THEMA: Belastungsanzeige mit Drehspulinstrument

Hallo Thomas,
die IB sendet  eine Wechselspannung (AC) die auch noch unsymetrisch ist.
Auf dieser AC sind dann noch die Datentelegramme aufmoduliert, als hineingemischt.
Das nennt man dann Puls -Weiten-Modulation (PWM).

Da wird dein Drehspulmessgerät  schön doof schauen, mit oder ohne Vorwiderstand!
Es weiss ja nicht in welche Richtung es sich bewegen soll.
Im besten Falle zeigt es die unsymetrschen Teile der Wechselspannung an.
Im schlimmsten zu erwarteten Falle "killt" es sich selbst UND/ODER Deine IB!!

Rate FINGER WEG von solchen historischen Messmethoden!!!

Willst Du die Leistung messen?

Wenn Du der stolze Besitzer eines HF-Oszilloskopoes bist, kannst Du die
Spannung in abhängigkeit der Zeit herausfiltern.
Und daraus Deine Schlüsse ziehen.

Ansonsten halte die Finger auf die Kühlrippen der IB, das ist immer noch die beste Belastungs-Test, und so preisgünstig.
Man könnte ja auch ein Thermometer nehmen, Watt drauf schreiben und die Skala anpassen.

Wenn  man aber trotzdem was basteln will:
Dann benutze eine kleine Gleichrichterschaltung oder besser eine doppelte "Wien-Brücke" , und koppele das Signal über Optokoppler aus. Und steuere damit eine Differenzverstärker an (OP) und Du erhältst eine Spannung.
Die muss man halt noch interpretieren...

Hans-G.



Beitrag editiert am 07. 11. 2007 17:48.

Nun denn Hans und Moin moin,

also eine "Wien-Brücke" wird sich standhaft und mit recht weigern, irgend etwas in dem von dir beschriebenen Sinne zu zu machen !
Du meinst sicherlich eine " Graetz-Brückenschaltung" oder im heutigen Sprachgebrauch "Brückengleichrichter" genannt.

Zur Frage vom Thomas:
Sicherlich kannst du mit dem Drehspulinstrument auch deinen Strom indirekt messen. Aber es bedarf einiger weiterer Hilfsmittel. Wenn es denn DCC ist, reicht eine Brückengleichrichtung und ein Shunt. Die Skalierung des Instrumentes muss angepasst werden, oder du bist gut im Kopfrechnen ( im interpretieren).

Tip: Es gibt auf dem Markt noch sogenannte "Dreheisen" - Instrumente. Denen ist es egal, ob Wechsel- oder Gleichspannung ........ .

Noch ein Wort zu Hans,
du gabest schriftlich von dir:

>
Dann benutze eine kleine Gleichrichterschaltung oder besser eine doppelte "Wien-Brücke" , und koppele das Signal über Optokoppler aus. Und steuere damit eine Differenzverstärker an (OP) und Du erhältst eine Spannung.
<
Kannst du mir das mal (abgesehen vom Herrn Wien [der sich nun zusammen mit Herrn Graetz im Grabe wälzt]) näher deuten?

Gott zum Gruße
Günter


Beitrag editiert am 07. 11. 2007 18:36.

