(kontaktlose) Strommessung des Hausanschlusses (Hall-Sensoren)

  • Guten Morgen liebe Gemeinde,


    folgendes Projekt spukt mir durch den Kopf:


    Die drei Phasen des Hausanschlusses (genau genommen handelt es sich um ein mittelständisches Unternehmen) sollen kontaktlos und ohne Manipulation gemessen werden.
    Wobei "Messung" hier etwas hoch gegriffen ist.

    Es soll in der Tat lediglich überprüft werden OB Strom fließt oder eben nicht.

    Hintergrund:
    Da es in letzter Zeit des Öfteren zu Stromausfällen kam möchten wir einfach eine Nachricht bekommen (SMS) wenn dies der Fall ist.
    Der Teil "SMS-Benachrichtigung" ist bereits programmiert und getestet, läuft also bereits.

    (angedachte) Realisierung:

    Über Hall-Sensoren die ich einfach nur außen an den entsprechenden Kabeln anlege (also ohne direkt einzugreifen) bestimme ich das elektromagnetische Feld, wie gesagt die eigentlichen Messwerte sind dabei irrelevant, es geht lediglich darum mitzubekommen ob wir einen Stromausfall haben oder nicht.

    Im Prinzip also ein binäres Signal.

    Wenn ich mich nicht irre müsste ich ebenfalls noch einen AD-Wandler einbauen um das analoge Signal vom Hall auf digital umzusetzen.

    Jetzt zu meinen Fragen:

    • Welchen Sensortyp würde ihr denn vorschlagen?
    • Ist bei der Umsetzung noch etwas zu beachten? Zum Beispiel Vorwiderstände - mit dem Pi habe ich bisher herzlich wenig Erfahrungen machen können.
    • Könnte man den AD-Wandler "softwareseitig" realisieren, indem man einfach einen Schwellwert als "Kippunkt" angibt?


    Vorneweg schonmal:


    Vielen Dank für die Antworten!

  • Es müsste auch ohne Hallsensoren funktionieren. Dazu einfach jede der drei Phasen mit Draht umwickeln. Die Anzahl der Windungen müsste man durch Probieren herausfinden. Je mehr Windungen, umso mehr Spannung spucken die auch aus. An die beiden Enden der jeweiligen Wicklungen kommt dann ein Analog-Digital-Wandler. Ein Ende auf GND, das andere Ende auf den Analog-Eingang. Auf diese Art müsste sich dann auch eine kontaktlose Strommessung realisieren lassen. Die maximale Ausgangsspannung würde ich noch durch Bauteile begrenzen, um den AD-Eingang zu schützen, zum Beispiel eine Z-Diode und einen Filterkondensator (100 nF).


    Problem bei der Sache: Wenn gar kein Strom durch die Leitung fließt, was bei einem Unternehmen äußerst selten vorkommen dürfte, liefert auch die Wicklung keine Spannung. Das heißt: Der Energieversorger liefert zwar Spannung, aber es wird nichts registriert, da ja kein Strom fließt.


    Ob es funktioniert habe ich noch nicht getestet. Ist jetzt nur mal ein theoretisches Konstrukt. :no_sad::/:conf:


    Was die Schaltschwelle betrifft: Ich würde einen AD-Wandler nehmen, statt direkt auf einen GPIO-Pin zu gehen. Theoretisch könnte es funktionieren, aber in der Praxis wird sich da nie ein verlässliches System herstellen lassen, der Punkt, an dem ein GPIO ein Signal als vorhanden erkennt (zumindest war es bei meinen Atmel-Mikrocontrollern immer so) unterliegt mehreren Faktoren, unter anderem der Eingangsspannung vom USB-Netzteil, Exemplarstreuung, benachbarte Pins, Störquellen, und so weiter... Also dann lieber einen "gescheiten" AD-Wandler verwenden mit anständiger Spannungsreferenz ;)

    Images

    • spule.png

    Edited 3 times, last by ChristianWilhelm ().

  • Wie wäre es, einfach die 5 V des Pi-Netzteils zu messen? (Rückspeisung durch die Powerbank muss natürlich ausgeschlossen sein). Notfalls auch die Spannung eines zweiten Netzteils (ein ausgemustertes altes Ladegerät genügt ja), das schlicht keine Spannung liefern kann, wenn der Strom ausfällt.

    Ein Optokoppler, dessen Ausgang einen GPIO schaltet, parallel zur Pi-Stromversorgung oder eben am zweiten Netzteil könnte dafür schon genügen.

    Oh, man kann hier unliebsame Nutzer blockieren. Wie praktisch!

  • Hab bei mir einfach eine Powerbank genommen, die durchgehend am Netz hängt.

    Falls Der Strom ausfällt, versorgt die Powerbank immer noch den Pi.

    Kannst Du mir bitte sagen welche Du genommen hast? Ich suche sowas schon lange.

