Projekt vorgestellt: Strommessung im Haushalt bis 30A mit Arduino

[White_Fox]

Da hab ich dich doch ganz vergessen, influencer...

hiho

mal wieder eine naive nachfrage:
betrifft das 'gleichzeitig messen' problem.
es ist doch anzunehmen das die spannung konstant bleibt, oder ?
wuerde es da nicht reichen die spannung einmal auszumessen, die frequenz mit dem takt des arduino abzugleichen um anschliessend aus der ermittelten kurve die zeitgleichen spannungswerte zu den gemessenen stromwerten 'vorherzusagen' statt zu versuchen die gleichzeitig zu messen ?
bzw. wie 'konstant' ist die netzspannung aus Eurer erfahrung ? wuerde es reichen die z.b. alle 1min neu nachzumessen ?

Außer bei Sonderfällen (z.B. Sicherung schaltet ab) kannst du die Spannung als konstant annehmen. Die ist in Frequenz und Amplitude sehr konstant, alle 10min einmal messen würde mehr als ausreichen.

Zu dieser Idee hatte ich auch schon etwas geschrieben. Ich habe es dann allerdings wieder verworfen, weil du trotzdem noch eine zeitliche Referenz wie z.B. den Spannungsnulldurchgang brauchst. Anders bekommst du die Phasenverschiebung nicht. Und wenn du den AD-Wandler da raushalten willst brauchst du eine andere Form von "Startsignal". Z.B. einen Differenzverstärker, den du binär auswertest (auf Flankenwechsel triggern).

[influencer]

Zu dieser Idee hatte ich auch schon etwas geschrieben. Ich habe es dann allerdings wieder verworfen, weil du trotzdem noch eine zeitliche Referenz wie z.B. den Spannungsnulldurchgang brauchst. Anders bekommst du die Phasenverschiebung nicht.

auf 'zeitliche referenz' bezog sich das 'mit dem takt des arduino abzugleichen', was es dafuer braucht (wovon ich eine keine ahnung habe!) eine hochaufloesende clock auf dem arduino, z.b. sowas wie clock-counter (clocks since running).
dann koennte man (nach ermittlung der 0-durchgaenge) eine spannungskurve im ram konstruieren die mir zu jedem clock-zeitpunkt die spannung vorhersagt die da jetzt gemessen wuerde (wenn sich die spannung seit ermittlung der kurve nicht geaendert hat).
wenn man jetzt einen strom misst und dazu den dann gueltigen clock-count mitspeichert, kann man aus der spannungsvorhersage (aufgrund der periodizitaet) die zu diesem clockcount (modulo clockcounts/periode) vorhandene spannung raten und haette dann spannung und strom zum exakt gleichen zeitpunkt (so 'gleich' wie in den grenzen der clock und der abtastrate der spannung mgl).

die spannung sollte man wohl immernoch periodisch vor/nach den stroemen mitmessen. und sobald der gemessene wert zu sehr vom erwarteten (aus der aufgezeichneten kurve von davor) abweicht, muesste spannung neu vermessen / vorhersagekurve neu bestimmt werden.

[White_Fox]

Das kann man theoretisch machen.
Praktisch würde ich aber eher schätzen, daß du dir damit größere Fehler in die Messung ziehst als wenn du einfach Strom und Spannung parallel mißt. Wie ich vorher schon schrieb-der Fehler, den du bei 50Hz machst, kannst du vernachlässigen.

[Klebwax]

Das kann man theoretisch machen.
Praktisch würde ich aber eher schätzen, daß du dir damit größere Fehler in die Messung ziehst als wenn du einfach Strom und Spannung parallel mißt. Wie ich vorher schon schrieb-der Fehler, den du bei 50Hz machst, kannst du vernachlässigen.

Das sehe ich auch so. Wenn aber entweder der Trafo zur Spannungsmessung oder der Stromtrafo die Phase schiebt, muß man das korrigieren. Oben ist beschrieben, daß bei einer ohmschen Last (Glühbirne) auf dem Scope eine Phasenverschiebung von ca. 22° zu sehen ist. Dies ist sicher nicht real, das kann nur aus der Messschaltung kommen. Das korrigiert man, indem man Strom und Spannung ca. 1,2ms nacheinander misst.