Also du willst WechselSTROM messen, und keine WechselSPANNUNG?
Nun, wenn du es dir einfach machen willst, ist sicher die Brückengleichrichterschaltung das einfachste.
Aber auf jeden fall mußt du erst einmal den Innenwiederstand deines Meßwerkes kennen!
Also wenn es 100µA endwert hast, kann man davon ausgehen, das es auch bei nur das reine Meßwerk ist. Du mußt also jetzt den Spannungsabfall über das Meßwerk bei endausschlag ermitteln, und daraus den Innenwiederstand des Meßwerkes errechnen.
Dazu wird dem Meßwerk ein Spannungsmesser (Digitalvoltmeter) Parallel geschaltet, und beides über einen Vorwiederstand von ca. 47kohm+47kohm-Poti (auf Rmax gestellt) an 5VGS angeschlossen (altes PC-Netzteil)
Dann wird das Poti verändert, bis das Meßwerk endausschlag erreicht hat, und dann die Spannung am DVM ablesen.
Aus Spannung und Strom läßt sich nun der Ri des Meßwerkes errechnen (U/100µA =R)
Mit diesen Werten wird nun ausgerechnet, wie groß der Widerstand bei zB 1A sein müßte. Dieser Widerstand wird dann  meißt ein Drahtwiderstand sein sein. Man kann auch noch einen Einstellregler in Reihe zum Meßwerk schalten, um damit den Endwert ein zu stellen.
Die Anzeige ist zwar immer noch mit Meßfehlern behaftet, aber zur Auswertung der relativen last ist es problemlos nutzbar.
Da du eine 100er Scale schon hast, kannst du auch den Endwert (100) so wählen, das er beim Reagieren der Überlastsicherung deines Digitalsystems angezeigt wird (bzw kurz davor), und die Anzeige zeigt dir dann an, wieviel % du vom Imax erreicht hast. (währe meiner Meinung nach das Sinnvollste)
Aber wie gesagt, so ein Meßwerk an zu passen ist Rechenaufwendig und auch sonst mit einigen Hürden verbunden.

Naja, die Versorgungsspannung und/oder den Versorgungsstrom für die IB kann man ja messen. Ist ja recht einfach mit einem Digitalmessgerät.

Habe da wieder um zwei Ecken gedacht: Messen was aus aus der IB herauskommt.
Ich hatte da mal was aufgebaut, wollte wissen wie das Signal der IB aussieht wenn DCC und Selektrix gleichzeitig gesendet werden.

Also das Oszi. rangehängt...

Und dann wollte ich mal sehen wie hoch die Unsymetrie der Wechsel-Spannung ist. Wohl für Märklin-Motorola wichtig.
Also nur einen DCC-Decoder genommen mit "Bratwiderstand" am Ausgang und den stetig angesteuert..
Parallelzum  Decoder jeweils zwei Dioden antiparallel geschaltet und jeweils nach den Gleichrichtern zwei "Messwiderstände" (ca. 20K) angelötet. Dann kann man, Messpunkte direkt nach den Dioden, eine Spannungsdifferenz messen.
Und mit einem hochohmigen Digitalmessgerät die Spannungen gegen Den IB-Eingang vergleichen.

Man kann dann das Gleiche mit dem Gleisanschluss machen (Testaubau mit fahrender Lok belastet).

Naja ich dachte da an die "Wienbrücke" . Aber es war bestimmt mal wieder eine meiner sinnlosen "Hans-Spezial-Lötereien".
Na jedenfalls hat das ganze nicht viel gebracht, schon gar keine Erkenntnis.
Hans verschone uns mit deinen Spielereien!
Wird sich so mancher denken.

Werde weiterhin herumexperimentieren.

Aus der Nachtschicht
Hans-G.
Muss mal wieder was Arbeiten, die Kollegen beschweren sich schon.



Beitrag editiert am 08. 11. 2007 01:48.

Das Problem der DCC Frequenzen wurde ja schon diskutiert. Eine einfache Möglichkeit ist das Instrument VOR der I-Box zu schalten. Da hat man 50Hz vom Trafo und alles ist klassiche AC Schalttechnik. Also Grätz-Gleichrichter vorschalten durch den der Strom zu Ibox Läuft. zwischen die beiden DC Anschlüsse dann das Instrument schalten, das bekommt so nur noch DC zu sehen. Weiters ShuntWiderstand parallel zum Instrument um auf die benötigte Stromstärke zu kommen.

Schaltkonzept:
Trafo --- Grätzbrücke drinnen Messinstrument ---- Ibox --- zurück zum Trafo

Um es zu widerholen, die I-Box wird weiterhin mit AC versorgt!

Nachteil am Instrument sieht man jetzt natürlich auch den Eigenstromverbrauch der I-Box.

Will man unbedingt den DCC Strom messen, braucht man schon ein wenig Elektronik um das DCC Signal gleichzurichten, ev. verstärekn und am Instrument anzuzeigen. man muss da auch ein wenig aufpassen, weil das DCC Signal nicht durch die Strommesschaltung verformt weden soll.

