Drahtloser Stromsensor mit 4 Kanälen: Wie überwachst du mehrere Stromkreise?

Du willst wissen, ob der Kompressor in der Werkhalle nachts wirklich aus ist, ob die Heizungspumpe ununterbrochen durchläuft oder wann die Lüftung in der Tiefgarage anspringt, und zwar ohne für jeden Stromkreis ein eigenes Messgerät zu verbauen. Ein drahtloser Stromsensor mit vier Kanälen löst genau diese Aufgabe: ein Funkmodul, vier Klappwandler, vier Stromwerte in jeder Meldung. Der Dragino CS01-LB ist so ein Gerät. Er misst den Wechselstrom an bis zu vier Leitern und schickt die Werte per LoRaWAN an dein Netzwerk.

Damit aus den Messungen brauchbare Daten werden, klärst du vor der Montage drei Dinge: welcher Kanal welchen Stromkreis erfasst, welcher Stromwandler zu welchem Strom passt und wie oft das Gerät messen und senden soll. Wer das erst nach dem Einbau überlegt, sitzt später vor vier Kurven, die niemand mehr sicher zuordnen kann.

Wie funktioniert ein Mehrkanal-Stromsensor?

An jedem Kanal hängt ein Stromwandler, der um einen Leiter geklappt wird. Der Wechselstrom in diesem Leiter erzeugt ein Magnetfeld, und der Wandler setzt es in einen proportional kleineren Sekundärstrom um. Beim 100-A-Wandler SCT013G-D-100 entsprechen 100 A im Leiter genau 50 mA am Ausgang. Der Konverter misst diesen kleinen Strom an allen vier Eingängen, rechnet ihn in Ampere mit einer Auflösung von 0,01 A um und packt alle vier Werte in eine gemeinsame Funknachricht.

Der Vorteil dieser Mehrkanal-Strommessung: Du musst keinen Leiter auftrennen und nichts in Reihe schalten. Der Klappkern umschließt den Leiter nur. Das Funkmodul arbeitet als LoRaWAN-Endgerät nach Spezifikation 1.0.3 in Klasse A, läuft mit einer 8500-mAh-Lithium-Thionylchlorid-Batterie und sendet ab Werk alle 20 Minuten. Konfigurieren kannst du es per Bluetooth, per Downlink über das Netzwerk oder über AT-Befehle, Firmware-Updates gehen drahtlos.

Wichtig ist die ehrliche Grenze: Ein LoRaWAN-Stromsensor misst Strom, also Ampere. Er kennt weder die Spannung noch den Leistungsfaktor. Damit ist er kein Energiezähler, und Kilowattstunden kannst du aus seinen Werten höchstens schätzen. Für die Fragen „läuft die Maschine?“, „wie stark ist der Stromkreis ausgelastet?“ und „ist etwas ausgefallen?“ reicht der Strom aber völlig aus. Genau dafür ist das Gerät gebaut.

Mehrere Stromkreise messen: Wie planst du die Kanalbelegung?

Vier Kanäle klingen nach viel, sind in einer typischen Unterverteilung aber schnell vergeben. Fang deshalb nicht bei den Sicherungen an, sondern bei den Fragen. Schreib für jeden Stromkreis auf, was du wissen willst und was du tust, wenn die Antwort kommt. Ein Kanal am Kühlraum lohnt sich, weil ein Ausfall sofort Ware gefährdet. Ein Kanal an der Flurbeleuchtung liefert dagegen selten eine Information, auf die jemand reagiert.

Wenn du eine Unterverteilung überwachen willst, gehört zu jedem Kanal ein fester Eintrag im Kanalplan: Kanalnummer, Bezeichnung der Sicherung (etwa F12), Verbraucher, gegebenenfalls die Phase, das Wandlermodell und der Umrechnungsfaktor. Beschrifte die Wandlerkabel mit derselben Nummer wie im Plan. So bleibt die Zuordnung auch dann eindeutig, wenn in zwei Jahren jemand anderes den Schrank öffnet und einen Wandler versetzt.

Plane außerdem die Geometrie. Die Wandlerkabel des SCT013G-D-100 sind rund einen Meter lang und laufen über eine gemeinsame Verteilerbox zum Funkmodul. Alle vier Messpunkte müssen also in Reichweite einer Montageposition liegen. Stromkreise in zwei verschiedenen Verteilungen brauchen zwei Geräte. Und weil ein geschlossener Stahlschrank Funk stark dämpft, klärst du mit deiner Elektrofachkraft, wo das Funkmodul sitzen kann, damit es dein Gateway noch zuverlässig erreicht.

Brauchst du nur zwei oder drei Kanäle, schalte die freien Eingänge per Befehl (AT+ENCHANNEL) ab. Das spart laut Hersteller Batterie und verhindert, dass ein leerer Kanal mit 0 A in deinen Auswertungen als „Verbraucher aus“ auftaucht.