    Danke schonmal,

    Leroy

    Optimismus ist nur ein Mangel an Informationen🤓

  • Hallo und Willkommen im Forum.


    Welchen Sensortyp würde ihr denn vorschlagen?
    Ist bei der Umsetzung noch etwas zu beachten? Zum Beispiel Vorwiderstände - mit dem Pi habe ich bisher herzlich wenig Erfahrungen machen können.
    Könnte man den AD-Wandler "softwareseitig" realisieren, indem man einfach einen Schwellwert als "Kippunkt" angibt?

    Da ich Hall-Sensoren selbst noch nie verwendet habe kann ich dir auf die Fragen keine Antwort geben.



    Was versorgt den pi bei Stromausfall mit Strom?

    Berechtigte Frage,

    man könnte sich jedoch überlegen, ob man die Daten, (oder einfach ein "Triggersignal) an einen externen Server schickt.

    Wenn der Server das Signal nicht mehr in den gewohnt regelmäßigen Abständen erhält, versendet dieser eine Benachrichtigung.


    Natürlich kommt hier die zusätzliche Fehlerquelle Internetverbindung hinzu, ob du damit leben kannst musst du entscheiden BerlinerBastler.

    Wenn immer alle 3 Phasen ausfallen, könntest du komplett auf Sensoren verzichten.

  • Ich habe einmal gesehen, wie ein I2C-Kompassmodul zur Stromdetektion missbraucht wurde. Das wurde einfach an den Leiter angelegt und die Kompass"nadel" wird durch den Strom abgelenkt. Fliesst kein Strom, wird die Richtung "richtig" angezeigt.


    Servus !

    RTFM = Read The Factory Manual, oder so

  • Kannst Du mir bitte sagen welche Du genommen hast? Ich suche sowas schon lange.

    Danke schonmal,

    Leroy

    Zendure A8 QC:

    • 4 Ladeports, gehen auch wenn gleichzeitig geladen wird
    • Quickcharge 3.0, auch während Laden
    • Automatische ein/aus Schaltung
    • Keine Abschaltung wenn Gerät voll ist

    Oder

    iMuto 10000mAh die schwächere Variante, aber trotzdem Overkill als USV für Pi

  • Laut Datenblatt gibt es da auch Typen die nur 20A , 30A oder 60A können und einen einzigen Typ, der bei 100A 50mA ausgibt.

    Das ist dann der Sensor aus dem Shop!

    Dürfte aber schwierig sein die anderen in D zu bekommen, das ist Chinaware.

  • ...und einen einzigen Typ, der bei 100A 50mA ausgibt.

    Es gibt zwei 100-A-Typen. Einen der je nach Last soundsoviel Strom durchlässt an den Messpins, und einen anderen der 0...1V ausgibt. Ich würde letzteren nehmen (SCT-013-000V) weil sich damit der Meßschaltungsaufbau nicht unnötig verkompliziert und ein einfacher AD-Wandler ausreicht.


    PS: Chinaware hin oder her, mit ePacket ist der Artikel innerhalb 14 Tagen da :thumbup::thumbup:

  • Es waere noch eine Möglichkeit, den Stromzaehler auszulesen. Das hat den Vorteil, dass gleich alle drei Hausanschlussphasen mitgemessen werden.


    Fuer ein solches Vorhaben gibt es chon was für den Pi:


    Analogen Ferraris Stromzähler auslesen


    und


    Stromablesen von analogen Stromzähler über Lichtschranke

    und


    Strom/Wasserzaehler mit Reflex-Lichtschranke auslesen


    Das hat den Vorteil, dass man auch den genauen Verbrauch erfassen kann. Einen Stromausfall (oder besser: Spannungsausfall) kann man so aber nicht detektieren, denn es kann ja sein, dass zwar Spannung da ist, aber trotzdem gerade kein Strom verbraucht wird.

  • Vielleicht ist auch irgendwo am Schaltschrank ein Lämpchen, das aus geht, wenn der Strom ausfällt. Wenn man da einen Fototransistor draufklebt oder das Signal anzapft gehts vielleicht auch ganz einfach.

    Oh, man kann hier unliebsame Nutzer blockieren. Wie praktisch!

  • Wow! Superviele Antworten in der kurzen Zeit!

    Vielen Dank schonmal :)


    Damit habe ich nun gar nicht gerechnet!


    Ich habe mir alle Antworten durchgelesen und danke auch noch einmal für die vielen guten Vorschläge.

    Grundsätzlich ein Leuchtmittel abzufragen habe ich mir auch schon überlegt, jedoch dachte ich mir damit nur eine weitere Fehlerquelle in die Schaltung einzubauen. Denn sollte das Lämpchen selbst einmal kaputt gehen gibt es ja keine zuverlässige Aussage mehr über den Zustand des Anschlusses.

