Übergangswiderstände messen ? und es geht doch !

MeisterEIT

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Hi,
des öfteren kommt es vor, das der eine oder andere wissen will wieviel Übergangswiderstand eine Sicherung oder eine Schraubverbindung hat.
und jedesmal bekommt man die gleiche Antwort. Aufgrund der sehr kleinen Widerstände ist es ohne Highend Equipment nicht möglich Übergangswiderstände zu messen, sodass es für die Car Hifi leute ein Geheimnis bleibt wieviel da Verschenkt.
Sicherlich kann man aufwendig dann auch mit billigen Equipment den Übergangswiderstand näherungsweise bestimmen indem man einen bestimmten strom auf die zu messende Stelle gibt und dann die darüber abfallende Spannung mist.
Wünschenswert wäre es, wenn man einfach das Messgerät dranhalten könnte und den Wert direkt ablesen könnte.
Sicherlich gibts solche Messgeräte, die dann aber schnell mal ein paar tausend Euro kosten.

Im Modellbaubereich ist es schon seit Jahren Gang und Gebe, das Akkus nach Innenwiderstand selektiert und auch mit diversen Behandlungsmethoden Innenwiderstandsverbessert werden. Leider war es auch bis nicht zu langer Zeit nur den Selektierbetrieben vorbehalten die Akkuinnenwiderstand zu messen, da diese Gerät teuer sind.
Nun gibts seit einiger Zeit von einer Modellbaufirma eine Ri-Meter der nach dem Abgleich bis auf 0,1mOhm genau messen kann. Das Gerät kostet 235euro. Auch das ist für den Modellbauer dann zuviel um ab und zu mal die Akkus zu vermessen. Das hat den einen oder anderen Modellbauer dazu gebracht, sich ein Ri-Meter selbst zu bauen.
Nun hab ich das selbstgebaute Gerät ausgeliehen bekommen um damit Erfahrungen zu sammeln. Der Schaltplan ist ansich nicht das Schwierigste und die Bauteilkosten betragen vielleicht gerademal 50 euro, wenn überhaupt. Das Problem ist das Platinenlayout. Beim Prototyp ( das ausgeliehene Gerät ) muste mehr als 20mal das Layout verändert werden. Hier geht es um µV und nV. Jede Veränderung einer Leiterbahn führt zur Änderung des gesammten Aufbaus.
Aus diesem Grund gibts auch keinen Schaltplan. Weiterhin ist auch noch nicht sicher, ob es irgendwann einmal einen Bausatz geben wird oder nur fertige Geräte.

Nachdem ich nun alle meine Akkus fürs Schiffchen und Flugzeug und Autochen vermessen habe, bin ich auch die Idee gekommen, es muss doch auch mit Übergangswiderständen gehen, wie zb Sicherungen oder auch Caps.
Gesagt getan, es funktioniert. Man kann einfach alles Vermessen. Akkus ( dafür ist es ja eigentlich gedacht ), Kabel, Sicherungen, Caps, usw. Einfach daranhalten und los geht es.
dabei spielt es keine Rolle, ob da Spannung drauf ist oder nicht. Man kann einfach den Ri-Meter dranhalten und am Display den Innenwiderstand ablesen. Natürlich wird dann der Gesammtwiderstand gemessen, also alles was dranhängt. Das hat sogar den Vorteil, das man einfach an die Stromanschlüsse der Endstufe gehen kann und direkt den Gesammtwiderstand der Stromversorgung sehen kann.

Das Messverfahren ist Industriestandard und ist eine richtige Impedanzmessung mit 1KHz Messfrequenz.
Es ist tatsächlich die Impedanz bei 1KHz. Man möge mir verzeihen, das ich oben nicht Impedanz sondern Widerstand geschrieben habe. Es ist natürlich die Impedanz.

Nun zu den bisherigen Messergebnissen, die teilweise sehr erstaunlich sind und vielleicht wieder eine grosse Diskusion und Umbauarbeiten zur folge haben, was natürlich nicht negativ gemeint ist.