Stromsensor mit 4 Kanälen: Welche Stromwandler passen zum Dragino CS01-LB?

Der CS01-LB wird ohne Stromwandler geliefert, du wählst sie separat aus. Entscheidend ist der Ausgang: Der Konverter erwartet Wandler mit 50 mA Sekundärstrom. Dragino dokumentiert drei passende Klappwandler mit 100 A, 300 A und 600 A Nennstrom, jeweils mit 50 mA Ausgang. Der 100-A-Typ ist der SCT013G-D-100, der als Zubehör für den CS01-LB angeboten wird und direkt auf die Buchsen der Verteilerbox passt.

Vorsicht bei Wandlern, die nur ähnlich aussehen. Viele Klappwandler der SCT-013-Bauform haben einen eingebauten Bürdenwiderstand und liefern statt eines Stroms eine Spannung, meist 1 V bei Nennstrom. Solche Spannungsausgänge passen nicht zu einem Eingang, der 50 mA erwartet. Prüf deshalb immer die Angabe „A/mA“ auf dem Typenschild, nicht nur Form und Stecker.

Die Firmware rechnet standardmäßig mit dem Verhältnis des 100-A-Wandlers. Setzt du 300-A- oder 600-A-Wandler ein, musst du die Werte laut Hersteller mit 3 beziehungsweise 6 multiplizieren. Nutzen alle vier Kanäle denselben Wandlertyp, erledigt das der Befehl AT+PROPORTION für alle Eingänge gemeinsam. Mischst du Messbereiche, passt du den Faktor pro Kanal im Payload-Decoder deiner Plattform an. Ohne diese Anpassung zeigt ein 600-A-Kanal ein Sechstel des echten Stroms an, und der Fehler fällt erst auf, wenn jemand nachmisst.

Zur Genauigkeit: Dragino nennt ±1 % für den 100-A-Wandler und ±1 % für das Messmodul im Konverter. Die Gesamtgenauigkeit ergibt sich aus beidem zusammen.

SCT-013-Stromwandler: Welcher Messbereich passt?

Die drei dokumentierten Wandler unterscheiden sich vor allem in Messbereich, Öffnung und dem nötigen Umrechnungsfaktor. Die Tabelle fasst die Herstellerangaben zusammen:

Die Tabelle verführt dazu, sicherheitshalber den größten Wandler zu nehmen. Das ist für die meisten Stromkreise einer Unterverteilung die falsche Wahl. Die Auflösung von 0,01 A gilt für den Rohwert auf Basis des 100-A-Verhältnisses. Mit Faktor 6 springt der angezeigte Wert also in Schritten von 0,06 A. Eine Umwälzpumpe mit 0,4 A Betriebsstrom verschwindet damit fast im Rauschen, während der 100-A-Wandler sie sauber abbildet.

Wähle den Messbereich deshalb nach dem realen Betriebsstrom und dem Anlaufstrom, nicht nach dem größten denkbaren Wert. Für Endstromkreise bis 63 A ist der 100-A-Wandler die naheliegende Wahl. Die 300-A- und 600-A-Typen sind für Hauptzuleitungen und dicke Leiter gedacht, bei denen schon die 16-mm-Öffnung nicht mehr reicht. Miss dafür den Außendurchmesser des isolierten Leiters, nicht den Querschnitt des Kupfers.

Nach oben gilt: Dauerhaft über dem Nennstrom zu messen, ist keine Option. Dragino warnt vor steigenden Messfehlern, möglicher Beschädigung des Wandlers und Überhitzung.

Warum muss ein Klappwandler um einen einzelnen Leiter?

Das ist der häufigste Montagefehler bei der Strommessung. In einem Wechselstromkreis fließt derselbe Strom über den Außenleiter hin und über den Neutralleiter zurück. Legst du den Wandler um das ganze Kabel, also um L und N gemeinsam, heben sich die beiden Magnetfelder gegenseitig auf. Der Sensor zeigt dann nahezu 0 A, obwohl der Verbraucher voll läuft.

Dasselbe passiert bei einem Drehstromkabel: Umschließt der Wandler alle Außenleiter und den Neutralleiter, ist die Summe der Ströme praktisch null. Der Wandler gehört deshalb immer um genau einen Leiter, typischerweise um den Außenleiter hinter der Sicherung des Stromkreises. In einer Unterverteilung sind die einzelnen Adern dort meist gut zugänglich, in einem fertig verlegten Mantelkabel dagegen nicht.

Ein Wandler um L und N gemeinsam ist übrigens keine Fehlerstrommessung. Für Differenzströme gibt es eigens dafür ausgelegte Messgeräte und Schutzeinrichtungen, der CS01-LB ersetzt keine davon.