@ ptlbahn
Das Insrument hat laut Hersteller einen Innenwiderstand von 1,0K.

1kohm/100µA ergeben 0,1V für Vollausschlag.
0,1V/1A macht dann 0,1 ohm Gesamtwiederstand.
Da beide Widerstände Parallel liegen, ergibt sich:
1/Rges=1/RMW+1/Rparallel
1/0,1=1/1000+1/Rparallel
10=0,001+1/Rparallel |-0,001
10-0,001=1/Rparallel
9,999=1/Rparallel

0,10001000100010001000100010001= Rparallel

Bei 1A muß der Widerstand parallel zum Meßwerk also 0,10001000100010001000100010001 ohm sein.
Es dürfte aber nahezu unmöglich sein, so einen Widerstand zu fertigen, geschweige denn selbst zu fertigen.
Daher nimmt man einen Widerstand von ca. 0,11 ohm, und schaltet dann zum Meßwerk noch ein Einstellregler hinzu, über dem dann der Endausschlag auf 1A (mit Vergleichsinstrument) eingestellt wird.
Bei anderen Strömen ist nach oberer Formel natürlich ein anderer Nebenwiderstand zu berechnen.

Danke Dir, dann werde ich in nächster  Zeit mal ein bisschen basteln.

Moin moin denn nun auch,
nachdem itzo nun arbeitsmäßig Feierabend für Heute ist, noch ein paar Worte zum Thema Drehspulmesswerk:

Es ist (fast) alles richtig, was bisher gesagt wurde! Aber eines wurde vergessen: Ein Drehspulinstrument kann nur Gleichspannung messen.
Eine Graetzbrücke mit Siliziumdioden hat gegenüber Eingang und Ausgang einen Spannungsabfall von 1,4 Volt.
Aufgebaut mit Schottkydioden verbleiben immer noch ca. 0,6 Volt.

Das heißt, bevor ich überhaupt am Drehspulinstrument eine Reaktion sehen kann, muss im günstigsten Fall die Spannung nur wenige Volts über der Schwellspannung der Diodenbrücke liegen.
Problem hierbei ist, das schon ein Strom fließt, der aber gar nicht erfasst wird, weil die Schwellspannung der Diodenbrücke nicht überschritten wird.
Wollen wir diese Schwellspannung überschreiten, müssen wir dieses durch relativ hohe Werte des Shunts erreichen, was aber wiederum einen hohen Spannungsabfall für die DCC-Versorgung bedingt.
Das kann also nicht das Optimum sein!

Eine Abhilfe ist auf jeden Fall ein aktiver Vollwellengleichrichter der aber nicht so ganz ohne Aufwand zu realisieren ist.
Aber das Problem mit den Dioden entfällt ( werden nicht gebraucht), der Shunt kann sich im mOhm-Bereich bewegen und die Ausgangsbeschaltung kann an jedes Instrument angepasst werden.
Eine solche Schaltung hat auch noch den Vorteil, das sie in einem weiten Frequenzbereich arbeitet, der bei entsprechenden (Standard-low cost) Bauteilen durchaus bis 500 KHz geht ( also weit über den DCC Krempel).

Also, wenn Bedarf, stelle ich was hier rein.

Gott zum Gruße,
Günter

Da es sich hier um Strommessung handelt, wird das Meßwerk samt Nebenwiederstand in den Gleichstrompfad des Brückengleichrichters gesetzt, und die WS-Anschlüsse werden nun in Reihe zum zu messenden Pfad geschaltet. Damit fallen über den Gleichrichter 1,5V ab, was aber nur dann Kritisch wird, wenn die Stromquelle nur wenige Volt liefert. Hier liegen aber ca. 15V an.
Und jeder Stromfluß müß erst drch das MW!
Deine Einwände sind nur Kritisch, wenn man emtweder die Spannung messen will, oder alle Meßungenauigkeiten betrachten will.  
Die Eleganteste lösung währe natürlich ein kleiner Wiederstand von ca. 0,01ohm mit nachgeschalteter Spannungskompensationsschaltung,  Aktivgleichrichter und 6-Stelliger Digitaler Anzeige mit einer ungenauigkeit von <1mA.
Aber hier ging es ja um die nutzung des rum liegenden Meßwerkes zur erkennung detr Belastund des Boosterausganges, und nicht um Labormäßige Meßwerterfassung!