Hier zu sehen ist der selbstgebaute Prototyp:

rimeter1.JPG


rimeter2.JPG


Zu sehen auf dem ersten Foto ist das Messgerät und ein Stück von einem 1,8m langen 20mm² von ACR. Auf dem 2ten Foto ist zu sehen, dass das Messgerät einen kleinen Offset hat, wenn man die messleitungen direkt Kurzschliest. Dieser Offset läst sich Abgleichen, aber mit 0,8mOhm fast schon nicht nötig. Wenn man es genauer haben will, dann Gleicht man einfach ab indem man am Offset Poti dreht oder man zieht einfach von dem Messergebniss 0,8mOhm ab.
das 1,8m lange 20mm² hat gemessen 9,4mOhm abzüglich 0,8mOhm Offset, dann 8,6mOhm.
Der schnell rechner von euch wird direkt festellen, das es falsch sein muss.
Rechnerisch müste das kabel von 1,8m und 20mm² nämlich nur 1,6mOhm haben. Ein Messfehler kann ich ausschliesen, das der 10mOhm kalibrierungswiderstand 10,8mOhm anzeigt. Eine Vergleichsmessung mit einem 1m langen 0,5mm² zeigte 38,2mOhm, was eine abweichung von 5% vom rechnerischen Ergebniss ausmacht.
Ein zusammendrücken der Anschlüsse, das heist eine Verbesserung des Übergangs der Messleitung auf das 20mm² ergibt keine Verbesserung im Messwert, deshalb kann ich diesen Einfluss ausschliesen.
nun stellt sich aber die frage, wieso hat dieses 20mm² Kabel einen mehr als den 5fachen widerstand als es eigentlich haben sollte?
Ich hab jetzt 5 mögliche, aber mehr oder weniger Wahrscheinliche Erklärungen.
1. Das Kupfer ist von so schlechter Qualität, das der Widerstand des Kupfers wirklich so hoch ist. Ich halte es zwar für wahrscheinlich, dass das Kupfer nicht von allerhöchster Qualität ist, aber 5fachen Widerstand glaube ich nicht. Da müste man einen Chemiker/Physiker fragen, wie schlecht das Kupfer nun wirklich sein muss, damit es den 5fachen widerstand hat.
2. Das kabel hat weniger Querschnitt als angegeben. aber um den 5 fachen Widerstand zu haben, müste es schon nur 4mm² statt 20mm² sein. das es vielleicht nur 18 oder sogar nur 15mm hat, könnte sein, aber nicht weniger. Also ist das auch unwahrscheinlich.
3. Vielleicht doch die Verbindung zwischen Messleitung und Kabel. Das glaube ich aber nicht, da ich auch mit einer Zange die Leitungen zusammengedrückt habe und der Messwert sich nur um 0,1mOhm verändert hat.
4. Oxidation auf den einzelnen Adern. wenn nun die einzelnen Adern oxidiert sind, dann würde man ja sozusagen nur die Adern vermessen, die man gerade erwischt hat. Das halte ich auch für unwahrscheinlich, das ich auch am Kabel gerödelt habe und wie in 4. sich der Messwert nicht stark geänder hat.
5. Skineffekt. Ja ich weis, sollte bei 1KHz messfrequenz noch keine Rolle spielen. Vielleicht ist aber der Einzeladerdurchmesser schon so klein, das der Skineffekt doch eine Rolle spielt.

Was nun die Wahrscheinlichste Möglichkeit ist, kann ich nicht sagen. Das müste man mit anderen Messmethoden und Geräten weiterverfolgen.

Was für Auswirkungen die 5 Punkte aber nun für uns im Car hifi habe, das kann man sich ausdenken:
zu 1. das würde bedeuten, dass man doch auf die Qualität des Stromkabels achten muss, wobei man das auch Kontrollieren müste. Einfach dem Hersteller Vertrauen, nur weil das Kabel zu teuer ist, wäre zu wenig.
zu 2. ob das Kabel nun 18mm² oder tatsächlich 20mm² hat, kann man nur feststellen, indem man den einzelanderdurchmesser ermittelt ( mit einem Micrometer ) und dann die Anzahl der Adern zählt und sich den tatsächlichen Querschnitt ausrechnet. bei einem 2,5mm² kabel ist das noch zu machen ( hab ich in der Vergangenheit auch schon gemacht ), aber bei 20mm² oder noch mehr wirds schon anstrengend.
zu 3. wenn der Widerstand so stark steigt, wenn man nur einen teil der Adern erwischt, dann würde das bedeuten, wir brauchen neue Verbindungstechnik. Die bisher angebotenen Schraubungen mit einer Madenschraube treffen auch nicht alle Adern.
zu 4. ein Kabel ist nicht 100% Luftdicht auch wenn es so aussieht. in den Zwichenräumen ist Luft und somit kann das Kupfer Oxidieren. im Laufe der Zeit ( jahre ) Oxidiert das Kabel auch innen. Das würde bedeuten, das man doch für eine Luftdichte Isolierung an den Verbindungsstellen sorgen muss. Auch würde es bedeuten, man müste regelmässig das Kabel gegen neues tauschen um immer auf dem besten Stand zu bleiben.
zu 5. man müste Kabel nehmen, die nicht mehr so feinadrig sind und dazu noch niederohmige Caps einbauen, die die Frequenz des Wechselstromanteils verringern, damit hat der Skin effekt einen kleineren einfluss. der beweis das ein Cap die Frequenz des Wechselstromanteils verringert hab ich im Thread " Cap Ja oder Nein " schon erläutert.