Zwei weitere Punkte kosten bei der Inbetriebnahme oft Zeit. Der Klappkern muss vollständig schließen und einrasten, ein Spalt im Kern führt zu zu niedrigen Werten. Und auch wenn ein Klappwandler ohne Abklemmen montiert werden kann: Das Öffnen einer Verteilung und das Arbeiten in der Nähe aktiver Teile gehören in die Hände einer Elektrofachkraft.

Drehstrom überwachen: Wie belegst du drei Kanäle für drei Phasen?

Bei einem Drehstromverbraucher, etwa einer Wärmepumpe, einer Werkzeugmaschine oder der Zuleitung einer Unterverteilung, belegst du drei Kanäle mit den drei Außenleitern: L1 auf Kanal 1, L2 auf Kanal 2, L3 auf Kanal 3. Nimm für alle drei Phasen denselben Wandlertyp. Dann gilt ein gemeinsamer Umrechnungsfaktor, und die Werte bleiben direkt vergleichbar.

Auf diese Weise siehst du, ob die Phasen gleichmäßig belastet sind. Bei einem symmetrischen Motor sollten die drei Ströme nahe beieinanderliegen. Weicht eine Phase dauerhaft deutlich ab, ist das ein Grund, genauer hinzuschauen. Bei einer Unterverteilung mit vielen einphasigen Verbrauchern ist eine ungleiche Verteilung dagegen normal und zeigt dir, auf welcher Phase noch Reserve ist.

Für den vierten Kanal gibt es zwei sinnvolle Optionen. Entweder misst du den Neutralleiter der Zuleitung, der dir direkt zeigt, wie ungleich die Phasen insgesamt belastet sind. Oder du legst einen separaten einphasigen Stromkreis auf, der für dich eine eigene Frage beantwortet. Beides ist besser als ein Kanal, der nur belegt wird, weil er da ist.

Willst du aus den drei Strömen eine Leistung abschätzen, hilft bei symmetrischer Last die Formel P ≈ √3 × 400 V × I × cos φ. Bei 10 A je Phase und einem angenommenen Leistungsfaktor von 0,85 ergibt das rund 5,9 kW. Spannung und Leistungsfaktor sind dabei Annahmen, keine Messwerte. Für Abrechnung oder Kostenverteilung brauchst du einen geeichten Zähler.

Wie oft misst und sendet ein Funk-Stromsensor?

Im Standardmodus misst der CS01-LB einmal pro Sendeintervall und schickt die vier aktuellen Werte sofort ab, ab Werk alle 20 Minuten. Jede Meldung ist eine Momentaufnahme. Läuft eine Pumpe nur fünf Minuten zwischen zwei Meldungen, taucht sie in den Daten nicht auf.

Brauchst du ein feineres Bild, gibt es den kontinuierlichen Messmodus. Mit AT+MOD=2,60,5 liest das Gerät alle 60 Sekunden alle vier Kanäle und sendet nach fünf Messungen ein gemeinsames Paket, also alle fünf Minuten. Bis zu 30 Messgruppen passen in eine Meldung. Deine Plattform muss jedem Wert im Paket seinen eigenen Zeitpunkt zuordnen. Bekommen alle Werte den Empfangszeitpunkt, verschiebst du Ereignisse um bis zu fünf Minuten, und Zusammenhänge zwischen den Stromkreisen stimmen nicht mehr.

Das feinere Raster kostet Batterie. Laut Hersteller hält die Batterie bei minütlicher Messung aller vier Kanäle rund zehn Monate, wenn alle fünf Minuten gesendet wird, und rund zwölf Monate bei Meldungen alle 20 Minuten. Für Dauerbetrieb mit kurzem Raster beschreibt Dragino die Versorgung über ein 3,3-V-Netzteil. Am anderen Ende der Skala steht ein Rechenbeispiel des Herstellers: nur ein Kanal aktiv, reguläre Meldung etwa alle sechs Stunden plus Alarmmeldungen, damit kommt die Batterie auf rund vier Jahre.

Für Funklöcher gibt es eine Datenlog-Funktion. Mit aktivierter Zeitsynchronisation speichert das Gerät unbestätigte Messungen und kann sie später mit Zeitstempel nachliefern.

Maschinenlaufzeit über den Strom erkennen: Wie setzt du Schwellenwerte?

Laufzeiterkennung ist der häufigste Grund für einen Stromsensor an einer Maschine. Der Trick liegt im Schwellenwert. Viele Maschinen ziehen auch im Stillstand Strom, etwa für Steuerung, Display oder Heizung. Miss deshalb zuerst beide Zustände über ein paar Tage: Ruhestrom und Betriebsstrom. Liegt der Ruhestrom bei 0,3 A und der Betriebsstrom bei 6 A, setzt du die Schwelle deutlich über den Ruhestrom, zum Beispiel auf 2 A. So lösen weder Steuerung noch kleine Schwankungen einen falschen Betriebszustand aus.

