Hallo,
ich war lange nicht hier und habe auch keine Benachrichtigungen bekommen dass sich hier was tut...
Grundsätzlich zu den Wandlern: die können nicht nur ohmsche, sondern auch kappazitive und induktive Lasten messen. Man muss die nur richtig auswerten...
In der Zwischenzeit bin ich mehrfach gefragt worden aus der STROMESSUNG eine LEISTUNGSMESSUNG zu machen.
Der erste Versuch ist fertig und sieht so aus:
9x Strommessungen und 1x Spannungsmessung. Also vorerst die Leistungsmessung nur für alle Verbraucher einer Phase z.B. L1.
Funktionsbeschreibung SOFTWARE:
Ein µC misst 200-mal pro Periode Spannung und Strom, multipliziert beides und addiert diese Werte für eine Halbwelle auf. Anschließend wird die Summe durch die Anzahl der Messungen geteilt. Das Ganze passiert 4-mal, wird aufsummiert und durch 4 geteilt. Also ein Mittelwert über 4 Messungen. Anschließend wird das Ergebnis mit den Umrechnungs- und Korrekturfaktoren zum endgültigen Messwert umgerechnet und 1-mal pro Sekunde ausgegeben/angezeigt (I²C).
Funktionsbeschreibung HARDWARE:
Der Strom wird berührungslos über eine Spule gemessen, durch die das zu messende Stromkabel geführt wird. Da die Spule/der Wandler einen Strom ausgibt, wird noch ein Messwiderstand angeschlossen. Der Spannungsabfall wird mit dem Analog/Digitalwandler „MCP3301“ gemessen und an den µC weitergegeben. Der MCP1525 ist ein Spannungswandler, der eine Referenzspannung von 2,5V zur Verfügung stellt.
Die 230VAC Spannung wird mit einem Trafo auf 6VAC transformiert und über einen Spannungsteiler mit dem Analog/Digitalwandler „MCP3301“ gemessen.
Hier die Platine mit Arduino und 10 A/D-Wandlern
Der aktuelle Stand ist, dass die Leistung ohmscher Verbraucher problemlos gemessen werden kann. Bei induktiven und kapazitiven Verbrauchern stimmen die Werte nicht.
Und genau hier benötige ich Unterstützung aus dem Forum. Vielleicht kann mir jemand sagen wo der Fehler ist, ODER wie ich den Fehler einkreisen kann. Ich bin der Meinung, dass das Messverfahren für alle Verbraucher richtig ist. Also muss hardwaremäßig ein Problem / Fehler vorliegen um induktive / kapazitive Lasten zu messen.
Eine Idee ist, dass durch den Trafo für die Spannungsmessung eine Phasenverschiebung entsteht. Nun wäre die Möglichkeit, diese Phasenverschiebung softwaremäßig zu korregieren.
Als Versuch habe ich mir mal alle Strom und Spannungswerte pro Halbwelle einzeln ausgeben lassen und in Excel kopiert. Eine Spalte Strom und eine Spalte Spannung. Nun habe ich die Stromwerte soweit verschoben, dass die errechnete Leistung passt. Leider kann ich nicht sagen, dass ich die Stromwerte IMMER um 5 Werte verschieben muss, damit die Leistung passt, sondern es sind auch mal z.B. 10. -> so kann ich keinen Korrekturfaktor festlegen.
Natürlich werden Strom und Spannung NICHT 100%ig gleichzeitig gemessen sondern erst der Strom und 30 uS später die Spannung. Das sollte aber nicht so ins Gewicht fallen, da bei 209 Messungen je Vollwelle nur alle 95,7uS gemessen wird.
Wenn ich Strom und Spannung auf dem Oszilloskop anzeige, stelle ich sogar bei der 60W Glühlampe eine Phasenverschiebung fest. In etwa 22° was einem CosPhi von 0,92 entspricht. Oszilloskop natürlich hinter der eben beschriebenen Hardware(Trafo, Stromwandler…)
In der Messung sind 2 Spulen eingebaut(Trafo für Spannungsmessung und der Strommesswandler). Kann dadurch eine weitere Verschiebung stattfinden? Dann wäre es vielleicht möglich einen Korrekturfaktor einzurechnen…?
Auch wäre es eine Möglichkeit, dass durch Sättigungseffekte des Trafokerns der sinusförmige Verlauf (oder auch ein schon netzseitig etwas verformter Sinus) verfälscht auf die Sekundärseite abgebildet wird.
Das könnte man umgehen, wenn man den Trafo durch ein Kondensatornetzteil ersetzt - ist allerdings etwas aufwändiger, da einiges durch Optokoppler galvanisch getrennt werden muss...
Bitte Vorschläge um den Fehler einzugrenzen...
Hier noch der Schaltplan in Eagle
eagleSchaltplan.zip
und natürlich das Programm für den Arduino:
LeistMess_L2.zip
Gruß, stfan
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