bei dem von mir Vermessenen 20mm² glaube ich das Punkt 3 und 4 am Wahrscheinlichsten sind, da das kabel schon ein paar jahre auf Buckel hat und auch im Motorraum verbaut war. Punkt 1 und 2 wäre jedoch auch etwas wahrscheinlich. Punkt 5 könnte man durch eine reine Gleichstromwiderstandsmessung aussschliesen.

Sollte Punkt 1. Richtig sein, dann würde es bedeuten, das man beim Kabel kaufen mit dem Ri-Meter beim Händler vor Ort das kabel erstmal ausmessen müste.
Wie schon erwähnt, Punkt 3 und 4 würde neue Verbindungstechnik erfordern die 1. die Adern besser treffen und 2. die Oxidation verhindern.


Weitere erstaunlich Messergebnisse:
ein Helix Cap, genau gesagt der Helix Blue, der hat mit elektronik ca 50mOhm. Ohne Elektronik hat der nur gerademal 4,1mOhm. das sind 10mal weniger ohne Elektronik. das hätte ich selbst nicht erwartet. Wenn ich den Alfatec wiederfinde, werde ich den auch vermessen.
So wie es aussieht, ist die Elektronik doch schlechter als bisher gedacht. ( oder der helix ohne Elektronik besser als gedacht ;) )
Handy Lithium Ion akkus 3,7V 550mAh: 90,1mOhm
Exide Gel Akku G40 12V 36Ah : 61,8mOhm
Panasonic Notstromakkus 12V 18Ah : 39,2mOhm

Sicherungen hab ich noch keine vermessen, da ich gerade keine da habe. Sobald ich welche finde oder bekomme folgen weitere Messergebnisse.

Angebot: fals jemand von euch etwas vermessen haben will, egal was, ob Akku, Cap, Sicherung, Kabel, kann ich das gerne machen. Dafür berechne ich 5euro umkostenbeitrag plus die Versandkosten für den Rücktransport.

PS: gerade fällt mir ein, es müste sogar möglich sein, den Innenwiderstand einer Endstufe direkt zu messen, also mit einfach dranhalten des Messgerätes. Die Messung wäre dann auch die Impedanz bei 1KHz. Das werde ich die nächsten Tage man probieren.
grüsse
 
Klasse Beitrag! Mich würde vor allem mal der Unterschied AGU- und ANL-Sicherung interessieren.

Mehr davon! =)

Gruß
Konni
 
Der Wahnsinn! Was da alles zu Tage kommt und wie sich das wohl in der gesamten Kette addiert. Ich messe das lieber nicht ...

Danke für diesen sehr informativen Beitrag!

Schönes Wochenende!

Wolfram.
 
Da kann ich mich nur anschließen :!:
Vielen Dank für diese äußerst aufschlußreichen Zeilen. :bang:

Gerne mehr davon !

Sicherungen fände ich - wie Konni - auch sehr interessant ;)
 
Hallo MiesterEIT,
ein super Beitrag. :thumbsup:

Habe mir vor kurzem auch Gedanken über diese Thematik gemacht.
Bei ELV gibt es einen Ri-Meter-Bausatz für ca. 75€ oder ein Fertiggerät für knapp 90€ .
Messbereich : 0,1 mOhm - 9,999 Ohm
Das Teil heißt RIM 1000

Vielleicht gibt es noch was günstigeres..

Kompliment noch mal für Deinen Beitrag, es müßte öfter über solche Sachen diskutiert/ geschrieben werden.
Aber dazu muß es mehr kompetente Leute im Forum geben, die sich in diesen Bereichen auskennen und vor allem bereit sind Informationen preiszugeben..

