezogen sich auf den letzten Satz, das war auch eindeutig so zu erkennen. "Denn Nomen est Omen: der Strom an sich ist im eigenen Nulldurchgang eh' null. Da brauche ich gar nichts zu messen." Wenn das denn wirklich so wäre, wären alle Nulldurchgangserkennungen dieser Welt sinnlos. Das sind sie aber mal ganz sicher nicht. > Thorsten schrieb: >> bei der ich einen hohen Strom im Nulldurchgang >> auswerten möchte. > > Der Satz ergibt so keinen Sinn, denn im Nulldurchgang ist der Strom per > se 0. Jaja, jetzt kommen die akademischen Wortakrobaten wieder. Bist du ein gescheiterter Jurist? Es ist schon ein Unterschied, ob ich den Nulldurchgang eines sinusförmigen Stroms mit 1A Spitze oder 200A Spitze messen möchte. Und genau diese Aufgabe steckt in dem Satz. > Was also will der TO? Den Nulldurchgang "auswerten" oder den Strom > "auswerten" sprich messen. > Annahme ist Nulldurchgang, aber das ist bei dem Satz nur ein "educated > guess". Mein Gott, was seid ihr nur für Akademiker!
Falk B. schrieb: > Hier mal schnell simuliert. Der Widerstand wurde mit 10, 100 und 1M > simuliert (grün, rot, blau). cool Danke Lothar M. schrieb: > Nur zu Sicherheit: du willst hier schon möglichst exakt den > Nulldurchgang des Stroms erkennen? > Denn Nomen est Omen: der Strom an sich ist im eigenen Nulldurchgang eh' > null. Da brauche ich gar nichts zu messen. Ich will auf den Nulldurchgang einen Schaltvorgang einleiten. Das sich leider die Frequenz zu jeder Zeit ändern kann (von außen), kann ich diesen leider nicht aus dem letzten Nulldruchgang ableiten. D.h. ich muss auf den aktuellen Nulldurchgang reagieren, aber die Laufzeitenverschiebung des Schaltes mit einberechnen. Deswegen die Frage, wie ich den Nulldurchgang mit möglichst wenig Verzögerung detektieren kann. Im Moment ist die einzige Idee eine komplette Übersteuerung des Signals um die Stromabhängigkeit möglichst zu reduzieren, mit Dioden begrenzen und dann den Komparatorreferenzspannungswert etwas über Null einzustellen. Eventuell muss aber auch der Komparatorrefwert Stromgrößen abhänig eingestellt werden. (Viell. kann man ja annehmen, dass die Steiung nahe Null außreichend linar ist).
Schau mal da nach: https://www.hbm.com/de/8750/elektrische-leistungstests-die-gesamte-messkette/ Die machen das mit Software.
Thorsten schrieb: > Deswegen die Frage, wie ich den Nulldurchgang mit möglichst wenig > Verzögerung detektieren kann. Und nochmal. Wieviel Verzögerung kannst du dir maximal leisten? 1ns ist es eher nicht. Wenn man 200kHz mit max. 1% Periodendauer Verzögerung messen will, sind das 50ns. Das ist schon SEHR sportlich, denn dafür braucht man einen verdammt breitbandigen Übertrager und ziemlich schnellen Komparator! Letzteres gibt es, ersteres muss man suchen und genau messen. Ich hatte das anno dazumal bei meinem, im Vergleich zu dir sehr langsamen Nulldurchgangsdetektor auch erstmal einfach mit einem paar billigen 50Hz Stromwandlern versucht. Aber die Phasenverschiebung war viel zu groß. Wie groß weiß ich nicht mehr so genau, ich glaube um die 10% Periodendauer oder mehr. Meine Lösung war denn, den Stromnulldurchgang direkt über einem Shunt mit Diodenklemmung zu messen, wie er in meinem Beitrag dargestellt ist. Natürlich mit anderen Bauteilen. Beitrag "Re: Schnelle Nulldurchgangserkennung mit Stromübertrager" Dahinter ein old school LM393 mit ca. 15mV Hysterese. Das ganze war galvanisch getrennt aufgebaut, das Ausgangssignal ging dann über einen schnellen Optokoppler ala 6N137 an die Steuerung. Die Gesamtverzögerung lag bei ca. 1us, das war ausreichend für die Anwendung. Du willst um Faktor 20 schneller sein. Oder noch schneller? > Im Moment ist die einzige Idee eine > komplette Übersteuerung des Signals um die Stromabhängigkeit möglichst > zu reduzieren, mit Dioden begrenzen und dann den > Komparatorreferenzspannungswert etwas über Null einzustellen. Das ist im Prinzip auch der richtige Ansatz. Dafür braucht man nicht mal eine negative Versorgungsspannung, wenn man den Stromwandler per Spannungsteiler einfach auf VCC/2 legt. Denn dessen Ausgang ist potentialfrei.
