Bauanleitung Logarithmisches Analog Amperemeter

Bei der Arbeit mit meinem Stell-Trenntrafo 500VA, stellte ich fest, dass das schöne eingebaute Dreheisen Amperemeter eigentlich ziemlich nutzlos war. Der Anzeigebereich von 0.5A - 2.5A ist für die Arbeit mit Radios eigentlich unbrauchbar. Der Zeiger zeigte erst ab 400mA eine schwache Regung (Halbe Zeigerbreite). Für meinen Zweck nicht wirklich Ideal.
Das neue Amperemeter sollte wieder eine analoge Anzeige haben. Die Skala logarithmisch, damit auch kleine Ströme angezeigt werden können. Größe wie das alte Dreheiseninstrument im Format 60x45mm. Die absolute galvanische Trennung zwischen Messelektronik und Mess-Stromkreis auf der Sekundärseite des Trenntrafos muss spezifiziert und gewährleistet sein.

Vorder- und Rückansicht des neuen LogAmpMeters

 

Da ein Stromwandler eingesetzt wird kann auch ein Oszilloskopanschl. realisiert werden.  Der Anzeigebereich ist  40mA-2A.  Bei Conrad gibt es einen schönen Stromwandler TZ77, welcher 17,80 Euro kostet  und als Lagerware erhältlich ist. Der zu messende Strom wird mittels doppelt Isolierter 0,75m² Litze einmal durch den Wandler geführt.  Der  Wandler hat eine Prüfspannung von 2KV. Damit ist die Sicherheit der Isolationsgrenze im  Trenntrafo-Gerät gewährleistet. Das LogAMpMeter kann aber bei größeren Strömen (zb. 5A) auch als Zusatzgerät betrieben werden, es zeigt bis 2A an, für Werte darüber ist das bestehende große Instrument zuständig. Die bekannte Logarithmier  Schaltung mit Diode, wurde verworfen, da diese Schaltung  sehr Temperaturabhängig ist.  Die Logarithmus Funktion wird hier in der Software realisiert, welche in einem Attiny45 Prozessor läuft. Analogausgabe für das Messinstrument erfolgt als PWM Signal.

Schaltung

Der TZ77 Stromwandler wird mit einer Bürde von 600R belastet. Als Vollweggleichrichter dient TL074/2 und TL074/3. Am Messpunkt A kann das Gleichgerichtete Eingangsignal kontrolliert werden. Der TL074/1 als Impedanzwandler stellt am Messpunkt C den Ausgang für das Oszilloskop dar. D4 und D5 sind bidirektionale Schutzdioden mit 15V Ansprechspannung. Diese sollen den TL074 vor zu großen Spannungsspitzen der Außenwelt  bewahren. TL074/4 verstärkt die Ausgangspannung (Messpunkt B).  C1 und C2 glätten die Ausgangspannung. Die Verstärkung von TL074/4  wird mit P1 eingestellt. Die Ausgangsspannung soll sich im Bereich von 0-5V bewegen, da der Attiny nur Spannungen zwischen 0-5V digitalisiert. Wenn der gemessene Strom über 2A liegt, wird die Anzeigenadel des Instruments an der CAL  Marke stehen, Der Prozessor wird durch die Zener Diode D3  ZD5V6 geschützt, welche die Spannung am Eingang begrenzt.  Auch wenn mehr als 5V am Ausgang des Opamps anstehen sollten.

Bestückungsplan

Skala

 

Abgleich:

• Den mechanischen Nullpunkt am Drehspulinstrument einstellen.
• Den maximalen Zeigerausschlag (Marke CAL) für 5V einstellen. Die Steckbrücke auf CAL stellen (5V liegen nun am Analog Eingang des Attiny an) und mit P2 den Zeiger auf die Marke CAL justieren.
• Stromabgleich.  Steckbücke auf NORM stellen.  Glühlampen und Vergleichs-Amperemeter sind notwendig. Verwendet habe ich 15W, 60W und 500W (Baustrahler) Glühlampen  als Verbraucher.  Sicherheitsbestimmungen beachten, da hier mit Netzspannung am Messkreis gearbeitet wird.
  Mit P1 den Anzeigewert an das Vergleichsinstrument abgleichen. Falls ein Stelltrafo vorhanden ist kann gezielt ein gewünschter Stromwert eingestellt und justiert werden. Auch bei 100mA, 200mA und 2A kontrollieren und auf geringste Abweichung über den unteren Bereich abgleichen.  Hier natürlich keinen Phasenanschnittsdimmer verwenden.

