Strommessung mit Shunt-Widerstand
Die Strommessung stellt insbesondere bei höheren Strömen ein Problem dar, da normale Amperemeter
nur für maximal 10 A ausgelegt sind. Im Elektroflug treten aber selbst bei einfachen Antrieben mit
Ferritmotoren bis zu 25 A auf, Hochleistungsmotoren liegen häufig weit darüber.
Es ist wichtig, die ungefähre Größenordnung der Stromaufnahme zu kennen, um Überlastungen des
Motors und des Reglers zu erkennen. Weiterhin kann die Anpassung der Luftschraube kontrolliert erfolgen.
Die Theorie
Die Leistung eines Antriebes [p] wird in Watt [W] gemessen. Sie errechnet sich aus dem Produkt
der zum Zeitpunkt der Belastung anliegenden Spannung [u], gemessen in Volt [V] und dem Stromfluss [I], gemessen in Ampere [A].
p [W] = u [V] * i [A]
Beispiel: Autobeleuchtung
Eine Abblendlichtbirne 12V/55W belastet die Autobatterie mit
55 [W] / 12 [V] = 4,58 [A]
Für eine einfache Form der Strommessung ist noch der Spannungsabfall über Widerständen von Interesse. Hierzu ist die Formel
R [Ohm] = U [V] / I [A]
von Bedeutung. Mit dem Wissen, dass jedes Stück Kabel einen (geringen)
Widerstand für den Stromfluss darstellt, kann der Effekt für unsere
Belange genutzt werden, denn
U [V] = R [Ohm] * I [A].
Ausgehend von einem Widerstand eines Kabelstücks von z.B.
0,001 Ohm und einem Stromfluss von 30 Ampere liegt die Spannungsdifferenz
zwischen Kabel-Anfang und -Ende bei
0,03 Volt = 30 mV. Diese 30 mV lassen sich mit jedem handelsüblichen
Digitalmultimeter messen!
Die Lösung lautet also Strommessung durch die Bestimmung des
Spannungsabfalls über einem Stück Kabel. Einzige Schwierigkeit ist die
Abstimmung der Kabellänge, da der Widerstand des Kabels nicht bekannt
ist.
Die Praxis
Benötigt wird
- ein ca. 15 cm langes Stück Kabel, mind. 1,5 mm²
- zwei Kabelstücke aus Servokabel
- ein Paar Akku-Anschluss-Stecker
- zwei Bananenstecker zum
Anschluss an das Messgerät.
Für die Abstimmung des Messkabels wird die bekannte Leistung einer Abblendlichtbirne
und das einzusetzende Digitalmultimeter verwendet. Die Zuleitungen zum Messgerät
werden mit den Akkusteckern an die beiden Enden des Shunt-Widerstandes (Kabelstück)
gelötet. Die Birne wird mit zwischengeschaltetem Messkabel an eine
12-Volt-Stromquelle angeschlossen. Die Länge des Messkabels wird solange gekürzt, bis
das Digitalvoltmeter ungefähr 4,6 mV anzeigt. Nach dem Isolieren der Lötstellen ist
der "Shunt" einsatzbereit.
Die Ungenauigkeit des Messverfahrens ist für den Laien relativ unerheblich,
da der ungefähre Stromfluss nur auf ca. 1 A genau ermittelt werden muss und in erster
Linie die Differenz der Messwerte mit verschiedenen Parametern (andere Luftschraube,
andere Zellenzahl) von Interesse ist, um einen Antrieb zu optimieren.
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