Falk B. schrieb: > Das ist im Prinzip auch der richtige Ansatz. Dafür braucht man nicht mal > eine negative Versorgungsspannung, wenn man den Stromwandler per > Spannungsteiler einfach auf VCC/2 legt. Denn dessen Ausgang ist > potentialfrei. Kannst du das noch mal erläutern... über den rest denke ich noch nach :-)
Thorsten schrieb: > D.h. ich > muss auf den aktuellen Nulldurchgang reagieren, aber die > Laufzeitenverschiebung des Schaltes mit einberechnen. Du willst in die Vergangenheit zurückspringen? Wenn deine Schaltung die Information über den Nulldurchgang 5 µs später liefert, hast du den Nulldurchgang um (mindestens) 5µs versäumt, und nichts in diesem Universum kann daran etwas ändern. Andere Unklarheit: wenn du die Detektorschwelle auf 100A auslegst, aber du hast momentan nur 1 A, dann dauert es bis zur gleichen Stromstärke natürlich 100 mal länger, entsprechend länger ist deine Verzögerung. Wie hoch der Strom gerade ist weisst du ja erst eine Viertelwelle später wenn er sein Maximum durchlaufen hat. Ein Bereich von 0 bis 100 A ist sowieso unmöglich, weil man an einem Strrom von 0 A keinen Nulldurchgang erkennen kann. Auch wenn Falk jetzt gleich wieder lospöbelt, das braucht er halt. Georg
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5,1 KB
Danke Georg da hast du recht... Ich hänge gerade noch an der unipolaren Auswerteschaltung. So funktioniert es leider nicht, ich verstehe aber nicht woran es liegt....
Thorsten schrieb: > Ich hänge gerade noch an der unipolaren Auswerteschaltung. So > funktioniert es leider nicht, ich verstehe aber nicht woran es liegt.... Was genau funktioniert denn nicht. Die Simu oder der praktische Aufbau? Der LT1001 ist kein schneller Komparator sondern ein relativ langsamer Präisions-Operationsverstärker. Innerhalb einer µs kann sein Ausgang sich höchstens ein paar hundert mV bewegen - zu langsam für das was du vorhast.
Danke ... wollte das nur testen, ob das im Prizip geht. Das Ding ist einfach viel zu langsam für 100kHz
Thorsten schrieb: > Das Ding ist einfach viel zu langsam für 100kHz "Fast jeder" Baustein schaltet zu langsam, falls du wirklich in den einstelligen ns Bereich kommen willst. Kann es sein, dass du die Anforderung "möglichst schnell" noch immer nicht mit konkreten Zahlen hinterfüttert hast? Oder habe ich die Angabe vielleicht überlesen?
Georg schrieb: > Ein Bereich von 0 bis 100 A ist > sowieso unmöglich, weil man an einem Strrom von 0 A keinen Nulldurchgang > erkennen kann. Auch wenn Falk jetzt gleich wieder lospöbelt, das braucht > er halt. Deine Komplexe möchte ich haben . . . Beitrag "Re: Schnelle Nulldurchgangserkennung mit Stromübertrager"
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