Der CS01-LB kann Schwellen direkt im Gerät prüfen. Mit AT+CALARM legst du pro Kanal fest, ob ein Überschreiten oder ein Unterschreiten eine sofortige Meldung auslöst, ab Firmware-Version 1.1 in Milliampere. Das funktioniert im Standardmodus. Damit ein flatternder Wert nicht das Netz flutet, begrenzt AT+ATDC den Mindestabstand zwischen zwei Alarmmeldungen, ab Werk 20 Minuten. Das Unterschreiten ist für Ausfälle interessant: Der Hersteller beschreibt einen Alarm, sobald der Strom eines Kanals unter 100 mA fällt, als Hinweis auf einen abgeschalteten Verbraucher oder einen Stromausfall.

Die eigentliche Laufzeit rechnest du in deiner Plattform aus: Anzahl der Messungen über der Schwelle mal Messintervall. Bei 20-Minuten-Meldungen ist das Ergebnis entsprechend grob, mit einer Messung pro Minute wird es deutlich genauer. Ein zusätzliches Kriterium wie „zwei Messungen in Folge über der Schwelle“ verhindert, dass ein kurzer Anlaufstrom als Betrieb zählt.

Seit Firmware 1.3.1 kann das Gerät den Strom zusätzlich aufsummieren, in der Einheit mA/min. Das ist ein Strom-Zeit-Wert, keine Energie, und der Hersteller weist auch hier auf höheren Batterieverbrauch hin.

Wie nimmst du jeden Kanal einzeln in Betrieb?

Bevor du dich auf die Daten verlässt, prüfst du jeden Kanal für sich. Melde das Gerät zuerst per OTAA in deinem LoRaWAN-Netzwerk an, die Schlüssel stehen auf dem Etikett. Hinterlege den Payload-Decoder des Herstellers und trage die Umrechnungsfaktoren ein, falls du 300-A- oder 600-A-Wandler verwendest.

Danach gehst du Kanal für Kanal vor. Lass nur den Verbraucher von Kanal 1 laufen, die anderen möglichst aus. Deine Elektrofachkraft misst parallel mit einem Zangenamperemeter am selben Leiter. Der Wert muss auf Kanal 1 erscheinen, nicht auf Kanal 2, und grob zur Referenz passen. Dann folgt Kanal 2, dann 3 und 4. Erst so bemerkst du vertauschte Stecker, bevor sie monatelang falsche Kurven erzeugen.

Zeigt ein Kanal bei laufendem Verbraucher fast null, sind die üblichen Ursachen schnell geprüft: Wandler um das ganze Kabel statt um einen Leiter, Klappkern nicht ganz geschlossen oder Stecker nicht vollständig eingerastet. Stimmen die Werte um einen festen Faktor nicht, fehlt meist die Umrechnung für einen größeren Wandler. Für Geräte mit Firmware 1.0 nennt der Hersteller außerdem den Befehl AT+CCAL=0,0,0,0 als Pflicht bei der Ersteinrichtung, weil sonst ungenaue Werte entstehen können.

Zum Schluss prüfst du die Zeitstempel in deiner Plattform und hältst im Kanalplan fest, wann welcher Kanal mit welchem Ergebnis abgenommen wurde. Unterscheide in der Anzeige außerdem fehlende Daten von gemessenen 0 A: Bleiben alle vier Kanäle gleichzeitig aus, ist eher die Funkverbindung betroffen als alle vier Maschinen.

Drahtlosen Stromsensor kaufen: Worauf solltest du achten?

Die wichtigsten Kriterien ergeben sich direkt aus der Planung. Zähl zuerst, wie viele Stromkreise du wirklich überwachen willst und ob sie in einer Verteilung in Reichweite der rund einen Meter langen Wandlerkabel liegen. Prüf dann, dass die Wandler zum Eingang passen: Der CS01-LB braucht Klappwandler mit 50 mA Ausgang, keine Spannungsausgänge. Wähle den Messbereich nach dem realen Betriebsstrom, für Endstromkreise bis 63 A ist der 100-A-Wandler mit 16 mm Öffnung meist richtig. Bei größeren Wandlern plane den Faktor 3 oder 6 im Decoder ein. Überleg dir, wie fein die Zeitauflösung sein muss, denn sie entscheidet über die Batterielaufzeit oder ein Netzteil. Und bleib realistisch: Der Sensor misst Strom, keine Kilowattstunden.

Wenn du einen passenden drahtlosen Stromsensor oder Stromwandler suchst, findest du unsere Modelle in der Kategorie Energieüberwachung.