Danke und Gruß.... :beer:
Chris
 
moin,
also der RIM1000 ist nur rein für Akkus zu gebrauchen. Der mist den Reinen Gleichstromwiderstand indem er den Akku mit verschiedenen Spannungen belastet und dabei die Spannung mist und dann das delta U zusammen mit dem Strom zu einem Innenwiderstand berechnet. Also nur für Akkus geeignet und nicht für Übergangswiderstände, da es keine Quelle selbst drin hat.
Das Gerät von mir hat selbst eine Wechselstromquelle drin und kann somit auch Spannungslos Widerstände ermitteln.
grüsse
 
Der Ausdruck Highend-Equipment ist vielleicht etwas übertrieben!
Um wirklich nur Übergangswiderstände zu messen genügt eine Messbrücke

In grauer Urzeit als ich noch zur Schule ging hatten wir sowas im Labor, nur wer dachte damals an Sicherungen messen usw.
Da hatten viele Leute nicht mal ein Auto, geschweige denn ein Radio eingebaut.
 
hi,
da hast du recht, das es im Prinzip nur eine Wechselstrommessbrücke ist.
aber wieso kostet dann der HP 4338B milliohmmeter doch noch 4850$ ?
gut, der kann bis 10µOhm messen.
Andere Milliohmmeter hab ich nicht gefunden.
klar reicht eine Messbrücke, aber du weist sicherlich das die auch so gebaut sein muss, das man nicht alle 10sec neu abgleich muss. Das heist temperaturkompensiert usw. noch schwieriger wirds dann bei einer wechselstrommessbrücke.
grüsse
 
hi,
jetzt ein interesantes ergebnis.
Hab den Ri-Meter direkt an die Lautsprecheranschlüsse einer Endstufe gehalten. Es ist eine SA50. Man kann tatsächlich direkt den innenwiderstand Ablesen.
Endstufe dabei ohne Signal.
SA50 : 34,5mOhm.
das ergibt dann einen rechnerischen Dämpfungsfaktor von 115 an 4Ohm.
115 halte ich bei der SA50 für realitisch. Es ist ja bekannt, das die erste Serie nicht so hohe DFs hatte.
bei einer Tripath Endstufe funktioniert die Messung allerdings nicht. Das könnte daran liegen, das die Tripath Endstufen keine Überalles Rückkopplung haben, sondern vor der Drossel das Istsignal errechnen.
Es könnte aber auch sein, das der Innenwiderstand über 200mOhm, also ausserhalb der Messbereichs liegen, wobei ich Vermutung 1 für wahrscheinlicher halte.
ob nun die 115 DF von der SA50 stimmen, müste man mit einer anderen Messmethode überprüfen.

Eine 15A Flachstecksicherung hat 5,1mOhm widerstand.
grüsse
 
"Nur eine Wechselstrommessbrücke" ist gut!!
Zumindest kannst du mit deiner auch die Impedanz messen, was bei einer normalen Wheatstoneschen Meßbrücken wie wir sie hatten nicht möglich ist.
Das man die vor der Messung abgleichen muss war für uns normal, wenn ich natürlich den ganzen Tag damit arbeiten muss ist das vermutlich unbrachbar aber für unsere Zwecke hie und da einmal etwas zu messen sicher ausreichend.
Vielleicht kommt bei mir da auch ein wenig Nostalgie auf denn so eine Meßbrücke ist doch nicht nur einfach Zahlen vom Display ablesen sondern erfordert ein wenig Arbeit die Regler einzustellen.
Falls wem interessiert hier ein wenig Theorie dazu:

http://www.abe-si.de/ET/bruecke.html
 
moin,
neue Messungen haben wieder andere Ergebnisse gebracht und teilweise verwerfen diese die vorhergegangenen Vermutungen.
Nun hab ich die Enden des 20mm² verzinnt, sodass wirklich alle Adern getroffen werden.
Die Messung ergab wieder ca 8mOhm. Eine weitere Beobachtung ergab, das je nachdem wie das Kabel liegt, steigt oder sinkt die Impedanz. Daraus läst sich schliesen, das die Induktivität des Kabel schon bei der geringer Frequenz von 1KHz doch eine entscheidende Rolle spielt.
Liegt das kabel in einem Kreis, dann ergibt sich eine Spule mit einer Windung. Die Impedanz liegt bei etwa 13mOhm. Legt man das Kabel parallel, als ob es Hin und Rückleiter direkt nebeneinander laufen, dann ergibt sich eine Impedanz von 3,5mOhm. So einen Unterschied hätte ich nicht erwartet. Daraus folgt, das die Impedanzmessung bei lange Kabel ungeeignet ist um den Innenwiderstand zu messen. Bei langen Kabel müste also eine Gleichstrommessung her.
Die Schlussfolgerung ist:
(Wie man es macht, es ist nicht ganz richtig ;) ).
Es müssen Caps eingebaut werden, damit man wieder die Frequenz des Wechselstromanteils verringert.
für Übergangswiderstände müste die Impedanzmessung trotzdem funktionieren.
Bei Lautsprecherkabel ist jede auch noch so kleine schleife schlecht und desto höher die Frequenz, desto schlechter.
grüsse
 