Anmerkung:  Wenn die Steckbrücke gezogen ist, bewegt sich der Zeiger über die Hälfte der Skala. (je nach Stellung von P2), damit sieht man, dass der Prozessor läuft und auch programmiert ist. Als Vergleichsinstrumente habe ich ein TRMS Digital Multimeter der 40.- Euro Klasse und mein altes Dreheisen Instrument verwendet.

Verlauf der Strom-messleitung durch den Wandler

 

Netzteil

Es ist ein kleines plus minus 12V Fixspannungs-Netzteil notwendig. Der 7912 benötigt eine kleine Grundlast,  hier ein 3K3 Widerstand, sonst stimmt die Negative Spannung im Leerlauf nicht. Die Schaltung des LogAmpMeters nimmt unter 10mA auf. Schaltung und Layout siehe Anlagen.

Software im Attiny45

Hier nur kurz angesprochen, da dies sonst den Rahmen des Radioforums sprengen würde. Ich stehe für Fragen bzgl. der Software gerne zur Verfügung.

Analogeingang 0-5Volt digitalisieren  --> 0-1023 (10bit)  --> Logarithmieren --> und das Ergebnis von 0-254 (8bit) als PWM Signal (ca. 2Khz) wieder  analog an das Drehspulinstrument ausgeben. Da ich kein Zip Archiv mit dem Hexfile hier hochladen kann, bitte bei Interesse per Mail melden.  Programmierte Atiny45  ICs kann ich gerne für den Reichelt Preis + Porto zuschicken.

Erfahrungen beim Nachbau

Ich habe einmal das Netzteil falsch herum angeschl. Der OpAmp TL074 hat Schaden genommen. Alle Werte unter 200mA wurden als zu hoch angezeigt, sonst aber alles OK. Nach Tausch des defekten TL074 war wieder alles OK.
Daher vor dem Einsetzen der ICs die Spannungen messen. Pin4 (TL074) +12V, Pin11(TL074) -12V und Pin 1,8 (Attiny) +5V.

Links und Quellen

Stromwandler-TZ77
Vollweggleichrichterschaltung
LogarithmierSchaltung  Kap.16.3     nur info
Oszilloskop_am_Trenntrafo

Prozessor und Platinen

Fertig Programmierte Attiny45 kann ich gerne zum Reichelt Preis + Porto zuschicken.  Eine Skala, für das Drehspulinstrument gedruckt auf Selbstklebefolie, lege ich ebenfalls dazu.  Ein Satz Leerplatinen  (gebohrt und mit Löststopplack) für das Hilfsnetzteil und Elektronik kann ich um zusammen 9.- Euro anbieten.
Meine Mailadresse ist im Radiomuseum hinterlegt, bitte bei Interesse Mail  an mich, ich sende die Bauteile umgehend zu.

mfg H.Stummer

Anlagen:

• Schaltung_LogAmpMeterV301 (44 KB)
• Bestückung_LogAmpMeter (62 KB)
• Schaltung_Netzteil (33 KB)
• Bestückung_Netzteil (29 KB)
• Bauteile Stückliste (41 KB)
• Druckvorlage Skala 30x60 (16 KB)

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Auch wenn ich derzeit nicht zum Nachbauen komme: Ein sehr interessantes Bauprojekt, bis ins Detail durchkonstruiert, wie man sieht. Wieviel Arbeit sowas macht, kann man eigentlich nur dann ermessen, wenn man selbst einmal ein solches Projekt ganz bis zum Ende (Stadium der Nachbausicherheit) durchgezogen hat.

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Nochmals herzlichen Dank an Hr. Steinmetz für die freundlichen Worte, und an die Interessenten vom RM.

Da das Dreheiseninstrument meines Trenn-Stelltrafos keine Ströme unter 0,5A anzeigt, habe ich nach einer Alternative gesucht, welche von den Abmessungen passt und vom Preis halbwegs bezahlbar ist. Das Panelmeter in Version2 hat leider nicht entsprochen, daher habe ich das Logampmeter etwickelt, welches Ströme von 40mA bis 2A anzeigt. Dieser Stromesser deckt nun meine Ansprüche an ein Messgerät im Trenntrafo vollständig ab.

Zur Vollständigkeit der Bauanleitung stelle ich hier noch das Hexfile für den Attiny45 zur Verfügung. Die Einstellungen der Fuses sind Im Zip Archiv erklärt. Nur relevant falls jemand den ATMEL selbst flashen will.   HEXFILE

Hier zum Vergleich die verschieden Strommesser die ich in meinem TrennTrafo
verwendet habe:

Version 1   Dreheisen 2,5A      GMW RKN 57         Preis 43.-
Anzeige 0,5 - 2,5A
Galvanische Trennung zum Gehäuse (Schutzleiter) ist OK. Messbereich leider erst ab 0,5A

Version 2   Panelmeter            DPM802                 Preis 63.-    excl. Hilfsnetzteil
Anzeige 0 - 10A !
Der Ablesewinkel ist lt. Doku von unten-vorne. Leider hier sehr sehr ungünstig.
Mein Exemplar hatte immer mindesten 10mA angezeigt (auch ohne Last)
Galvanische Trennung Messkreis zur Versorgung nicht spezifiziert.
Hier war auch das "Kribbeln" am Chassis der Prüflinge (Radios) zu verspüren.

