Auf ansteigende und abfallende Stromstärke reagieren

Diskutiere Auf ansteigende und abfallende Stromstärke reagieren im Grundlagen & Schaltungen der Elektroinstallation Forum im Bereich ELEKTRO-INSTALLATION & HAUSELEKTRIK; Hallo zusammen, ich bin gerade am Basteln und komme nicht mehr weiter. Vielleicht kann mir ja hier im Forum jemand helfen, das wäre toll! Ich...

  1. #1 rastapopoulos, 28.01.2020
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    Hallo zusammen,

    ich bin gerade am Basteln und komme nicht mehr weiter. Vielleicht kann mir ja hier im Forum jemand helfen, das wäre toll!

    Ich versuche eine Schaltung zu realisieren, mit welcher ich mit einem Arduino die genaue Einschaltzeit eines 230V-AC-Verbrauchers (Motor mit Ein- / Ausschalter) messen kann. Das Gerät in welchem der Motor + Schalter verbaut sind, möchte ich dabei nicht öffnen, sondern das ganze am Anschlusskabel abgreifen. Außerdem möchte ich das Ein- und Ausschalten im zehntel-Sekundenbereich registrieren können.

    Um das ganze galvanisch zu trennen, habe ich es mit einem 230V-Relais versucht, welches ich in Reihe geschaltet habe, also so:

    ~230V
    L---------Relais---------Schalter---------Motor---------N

    Damit - so dachte ich - könnte ich dann auf der Arbeitsstromkreis-Seite des Relais prima mit 5V und Pull-Down-Widerstand an einem digitalen Eingang des Arduinos messen, wenn der Motor an- bzw. ausgeschaltet wird, da dann ja auch gleichzeitig das Relais angezogen hätte.

    Tja, mit der altmodischen Glühbirne, mit der ich das getestet habe, hat das auch prima funktioniert. Aber beim Testen mit dem Motor selbst ist mir dann klar geworden, dass das Relais ja einen Gleichrichter verbaut haben muss, und dass der Motor dann halt nicht mehr funktioniert, im Gegensatz zur Glühbirne :)

    Dann habe ich es mit einem Stromsensor (ACS712 für 5A) probiert, welchen ich einfach anstelle des Relais in Reihe geschaltet habe. Am Ausgang des Sensors liegt dann eine Spannung proportional zur Stromstärke an, welche ich mit einem Analogeingang des Arduinos abfragen und darauf reagieren kann. Aber das Ganze läuft irgendwie nicht so wirklich stabil. Beim Einschalten des Motors klappt es prima, aber beim Abschalten ist der Spannungsabfall zu träge. Der Motor selbst läuft aber nicht nach. Das Verhalten ist bei einer Glühbirne das gleiche. Ich vermute, dass es vielleicht mit dem Hall-Effekt zu tun hat?

    Hat vielleicht jemand eine Idee, wie man das mit einfachen Mitteln (z.B. einem Relais und Dioden oder so - oder auch ganz anders) realisieren könnte?

    Bin für jeden Tipp dankbar!

    Roberto
     
  2. #2 Leprechaun, 28.01.2020
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  3. schUk0

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    Deine Idee mit dem Relais war schon ganz gut. Wüsste nicht warum das nicht funktionieren sollte.

    Nur darf das Relais nicht in Reihe, sondern es muss parallel zum Motor geschalten werden.
    Also die Relaisspule muss gemeinsam mit dem Motor Spannung kriegen.

    Zeichne mal bitte deinen Schaltplan auf.
     
  4. bigdie

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    Er will das Gerät doch nicht öffnen

    Die Frage ist, wieviel Strom das Teil zieht.
    Eine Möglichkeit ist ein Stromrelais. Gibt es von Eltako
    https://www.eltako.com/fileadmin/downloads/de/datenblatt/Datenblatt_AR12DX-230V.pdf
    Eine 2. Möglichkeit ist ein Hutschienenzähler mit S0 Schnittstelle. Gibt es bei ebay für 10-15€. Die liefern an der Schnittstelle so 1000 oder 2000 Impulse / kWh. Damit bekommt man das bei kleiner Leistung aber nicht sekunden genau hin. weil da dann evtl nur alle 10 oder 20 s ein Impuls kommt.
     
  5. schUk0

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    Muss er dafür auch nicht....
    Er muss nur den Schalter am Gerät an lassen und die Steckdose in der es steckt schaltbar machen.
     
  6. #6 Octavian1977, 28.01.2020
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    Octavian1977 Moderator

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    Mit Hall Effekt hat das recht wenig zu tun.
    Auch hat das Relais sicher keinen Gleichrichter intern verbaut, allerdings teilt sich bei der Reihenschaltung die Spannung auf, das Relais mit seinem hohen Spulenwiderstand erhält dabei fast die gesamte Spannung und der Motor fast nichts.