MeisterEIT schrieb:
hi,
da hast du recht, das es im Prinzip nur eine Wechselstrommessbrücke ist.
aber wieso kostet dann der HP 4338B milliohmmeter doch noch 4850$ ?
gut, der kann bis 10µOhm messen.
Andere Milliohmmeter hab ich nicht gefunden.
klar reicht eine Messbrücke, aber du weist sicherlich das die auch so gebaut sein muss, das man nicht alle 10sec neu abgleich muss. Das heist temperaturkompensiert usw. noch schwieriger wirds dann bei einer wechselstrommessbrücke.
grüsse

Gut, dass ich 3 HP4334 zur Verfügung hätte ;)

Aber dicksten Respekt!! Das ganze eröffnet GANZ andere Aspekte...
Zum Thema Messen... Ich hab gestern EINIGE Messungen mit dem schönen neuem Digi Oszi gemacht... Es sind sehrstens interesante Sachen bei raus gekommen... Werde diese Messungen die nächsten Tage noch komplettieren und auswerten. Danach werde ich diese einstellen. Aber auch ich kann nur bestätigen! Ein Cap ist VIEL wichtiger als n Zusatzbatt! Und ein Cap ist fast schon essentiel wichtig!


Zu den letzten Messungen wegen der Induktivität... das is mal sehr interesant... jetzt wäre es nur noch sehr interesant, welche auswirkungen die induktiven Aspekte auf die Messungen der Innenwiderstände der Caps bzw deren Elektronik haben... Grade bei Caps is eine Impedanzmessung evtl nicht ganz das richtige... Wobei mir grade auch nix passenderes einfällt...

Wir sollten einen administrierten mehr oder weniger gesperrten Bereich (es können nur Beiträge von Mods reinverschoben werden, aber User können drauf antworten, aber keine neuen Threads drin erstellen) eröffnen. Eine Knowledge Base... Mittlerweile wirds wirklich sehr interesant.. Den Phasenlagen Thread ausm AutohifiWorld Forum könnte man dann auch rein kopieren.
 
Mir ist grade was eingefallen. Der induktive Teil verschwindet bei Lautsprecherkabeln fast vollkommen -> bifiliar (oder wie es auch wieder heißt, vergesse wie es heißt. Aber ich meine, dass 2 Leiter in einem Kreis mit gegenläufiger Stromflußrichtung ihre Induktivität quasi aufheben).

Bei der Stromleitung würde es dann helfen, wenn man 1. mehr Caps verbaut (wobei komischer weise dabei auch positive Spannungsspitzen entstehen. Wobei mir die Induktivität des Stromkabels das ganze nun mal erklärt).
Oder man führt die Masseleitung mit dem Stromkabel paralell...
 
@millenchi,

zwecks den positiven spannungsspitzen... war das ned nur der fall, wenn die zusatzbatterie verbaut war? hab am samstag ned so genau aufgepasst...
 
Feiner Thread! :thumbsup:

(Warum hab ich eigentlich erst jetzt hier rein geschaut?!? :???: )

@ MeisterEIT: Was studierst Du eigentlich?

Werd mich wohl zu Semesterbeginn auch mal in's Elektroniklabor verkriechen, und mal schauen was es zu diesem Thema so her gibt. :D
 
Was sagt denn der Chef zu meinen letzten "Behauptungen" ??
 
MillenChi schrieb:
Mir ist grade was eingefallen. Der induktive Teil verschwindet bei Lautsprecherkabeln fast vollkommen -> bifiliar (oder wie es auch wieder heißt, vergesse wie es heißt. Aber ich meine, dass 2 Leiter in einem Kreis mit gegenläufiger Stromflußrichtung ihre Induktivität quasi aufheben)...

klingt plausibel...
was sagt der meister dazu?
 
leider nix mehr...
Aber bei Widerständen wo es darum geht, dass keine Störsignale produziert werden, werden die Teile so aufgebaut.
 
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