Daher wurde Version 3 entwickelt.

Version 3   Logampmeter                                      Preis 36,50   excl. Hilfsnetzteil
Anzeige 0,04 - 2A  
Galvanische Trennung zum Gehäuse (Schutzleiter) ist OK.
Zusätzlich galv. getrennter Oszilloskop Ausgang eingebaut.

Strommesser    und   Ansicht von innen

Hier noch ein Oszillogramm (Glühlampe mit Dimmer) vom Ausgang abgenommen.

Der Ground Anschl. vom Ausgang für das Oszilloskop ist isoliert zum Schutzleiter (Trenntrafogehäuse)  aufgebaut.  Ansicht Trenntrafo    

Das Drehspulinstrument des LogAmpMeters kann natürlich auch von der Elektronik abgesetzt in einem kleinen Kunststoffgehäuse montiert werden, wenn man z.B. die Frontplatte des vorhandenen Trenntrafos nicht verändern will.

Projektnamen Logarithmisches Ampermeter, LogAmpMeter, Logarithmic Amperemeter

Die Elektronik ist leicht innerhalb einer Stunde zusammengebaut.
Platinensätze (Logampmeter + Hilfsnetzteil) Skala und programmierte Attiny45 schicke ich gerne zu. Bitte nur melden.

 

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Um das Projekt abzuschließen habe ich eine ausführlichere Doku  Online bereitgestellt. Zur Veranschaulichkeit der Funktionsweise des Gerätes ist als Beispiel die Einschaltphase eines Röhrenradios als Video dargestellt. (5Mb)

Platinensätze und programierte CPUs sind noch vorhanden.

 

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Habe das Amperemeter als Zusatz zu meinem Regeltrafo gebaut. Das Amperemeter ist abgesetzt vom Hauptgerät auf einer kleinen Schalttafel, siehe Bild. Elektronik ist im Hauptgerät, Zuleitung ist ca. 60 cm lang.

Bin sehr zufrieden

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Hier noch das versprochene Foto.i

Anlagen:

• Regeltrafo (202 KB)

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Das kleine Gerät hatte sofort mein Interesse geweckt, da das in meinem Stelltrenntransformator eingebaute Amperemeter erst bei ca. 500mA reagiert. Also zu spät für Messungen an Netzteilen von Radios.

Die bei Herrn Stummer bestellten Bauteile waren in wenigen Tagen da, ein Gehäuse vorhanden, der Stromwandler und die restlichen Teile wurden besorgt, der Zusammenbau und die Inbetriebnahme funktionierten problemlos.

Ich entschied mich für eine externe Lösung, da in meinem Stelltrenntransformator wenig Platz hinter der Frontplatte ist für ein zusätzliches Messwerk. Außerdem wollte ich das Gerät nicht verändern. Herausgekommen ist ein kleines Gerät mit zwei Anschlußleitungen. Eine für die Betriebsspannung des LogAmpmeters, die zweite für den Messstromkreis. Für die Anschlußleitung an den Ausgang des Stelltrenntrafos benutze ich einen "alten" Stecker ohne Schutzkontakt.

Innenansicht des Gerätes. Schwarze Anschlußleitung mit Schukostecker ist die Stromversorgung des LogAmpmeters, weiße Leitung mit "altem" Stecker ist der Messleitungsanschluß für den Stelltrenntrafo.

Auf einen Ein/Ausschalter habe ich verzichtet, da ich im Werkstattbereich mit zentral abschaltbaren Steckdosen arbeite. Mit dem gelben Isolierschlauch habe ich eine doppelte Isolation der Trenntrafo-spannung realisiert. Das Alugehäuse liegt auf Schutzleiterpotential.

 

Ansicht von hinten. Steckdose ohne Schutzleiteranschluß für das zu prüfende Gerät.

 

LogAmpmeter im Einsatz auf dem Stelltrenntrafo. Ich habe das Gehäuse mit magnetischen Füßen versehen, damit es sicher auf dem Trafo stehen bleibt.

Mit freundlichen Grüßen

Michael Mehnert

 

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Herr Stummer,

vielen Dank für diese Schaltungsentwicklung. Ein sehr hilfreiches Gerät!

