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Forum: Analoge Elektronik und Schaltungstechnik Netzspannung und Strom messen und in ein 0-10V DC signal wandeln


Autor: Jan Paulini (snoozer)
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hallo,

ich hab mal versucht mit der suche weiterzukommen und bin auf diesen 
beitrag gestossen:

Beitrag "Netzspannung messen aber wie?"

mir ist das zu gefaehrlich ohne galvanische trennung zu arbeiten und 
suche daher eine bessere loesung. das generelle problem das ich habe is 
das ich KEINE hohen sampling raten realisieren kann da mein A/D wandler 
am I2C bus haengt und ich auf den PCF 8591 angewiesen bin. die schaltung 
fuer den A/D wandler ist hier zu finden:

http://www.horter.de/i2c/i2c-analog-u/analog-u_1.html

ich muss daher einen messgleichrichter verwenden der eine 
ausgansspannung proportional zum effektivwert eingangsspannung liefert. 
eine berechnung im computer/controller ist ausgeschlossen. kann mich 
jemand in die richtige richtung weisen ? hat jemand einen link mit einer 
schaltung die dafuer in frage kommt ?

zur strommessung habe ich zwei ansaetze gefunden hier im forum. der eine 
it mit dem LTS25-NP messwandler der die elektronik integriert hat und 
der andere mit einem hallsensor TLE4990. mir gefaellt die hallsensor 
loesung besser weil ich nicht auf einen leiterdurchmesser von weniger 
als 3.5 mm beschraenkt bin. mir ist noch nicht ganz klar was beide nun 
liefern, ist das eine DC spannung proportional zum effektivwert des 
stroms.

ich will vermeiden eine  schaltung bauen zu muessen mit 
operationsverstaerkern und platinen selber machen usw. wenn jemand fuer 
die problemstellung fertige module kennt bin ich dankbar fuer einen 
hinweis. einzige bedingung ist das ich die an den 0-10V eingang des A/D 
wandlers anschliessen kann.

gruss
Jan

Autor: Michael Lenz (hochbett)
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Hallo Jan,

wenn ich Dich richtig verstanden habe, suchst Du ein fertiges Gerät, das 
Strom messen kann und eine zum Strom proportionale Ausgangsspannung von 
0-10V liefert.

Vielleicht hilft ja das:
http://www.reichelt.de/?;ACTION=3;LA=4;GROUP=D15;G...

zusammen mit einem Multimeter, das eine Schnittstelle zum PC hat.

Operationsverstärker bei Meßaufgaben auszuschließen ergibt keinen Sinn.


Gruß,
 Michael

Autor: Lothar Miller (lkmiller) (Moderator) Benutzerseite
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Wenn du Netzspannung und -strom messen willst, dann könntest du evtl. 
sogar die Leistung (P=U*I) daraus berechnen wollen?

Dieser Wert wird dann allerdings nur bei rein ohmschen Verbrauchern 
(Lampen, Heizelementen) stimmen. Bei induktiven (Motor, 
Leuchtstofflampen) oder kapazitiven Verbrauchern oder gar 
Schaltnetzteilen wirst du mit dem Ansatz keine sinnvollen Werte 
erhalten.


> ... proportional zum effektivwert eingangsspannung ...
Dazu müsstest du die Spannung und den Strom zeitgleich und mit hoher 
Abtastrate messen und miteinander zum Effektivwert verrechnen.

Autor: Michael (Gast)
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>Dazu müsstest du die Spannung und den Strom zeitgleich und mit hoher
>Abtastrate messen und miteinander zum Effektivwert verrechnen.

Strom und Spannung gleichzeitig messen ist ja noch OK aber *miteinander 
zum Effektivwert verrechnen*...öhm, 11 Ohm, Ägypten?

>Operationsverstärker bei Meßaufgaben auszuschließen ergibt keinen Sinn.

Ich denke mal er schließt alles aus wo er selbst eine Schaltung 
zusammenbauen muss/soll, die OPs waren nur ein Beispiel. Er schrieb ja, 
dass ihm ein fertiges Modul am liebsten wäre und da dürfen dann 
sicherlich OPs drauf sein ;)

Autor: Jan Paulini (snoozer)
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hallo,

michael, du hast es erfasst. ich bin sehr wenig bewandert was elektronik 
angeht und meine praktische loeterfahrung recht hoffentlich um den A/D 
wandler zusammen zu bauen. ein modul wuerde perfekt sein, eine einfache 
schaltung evtl. auch noch. ich koennte mir vorstellen das es sowas schon 
fertig geben muesste da es vermutlich in der energietechning eine 
haeufig vorkommende anwendung ist. wenn sowas irgendwo verbaut ist, z.B. 
in einem "enegriemessadapter" fuer die steckdose koennte ich mir auch 
vorstellen so einen zu kaufen und zu "modifizieren" und die signale zu 
bekommen die ich brauche. ich vermute nur das in so einem adapter nich 
vie mit galvanischer trennung ist.

lothar, ich werde keine hohen sampling raten erreichen koennen auf dem 
I2C bus um eine sinnvolle grundlage zu haben werte aus dem verlauf der 
sinus (oder auch nicht sinus) spannung und strom herauszurechnen. 
ausserdem ist das system zur auswertung recht schwachbruestig (266MHz 
CPU) und das linux das ich einsetze ist kein echtzeit linux. wenn ich 
effektivwerde der spannung und strom darstellen kann ist das genug. zur 
darstellung verwende ich uebrigens rrdtool und da verlieren sich sowieso 
kleine spitzen und taeler weil ich nur alle 5 minuten einen wert zu 
datenbank hinzufuege.