    Wenn die Spannung abgeschaltet ist fließt sofort kein Strom mehr, hier scheint eher was mit dem Bauteil nicht zu stimmen oder mit Deiner Verdrahtung.
    selbst Restspannungen in Kondensatoren etc. haben keinen Einfluß auf den Strom in der Zuleitung, da die Adern ja offen sind.

    Bei einem Bauteil für 10€ kann man allerdings auch nicht sonderlich viel erwarten.
    Wenn Du nur ein Signal Ein un Aus benötigst Dann langt Dir vermutlich ein Stromrelais die richtige Wahl:
    z.B. eltako AR12DX-230V
    Wenn Du die höhe des Stromes wissen willst hilft Dir nur ein anständiges Meßgerät mit 0-10V/4-20mA Ausgang.
     
  7. #7 rastapopoulos, 28.01.2020
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    Wow! Vielen Dank schon mal, für die schnellen und vielen Antworten!

    Also bei dem Motor handelt es sich um eine Kaffeemühle, laut Datenblatt hat der Motor 128W. Wenn ich die 128W durch 230V teile, komme ich auf 0,56A. Mit dem Multimeter habe 0,7A gemessen.

    Die Mühle sollte weiterhin über den Schalter (eigentlich ein Taster, gegen den man den Siebträger drückt) bedient werden können, eine schaltbare Steckdose ist also leider keine Option.

    Die Stromstärke an sich muss ich nicht wissen, ich will eigentlich nur wissen, ob die Mühle läuft und die Zeit messen. Aber das müsste relativ genau sein.

    Das AR12DX-230V hat leider eine Einschaltverzögerung von 0,5s - das ist vermutlich schon zu viel. Das klingt vielleicht seltsam, aber da die Mühle einen hohen Pulverdurchsatz hat und beim Mahlen 2 bis 3 Mal an und ausgeht (um das Pulver zwischendrin im Siebträger zu verteilen), addieren sich die Verzögerungen natürlich. Das könnte man vielleicht sogar rausrechnen? Aber das Ding ist ja auch ganz schön teuer :)... Und selbst was basteln fände ich auch interessanter.

    @Octavian1977
    Das mit dem hohen Spulenwiderstand leuchtet mir ein! Wie funktioniert denn dann so ein Wechselstromrelais, wenn da kein Gleichrichter verbaut ist? Müsste das dann nicht tackern? Denn träge sind die Teile ja nicht gerade bei einer Ansprech-/Rückfallzeit von ein paar Millisekunden.

    Noch weitere Ideen :) ?

    Viele Grüße
    Roberto
     
  8. #8 Octavian1977, 28.01.2020
    Octavian1977

    Octavian1977 Moderator

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    Ein Wechselstromrelais funktioniert genau so wie ein Gleichstromrelais mit einer passenden Spule.
    Die Masse ist viel zu träge um auf Abschaltimpulse zu reagieren die alle 10ms für einen kleinen Zeitraum vorhanden sind.
    Kurzzeitunterbrechungen unterhalb von 20ms gelten sogar als "unterbrechungsfrei"

    Den Strom der Mühle hast Du falsch berechnet, denn es fehlt der Cosphi.

    Gemäß Deiner Messung des Stromes hat die Maschine 161VA (wobei man die Spannung auch hätte exakt messen müssen um das zu bestimmen)
    mit der Angabe von 128W ergibt das einen Cosphi von 0,79
    P= U x I x cosphi
    S = U x I

    Wenn Du was brauchst was Deinen Strom wirklich bestimmt wirst Du nicht drum herum kommen dafür auch etwas aus zu geben.
    Das Spielzeug was Du da gepostet hast ist auf keinen Fall für Niederspannung zulässig, das ist dazu gedacht Ströme von einem Stromwandler x / 5 auf ein analoges Signal um zu setzen, oder für Messungen an Schutzkleinspannung.
     
  9. #9 rastapopoulos, 28.01.2020
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    Hallo Octavian1977... danke für deine Erläuterungen!

    Bei der Strommessung habe ich zu einfach gedacht, das stimmt. Aber die Größenordnung passt ja (< 1A) - und ich will den Strom ja gar nicht genau bestimmen, ich will nur wissen, ob der Motor läuft :)
     
  10. patois

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    Ein einfacher Messwiderstand käme eventuell auch in Frage. ;)
     
  11. karo28

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    Bei den geringen Stromstärken und kurzen Einschaltzyklen wirst du eine Messung auf Basis Hallsensor benötigen.
    Beschreibung z.B. hier: Ströme messen mit innovativen Sensoren
    Gibt sicher auch für Arduiono entsprechende Anleitung.
     