    Was die Stromversorgung des Pi während eines Stromausfalles angeht: Dafür ist gesorgt, dahinter steht eine entsprechende USV-Lösung und der Pi hängt ganz einfach an einer der so versorgten Steckdosen.

    (Jetzt werden sicherlich einige Auf die Idee kommen die LOG-Dateien deer USV zu verwenden ... auch das habe ich schon überlegt - aber auch hier lese ich ja dann auch nur wieder etwas aus das schon woanders ausgelesen wurde, eine "Second Hand" Meldung sozusagen.) ;)


    Einen - ich will ihn mal so nennen - "Kompass" zu verwenden würde im Prinzip ähnlich ansetzen wie ein Hall Sensor, bei beiden bewirkt das Magnetfeld ja eine Veränderung.

    Für den Kompass jedoch, da bin ich mir nicht sicher wie eine schwankende Last am Anschluss - und damit ja auch mit Auswirkung auf das Magnetfeld - sich auf die Messwerte auswirkt, und woher derKompass dann weiss ab wann er zum "richtigen" Norden zeigt.

    Diesen "Nullwert" könnte ich ja nur vor Ort ermitteln indem ich den Anschluß tatsächlich abschalte =O

    Da würde mir jemand aber gewaltig auf das Dach steigen. :D


    Die Tips mit den Sensoren sind sehr gut, da werde ich mal weiter schauen!

    Wenn ihr das möchtet halte ich euch auf dem Laufenden.


    Vielen Dank erneut ... und ein tolles Wochenende!




  • Diesen "Nullwert" könnte ich ja nur vor Ort ermitteln indem ich den Anschluß tatsächlich abschalte =O

    Da würde mir jemand aber gewaltig auf das Dach steigen. :D

    Stromzangen und Hallsensoren arbeiten im Milli-Volt Bereich und geben nur ein Analogsignal aus. Ein Kallibrieren der Schaltschwelle wird auch dort notwendig sein.


    Das Kompassmodul habe ich nur eingebracht, weil es Module mit I2C Ausgang gibt. Da erspart man sich die Herumwandlerei.


    Dein Projekt steht und fällt mit der Annahme "berührungslos". Normalerweise wird ein Spannungsdetektor - egal wie er ausgeführt ist - irgendwo im Stromkreis angesteckt, oder angeklemmt. Er braucht ja nur Spannung ja/nein melden.


    Servus !

    RTFM = Read The Factory Manual, oder so

  • Grundsätzlich ein Leuchtmittel abzufragen habe ich mir auch schon überlegt, jedoch dachte ich mir damit nur eine weitere Fehlerquelle in die Schaltung einzubauen. Denn sollte das Lämpchen selbst einmal kaputt gehen gibt es ja keine zuverlässige Aussage mehr über den Zustand des Anschlusses.

    Das ist aber ein wirklich geringes Risiko. Eine LED ist kaum totzukriegen. Außerdem brauchst du keine LED - drei Netzteile (für die drei Phasen), deren Spannung du über Optokoppler an die GPIOs führst, genügen. Ein Netzteil geht schon eher mal kaputt. Notfalls könntest du es redundant auslegen. (Ein klassischer Wickeltrafo hat allerdings auch eine Ausfallwahrscheinlichkeint nahe null.) Außerdem ist ein Fehlalarm wahrscheinlich nicht die größte Katastrophe. Das Risiko, dass der Pi abstürzt (und du dann im Zweifel keinen Alarm bekommst), ist wesentlich höher. Du bräuchtest also noch einen Pi, der den Pi überwacht und einen Pi, der den Pi überwacht, der den Pi überwacht usw...

    Du willst doch die (gehäuften) Stromausfälle überwachen. Wenn dir wirklich die Lampe ausfällt, die zur Überwachung dient (was unwahrscheinlich ist), dann stellst du fest, dass es Fehlalarm war, tauschst sie aus und machst weiter. An den Stromausfällen selbst ändert das nichts und es geht dir auch kein "echter" Alarm verloren.

    Insofern kann ich dein Argument oben absolut nicht nachvollziehen und den Aufwand für Hall-Sensoren oder ähnliches würd ich keinesfalls betreiben.


    Die einfachste Lösung wäre wahrscheinlich, ein Unter/Überspannungsmessrelais (sowas oder sowas) im Hauptsicherungsschrank zu installieren - damit misst du nicht nur Stromausfälle, sondern auch Spannungsschwankungen innerhalb bestimmter Grenzen. Auch eine Phasenanzeige ginge, dann könntest du die drei Signale mit Phototransistoren abgreifen, was aber wieder aufwändiges Gefrickel ist - da würd ich das Messrelais vorziehen.

    Oh, man kann hier unliebsame Nutzer blockieren. Wie praktisch!

    Edited once, last by Gnom ().