Innerhalb weniger Tage kamen die Platinen und programmierter Attiny bei mir an. Auch ich entschied mich für ein externes Gerät. Das Gehäuse ist aus Fußbodenlaminat Stücken, mit Spraydose lackiert. Ein neues, großes Messinstrument 8,6 x 6,2cm hatte ich noch da.

Nach Fertigstellung habe ich mir für das große Instrument die Skaleneinteilung ausgemessen und im PC druckfertig gemacht. Die kleinere Vorlage war wegen anderer Krümmung des Skalenweges und leichten Abweichungen in der Einteilung nicht verwendungsrelevant hochzuvergrößern. Der "Kalibiervorgang" ist mit Regeltrafo und Glühbirnen als Last schnell geschehen.

Sehr gut finde ich auch die galvanisch völlig getrennte Messmöglichkeit mittels Oszillograph. Die Schutzkontakte an der hinteren Dose sind nicht am Schutzleiter. Für die Spannungsversorgung zum Messgerät wählte ich eine 2-polige Euro Stecker Leitung, die Lastspannung wird über das weiße Kabel mit angegossenem Schukostecker zugeführt. Die Schutzkontaktleitung wurde beim Abmanteln entfernt. Silikonschlauch bildet die zusätzliche Isolierung der Laststrom führenden Leitungen.

Eine gelungene Sache, hier lohnt sich der Nachbau!

 

Grüße,

Michael Schlör

DJ8IJ

 

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Der Stell-Trenn-Trafo TST280/1 eignet sich gut zum Einbau des Log. Amperemeters. Zwischen Frontplatte und dem Ringkerntrafo ist hierfür ausreichend Platz vorhanden.

Die Verstärker/Logarithmierer-Platine paßt haarscharf zwischen die vorhandenen Dreheisen Meßinstrumente. Die Platine für das kleine Netzteil kann an der Frontplatte befestigt werden.

Auf der Frontplatte fügt sich das log. Meßinstrument gut zwischen die vorhandenen Instrumente ein, ohne daß dadurch die Typbezeichnung des TST280/1 verdeckt wird.

Erfreulicherweise passen auch noch die magnetischen Schirme über die Dreheiseninstrumente, aber dann ist wirklich kein Millimeter mehr Luft zur Verstärker-Platine. Damit die Abgleichpotis zugänglich sind und nicht vom Ringkerntrafo abgedeckt werden, wurde die Vertärker-Platine umgedreht.

Wieder im Gehäuse ist der TST280/1 nun besser für die Restaurierung von Radios geeignet als im ursprünglichen Zustand. Neben der Möglichkeit kleine Ströme ablesen zu können, läßt sich der Zeitverlauf des Stromes (Wechselanteil) auf dem Oszilloskop darstellen. Hierfür wurde eine BNC Buchse in die Abdeckplatte der 2. Steckdose eingebaut.

MfG DR

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Das log. Amperemeter in meinem Stell - Trenntrafo.

Herr Stummer, meine Gratulation zu dem perfekt aufgebauten Bausatz.

Herzliche Grüsse

 

Peter Steffen

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Nachfrage von Platinen

Platinensets sind noch vorhanden. Natürlich auch programmierte CPUs und Skalen.  Auf Wunsch kann auch das komplette Materialset zusammengestellt werden.

Bitte nur anfragen.

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Hallo Herr Stummer,

habe mein Gerät inzwischen fertiggestellt, Bilder anbei.

Viele Grüße

Horst Schneider

Anlagen:

• Log.-Amp.-Meter (25 KB)
• P1040578-1 (33 KB)
• P1040579-3 (39 KB)
• P1040580-4 (34 KB)

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Ein Sammlerkollege aus dem Radiomuseum hat mich gebeten die Skala des Messinstruments auch für Drehspulinstrumente im Format 86x65mm zu zeichnen. Der Bitte bin ich gerne nachgekommen, die Skala ist nun fertig und als Selbstklebeetikette verfügbar.

Die Bauanleitung ist aktualisiert.. Wie für alle meine Bauanleitungen hier, sind noch genügend Platinen verfügbar.

Bei  Anfragen von Platinensets und CPU bitte die gewünschte Skalentype angeben. entweder  60x46mm  oder 86x65mm.

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Hallo

Anbei Bilder grosses Messgerät.

Zusätzlicher Ausgang mit Brückengleichrichter und Siebkondensator von 0V-325V Spannungsmessung

mit DVM.

Spannungsanzeige Drehspulmessgerät mit 30V endausschlag modifiziert mit 1N4007 und Vorwiderstand

jetzt bis 300V AC.

Kleines Netzteil stabilisiert 9V für DVM,12V für stereoverst. für Prüfzwecke.

Gruss

Gerhard Härtl

 

Anlagen:

• Front1 (215 KB)
• Front2 (288 KB)
• Innen (198 KB)

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