  12. #12 rastapopoulos, 29.01.2020
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    @patois
    Wie genau würde so etwas denn funktionieren? Würdest du noch etwas mehr dazu schreiben? Eine galvanische Trennung wäre dabei vermutlich aber schwierig, oder?

    @karo28
    Ich denke ich werde noch mal ein wenig mit meinem Hall-Sensor herumspielen, vielleicht bekomme ich das Problem ja doch noch gelöst. Der Ansatz scheint immer noch vielversprechend. Vielleicht auch mit einem hochwertigeren Sensor, da hat Octavian1977 schon recht.

    Eine Idee kam mir noch in den Sinn: vielleicht könnte man das Funktionsprinzip einer Master-Slave-Steckdose verwenden? Aber vermutlich wird da auch eine Art Stromrelais verbaut sein, oder?

    Also, falls noch jemand eine Idee hat, dann her damit!

    So oder so aber schon mal vielen Dank für eure Hilfe!

    Viele Grüße
    Roberto
     
  13. bigdie

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  14. patois

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    Da das von @bigdie empfohlene Gerät die gewünschte galvanische Trennung bereitstellt,
    sollte dessen Einsatz m.E. zum Erfolg führen.

    Wegen der geforderten galvanischen Trennung kommt mein Vorschlag einen Messwiderstand zu verwenden,
    natürlich nicht mehr in Frage.
    .
     
  15. #15 Pumukel, 30.01.2020
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    Das Wandlermodul ist zu empfehlen und um die Empfindlichkeit zu Steigern kannst du den L auch 2 oder 3 mal durch das Loch fädeln . Normal wird der da einfach durchgeführt. Beachte aber dieser Wandler liefert dir ein Analogsignal entweder 0 bis 5 mA oder mit externer Bürde eine Spannung. Deshalb muss der Rechenknecht da etwas arbeiten (AD-Wandler)
     
  16. #16 Pumukel, 31.01.2020
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    Du kannst aber auch 6 10A Dioden für 1000V verwenden und einen Optokoppler um ein Schaltsignal zu bekommen.
    Diotec Si-Gleichrichterdiode P1000M P600 1000V 10A, A020 | voelkner - direkt günstiger.
    und passender Optokoppler
    Vishay Optokoppler Phototransistor SFH6206-2 SMD-4 Transistor AC, DC, A020 | voelkner - direkt günstiger
    Über die 6 Dioden fließt der Laststrom. Da die Dioden eine Flussspannung von rund 3 V haben
    bekommt die LED im Optokoppler ihre Versorgungsspannung und leuchtet bei Stromfluss. Der Vorwiderstand vor dem Optokoppler begrenzt den Strom durch die LED.
    Der Fototransistor im Optokoppler gibt das Signal an den µC weiter..
    Der Optokoppler sorgt für die galvanische Trennung zwischen Netz und µC.
    Dioden mit Optokoppler.GIF
     
  17. bigdie

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    D1 und D2 kannst du weg lassen. und 1k Ohm ist zu groß. Die 3 Dioden bringen 2,1V davon die Led abgezogen (1,5V) bleiben 0,6 für den Widerstand. Bei 1kohm fließen damit durch den Optokoppler nur 0,6 mA. Außerdem funktioniert das auch nur, wenn die Maschine keinen Ruhestrom braucht. Ansonsten reagiert der Optokoppler auch darauf.
     
  18. #18 Octavian1977, 31.01.2020
    Octavian1977

    Octavian1977 Moderator

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    Nun bei der Schaltung bekommst Du ein Signal was abhängig von der größe des Laststromes ist.
    dieses müsste natürlich in dem µC ausgewertet werden ab welcher Schwelle geschaltet werden soll.
     
  19. patois

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    Es ist selten, dass ich @bigdie zustimme, aber hier hat er zurecht seinen Finger in die Wunde gelegt, die da in @Pumukel 's Schaltung klafft.

    ( Eine Überprüfung mittels eines Simulationsprogramms hätte den Denkfehler schon vor dem Posten der Schaltung sichtbar gemacht.)

    Vorsichtshalber werde ich im stillen Kämmerlein aus Neugierde @bigdie 's Änderungen testen.

    .
     
  20. #20 Pumukel, 31.01.2020
    Pumukel

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    Ich hab mir schon was dabei gedacht, da 6 und nicht 4 Dioden zu verwenden.
    Dem TE geht es nur darum zu erkennen wann da Strom fließt.
     
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