MfG Klebwax

[avr_racer]

Das sehe ich auch so. Wenn aber entweder der Trafo zur Spannungsmessung oder der Stromtrafo die Phase schiebt, muß man das korrigieren. Oben ist beschrieben, daß bei einer ohmschen Last (Glühbirne) auf dem Scope eine Phasenverschiebung von ca. 22° zu sehen ist. Dies ist sicher nicht real, das kann nur aus der Messschaltung kommen. Das korrigiert man, indem man Strom und Spannung ca. 1,2ms nacheinander misst.

MfG Klebwax

Habe mir nochmal die Auszüge der Stromlaufpläne angeschaut + Datenblatt ZMCT118F schwierig da verlässliche Infos zu finden...

http://www.zeming-e.com/English/prodviewtype5-290.html echt mau das Datenblatt zu mal hier bei 5A pri. ein Winkel von <=15° bei 50Ohm der Alpha-Variante und <=60° der Beta-Variante möglich sind und keine Aussage über das Verhalten sekundärseitig bei 30A pri. Somit würde ich mal mit den Widerständen experimentieren ohne weitere Beschaltung also nur Messpule und Widerstand + Oszi unter Glühlampenlast wie sich der Phasenwinkel ändert.

Hast du die A oder B-Variante falls Aufdruck vorhanden ?

Ich habe 3 Verbraucher zum testen:
1. eine alte Glühlampe mit der Aufschrift 60W
2. eine alte Leuchtstofflampe 36W mit konventionellem Vorschaltgerät und Starter
3. meine Waschmaschine(mit "Frequenzumrichter")

Die Glühlampe habe ich zum Vergleich mit dem Oszi gemessen; natürlich gleiche Messwandler wie in der Arduinomessung, d.h. Spannungsmessung mit Trafo und Strommessung mit Stromwandler.
Dann habe ich die Werte für je 20mS in Excel exportiert.

2_Leistungsmessung.zip

Vielen Dank für das einstellen der Daten. Bei der Leuchtstoffröhre würde es bei einen Datensatz passen danach verschiebt sich es weiter nach hinten...

Mal ein weitere Frage zu der Eingangsbeschaltung des ADC und der Strommessspule hast du dir das so ausgedacht oder gabs da eine verlässliche Quelle ?

Das wundert mich nicht wirklich. Die meissten Verbraucher im Haushalt sind heutzutage nicht mehr rein ohmisch. Schaltnetzteile, elektronische Vorschaltgeräte, eigentlich alle Netzteile mit Gleichspannungszwischenkreis ziehen Strom nur im Spannungsmaximum. Das flacht die Spannung in der Spitze ab. Alle Phasenanschnittsteuerungen ziehen keinen Strom am Anfang einer Halbwelle, da ist dann die Spannung höher. Ob das die wirkliche Erlärung ist, weiß ich aber nicht.

Bei den 36W der Leuchtstoffröhre hätte ich eher ein Problem. Das wird, genauso wie deren Helligkeit, von der Temperatur im inneren der Röhre abhängen. Und bei einem Frequenzumrichter hätte noch größere Probleme.

Kannst du mal die Kurven von den beiden zeigen?

MfG Klebwax

Das mit den Gleichspannungszwischkreis... es hängt immer davon ab wie stark der Zwischkreis entladen wird wo dann die neue Welle die Spannung des ZWK übersteigt. Das gute daran ist das Umrichter dieser Bauart zum Netz fast mit cos PHI 0,97-0,99 betrachtet werden können. Gibt ne neue EU-Norm/Verordnung ab wann Steurerungen Pflicht sind https://www.js-technik.de/die-wirkun...en-ie1/ie2/ie3
Schaltnetzteile haben getaktete Primärspulen zu 90% und eine aktive PFC.