Beitrag editiert am 08. 11. 2007 21:35.

P.Thomas,
nicht Labormäßig, sondern absolut gang und gäbe. Labormäßige Betrachtung wäre möglicherweise die Verwendung eines Drehspulinstrumentes als tatsächlich schwächstes Glied einer Kette.
Der Aufbau der Elektronik ist trivial. Nicht trivial ist die Anpassung der mechanischen Unabwägbarkeiten des Messwerkes!
Aber Genauigkeiten im Bereich von von 5% zum Zeigerendausschlag sind dann doch wieder trivial )

Fakto ist, die simpelste aktive Vollweggleichrichtung ist genauer als das teuerste Drehspulinstrument in seiner Güte.

Im übrigen würde ich eine Spannungsmessung über einem Shunt von maximal 0,1mOhm mit anschließender Umrechnung vorziehen.
Glaube mir, es funktioniert !

Gruß,
Günter

Also Spannungsmessungen  werdenn nicht mit Nebenwiderständen, sondern mit Vorwiderständen realisiert!
Nebenwiderstände sind für Strommessungen!
Und ich kann dir sagen, ich habe über 5 Jahre Meßtechnik  aller Art gewartet und Repariert, sowie neu gebaut. Also da ist eine Einfache Strommessung mit Drehspule zu berechnen und realisieren schon "alltag" gewesen!
Hast du schon mal ein Drehspulmeßwerk erfolgreich Equilibriert?
Oder Spannbänder davon gewechselt?
(Natürlich mit anschließendem Neuabgleich!)
Und bei einer Aktiven Gleichrichtung hast du wesentlich mehr zu berücksichtigende Fehlerquellen, so das es in diesem Fall eigentlich zu aufwendig ist.
Allerdings habe ich vergessen, das der Einstellregler zum Abgleich  eine gute Spindelausführung sein sollte.
Aber wie willst du einen 0,1mohm-Widerstand mit amateuermitteln vernünftig ausmessen? Hast du eineThomson-Messbrücke mit Zubehör rum stehen?
Wie gesagt, Es ist viel möglich, und es ließe sich viel Aufwand treiben, der aber hier eigendlich nicht nötig ist! Einfacher Brückengleichrichter in reihe zum Lastkreis, und im GS-Zweig des Gleichrichters Meßwerk mit Shunt und Abgleichwiderstand reichen für das, was hier angezeigt werden soll! Oder nimmst du auch eine Micrometerschraube, um den Durchmesser einer Schraube aus zu messen, wenn du wissen willst ob es M2,5,M2 oder M3 ist?
Immer nur so genau wie nötig, nicht so genau wie möglich!

Thomas,
die Strommessung über einen Shunt ist zwangsläufig eine Spannungsmessung da hier der Spannungsabfall eben über dien Shunt gemessen wird. Dieser Spannungsabfall wird durch den fließenden Strom hervorgerufen und ist somit ein Maß für den Strom. Es spricht dann nichts dagegen, die Skala eines Voltmeters in A zu erstellen.

Ob der Aufwand für einen Aktiven Gleichrichter zu hoch ist, sei mal dahingestellt. Und die Hauptproblematik liegt hauptsächlich darin, das dieses Gebilde frequenzabhängig ist. Das ist aber für den infrage kommenden Bereich noch nicht so dramatisch .......

Widerstand 0,1 mOhm : wenn bekannt ist, das 1m Kupferdraht mit einem Querschnitt von 1 qmm einen Widerstand von 0,0178 Ohm hat, sollte das Anfertigen eines entsprechenden Shunts durchaus gelingen. Für uns Amateure reicht die dabei erzielte Genauigkeit vollkommen aus.
Es sei denn, die eigene Rechenkunst reicht nicht aus ) .

Beste Grüße,
Günter