WRCS III – Weitbereichstromsensor

Beim Messen des Ruhestrom eines DUTs, schaltet das WRCS nie in den niedrigsten Messbereich (1mA) sondern verbleibt in einem höheren Messbereich, obwohl das DUT einen Ruhestrom deutlich unter 1mA aufnimmt.

Dieses Problem kann mehrere Ursachen haben:

1. Das versorgende Netzteil hat einen zu großen Ausgangsspannungsrippel, was in Verbindung mit der Eingangskapazität des DUTs zu überlagerten Wechselströmen führt, welche über 1mA liegen und damit verhindern, dass der Ruhestrom korrekt gemessen wird.
   Lösungsoptionen:
   • Benutzen Sie ein hochwertigeres Netzteil
   • Puffern Sie das Netzteil mit einem externen Elektrolykondensator >1000µF vor dem WRCS, um den Leckstrom des Elektrolytkondensators nicht mitzumessen
   • Überbrücken Sie das WRCS mit einem Kondensator, um den überlagerten Wechselstrom am WRCS vorbeizuleiten
   • Schalten Sie eine Diode in Serie zum DUT, um den negativen Anteil der Wechselströme zu vermeiden
   • Benutzen Sie eine Batterie zur Versorgung des DUTs
2. Das versorgende Netzteil ist ein Schaltnetzteil und hat eine für diese Art der Messung eine nicht ausreichend gute Entstörung, was zu hochfrequenten Wechselströmen auf den Versorgungsleitungen des DUTs führen kann.
   Lösungsoptionen:
   • Benutzen Sie ein hochwertigeres Netzteil
   • Benutzen Sie ein lineargeregeltes Netzteil mit klassischem 50Hz-Trafo
   • Stellen Sie sicher, dass Ihr Versuchsaufbau komplett aus dem gleichen 230V-Stromkreis versorgt wird, um Masseschleifen zu unterbinden
   • Benutzen Sie in Ihrem Versuchsaufbau nur Geräte mit Schutzklasse 1 mit PE-Anschluss (z.B. nicht bei allen Notebook-Netzteilen der Fall und bei praktisch keinem Steckernetzteil)
   • Benutzen Sie den Akkubetrieb des angeschlossenen Notebooks, um Rückwirkungen durch das Schaltnetzteils des Notebooks zu vermeiden
   • Benutzen Sie eine Batterie zur Versorgung des DUTs
3. Das DUT ist so umgesetzt, dass es im Ruhemodus zyklisch für einige Mikrosekunden bis Millisekunden aufwacht, dabei Ströme im Milliamperebereich aufnimmt, und danach wieder einschläft.
   Ursache:
   Die Autorange-Funktion des WRCS ist so umgesetzt, dass es bei Messbereichsüberschreitungen sehr innerhalb weniger Mikrosekunden in höhere Messsbereich umschaltet. Das Zurückschalten in niedrigere Messbereich wird jedoch verzögert, um bei überlagerten Wechselströmen nicht ständig den Messbereich zu wechseln.
   Lösungsoptionen:
   • Das WRCS mit einem Kondensator überbrücken, um die überlagerten Peak-Ströme am WRCS vorbeizuführen
   • Das DUT mit einem größeren Kondensator puffern, um die Peakströme im WRCS zu reduzieren. Vorsicht: Ein großer Elektrolytkondensator kann erhebliche Leckströme aufweisen, welche dann mitgemessen werden.

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Die Messung des Ruhestroms ergibt zu hohe Messwerte

Das WRCS ist ein unipolares Messgerät und kann keine negativen Ströme erfassen. Treten negative Ströme auf, werden diese im Messverstärker abgeschnitten. Erzeugt Ihr Versuchsaufbau überlagerte Wechselströme, die zu zeitweise negativen Strömen im WRCS führen, führt das durch die Filterung im WRCS zu einem gefilterten Messwert, der deutlich über dem tatsächlichen Mittelwert liegt.

Lösungsoptionen:

• Vermeiden Sie überlagerte Wechselströme, die zu einem zeitweise negativen Eingangsstrom des DUTs führen.
• Schalten Sie eine Diode in Reihe zu Ihrem DUT, um negative Ströme zu verhindern.

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Bei der Versorgung eines elektrischen Antriebs schaltet das WRCS immer wieder aufgrund von Verpolung ab

Elektrische Antriebe können beim Abbremsen des E-Motors Energie in das Versorgungsnetz zurückspeisen, der Strom wird also negativ. Das WRCS kann keine negativen Ströme messen. In der Standardeinstellung wird der negative Strom erkannt und der Verpolschutz ausgelöst

Lösung:

• Deaktivieren Sie den Verpolschutz in den Einstellungen

Vorsicht:
Das WRCS kann mit kurzfristige negativen Ströme im Sekundenbereich zwar problemlos umgehen, ist aber nicht für einen Dauerbetrieb mit konstanten negativen Strömen ausgelegt. Deaktivieren Sie den Verpolschutz also nur dann, wenn es unbedingt erforderlich ist.

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Die Messwerte, die unser Datenlogger aufzeichnet, sind stark verrauscht und nicht plausibel. Immer wieder gibt es starke Ausreißer.

Wenn das DUT eine stark und schnell schwankende Stromaufnahme hat, der Datenlogger aber zum Beispiel nur sekündlich einen Messwert speichert, führt das zum Problem des Aliasing.

Lösung:
Das Problem kann reduziert oder vermieden werden, indem die Filterzeit im  WRCS passend zur Abtastfrequenz des Datenloggers gewählt wird.
Bei einer Abtastfrequenz von 1Hz verbessert eine Filterzeit von 1 Sekunde das Problem schon massiv. Bei einer Filterzeit von 10 Sekunden tritt Aliasing dann praktisch nicht mehr auf.