Phasenanschnitt ist ja dann aber immer noch in Phase mit Strom und Spannungen, dass was reinballert ist genau das Knallharte Einschaltmoment was zu Problemen führt..

Wietere Kruven sind auch in der gleichen Tabelle enthalten

[stfan1409]

Hast du die A oder B-Variante falls Aufdruck vorhanden ?

es ist ein "B" aufgedruckt

Mal ein weitere Frage zu der Eingangsbeschaltung des ADC und der Strommessspule hast du dir das so ausgedacht oder gabs da eine verlässliche Quelle ?

Der größte Teil davon ist aus dem Datenblatt von dem MCP3301. Im Datenblatt vom Stromwandler ist ein 50 Ohm Widerstand angegeben, ich habe daraus den 56 Ohm Widerstand gemacht.

[avr_racer]

es ist ein "B" aufgedruckt

bääämmmm also sind bis zu 60° Phasenschiebung nur durch die Spule möglich siehe Link somit sind 22° nicht unrealistisch
http://www.zeming-e.com/English/prodviewtype5-290.html

Der größte Teil davon ist aus dem Datenblatt von dem MCP3301. Im Datenblatt vom Stromwandler ist ein 50 Ohm Widerstand angegeben, ich habe daraus den 56 Ohm Widerstand gemacht.

Mir gehts darum warum die Stromquelle ohne Mittelspeisung dierekt so angeschloßen werden kann. Im DB wirds trotzdem mit einer Mittelspeisung gemacht.
Dein Glück ist bei -70bits sind das immer noch mehr als -0,3V ca -0,021V was in der Toleranz von -0,3 <- GND <-> VCC -> +0,3V ist
Kannst du mir mal eine Seitenzahl geben ?

Zum Widerstand ja gut 50 Ohm fällt ein wenig aus der Reihe... mit 2x 100Ohm parallel hast du dann auch 50 Ohm

Autor: Frank K. (fchk)
Datum: 03.11.2014 08:29

https://www.mikrocontroller.net/topic/348723

Das was du suchst ?

[stfan1409]

Ich habe 3 Verbraucher zum testen:
1. eine alte Glühlampe mit der Aufschrift 60W
2. eine alte Leuchtstofflampe 36W mit konventionellem Vorschaltgerät und Starter
3. meine Waschmaschine(mit "Frequenzumrichter")

Die Glühlampe habe ich zum Vergleich mit dem Oszi gemessen; natürlich gleiche Messwandler wie in der Arduinomessung, d.h. Spannungsmessung mit Trafo und Strommessung mit Stromwandler.
Dann habe ich die Werte für je 20mS in Excel exportiert.

2_Leistungsmessung.zip

[Klebwax]

Sehr schöne Daten.

Ich hab da mal rein geschaut. Die Spannung geht so bei Messung 78 durch Null, der Strom bei Messung 92. Die Physik verlangt aber bei einer ohmschen Last (Glühbirne), daß das gleichzeitig passiert. Ich würde das so korrigieren: der Spannungswert der Messung 78 wird mit dem Stromwert der Messung 92 multipliziert, der von 79 mit 93 usw. Damit wird der Phasenfehler, den die Messaufnehmer haben, ausgeglichen. In der Praxis braucht man einen Buffer von 14 Messwerten um die Verzögerung live mitzurechnen.

MfG Klebwax

P.S. Was mir noch einfällt, der Stromtrafo braucht einen Bürdewiderstand. Und dem Spannungstrafo würd ich auch einen Lastwiderstand spendieren, der ein paar Milliampere fließen läßt.

[stfan1409]

Also ich finde die Kurven nicht so schön sinusförmig, besonders die Spannungskurve....
Die Werte kann man ja problemlos verschieben, aber die errechnete Leistung stimmt nur bei der Glühlampe. Bei Leuchtstofflampe und Waschmaschine nicht. Durch verschieben von Strom und Spannung in Excel gehts, aber ich muss bei der Leuchtstofflampe anders verschieben, als bei der Waschmaschine....?

Ps. die beiden Widerstände sind vorhanden.