Jan

Autor: Lothar Miller (lkmiller) (Moderator) Benutzerseite
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Michael wrote:
> Strom und Spannung gleichzeitig messen ist ja noch OK aber *miteinander
> zum Effektivwert verrechnen*...öhm, 11 Ohm, Ägypten?
Wenn du nur Spannung misst (und sei es auch der Effektivwert), dann hast 
du die Spannung. Wenn du den Strom misst hast du den Strom.
Wenn du beides (ohne Phasenbezug) miteinander multiplizierst hast du die 
Scheinleistung.

Erst wenn du die Phase mit dazunimmst gibts die Wirkleistung 
(Effektivleistung). Und nur die macht Bauteile warm und wird mit dem 
E-Werk abgerechnet ;-)

Autor: Jan Paulini (snoozer)
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Michael Lenz wrote:
> Hallo Jan,
>
> wenn ich Dich richtig verstanden habe, suchst Du ein fertiges Gerät, das
> Strom messen kann und eine zum Strom proportionale Ausgangsspannung von
> 0-10V liefert.
>
> Vielleicht hilft ja das:
> 
http://www.reichelt.de/?;ACTION=3;LA=4;GROUP=D15;G...

dann hab ich immernoch AC und immernoch einen strom keine spannung die 
ich dem ADC fuettern kann.

> zusammen mit einem Multimeter, das eine Schnittstelle zum PC hat.

hab so ein multimeter, ist aber wenig praktikabel weil ich das 
vermutlich nicht sinvoll dauerhaft in meiner hauptverteilung verbauen 
kann.

> Operationsverstärker bei Meßaufgaben auszuschließen ergibt keinen Sinn.

schiesse das keinesfalls aus das ein operationsverstaerker sein muss, 
ich suche nur eine loesung die meinen faehigkeiten entspricht. deshalb 
habe ich paralell zu dieser anfrage hier auch im web nach messadaptern 
gesucht die es fuer SPS steuerungen mit analogeingang geben muesste zu 
finden. leider bisher ohne erfolg.

>
>
> Gruß,
>  Michael

danke michael

Autor: Gast2 (Gast)
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>ich suche nur eine loesung die meinen faehigkeiten entspricht. deshalb
>habe ich paralell zu dieser anfrage hier auch im web nach messadaptern
>gesucht die es fuer SPS steuerungen mit analogeingang geben muesste zu
>finden. leider bisher ohne erfolg.

Das liegt sicher daran, dass in dem Umfeld niemand mit der Messung der 
SCHEINleistung etwas anfangen kann, bzw zufrieden ist. Fuer etwas 
anspruchsvollere Messungen schau Dir mal die Module von SOCOMEC an.

http://www.socomec.com/Jahia/site/Socomec/lang/de/...
http://www.socomec.com/Jahia/site/Socomec/lang/de/...

Die messen dreiphasig und haben steckbare Schnittstellen fuer analoge 
Ausgangssignale.

Gast2

Autor: Jan Paulini (snoozer)
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das sieht gut aus "gast2", nur hab ich dann das problem das ich ein 
RS485 interface brauche und auch noch software die mit dem geraet 
kommunizieren kann. ich hab den I2C bus gewaehlt weil ich das mit einem 
embedded computer machen kann den ich im 10er pack hier habe UND ich hab 
die werte aus den adc's einfach im sysfilesystem und kann die ohne 
weiteres via SNMP auswerten.

ich hier was gefunden was evtl. mein problem ganz loest:

http://www.hobut.co.uk/transducers.htm

ich versuch mal mehr darueber in erfahrung zu bringen.

Jan

Autor: Sebastian W. (mrhack)
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Solche Wandler gibts auch von LEM, die über den Hall-Effect Strom messen 
und in einem Analog-Wert ausgibt. Jedoch müsstest du dir die Anschlüsse 
hierfür selbst anbauen.

http://www.lem.com/hq/de/component/option,com_cata...

Gruß
 Sebastian

Autor: Michael (Gast)
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>Wenn du nur Spannung misst (und sei es auch der Effektivwert), dann hast
>du die Spannung. Wenn du den Strom misst hast du den Strom.
>Wenn du beides (ohne Phasenbezug) miteinander multiplizierst hast du die
>Scheinleistung.
>
>Erst wenn du die Phase mit dazunimmst gibts die Wirkleistung
>(Effektivleistung). Und nur die macht Bauteile warm und wird mit dem
>E-Werk abgerechnet ;-)

Ach so meinste das (die Effektiv*leistung*). Ich hatte mich gefragt 
warum man Strom und Spannung brauchen sollte um den Effektiv*wert* der 
jeweiligen Größe ausrechnen zu können ;). Klar, für die Leistung braucht 
man beide Signalverläufe und ihren Zusammenhang.

Autor: Jan Paulini (snoozer)
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okay leute,

ich hab jetzt sogar "vor der haustuer" gefunden was ich suche. weigel 
messumformer A1U 2.3 5A 0-10V:

http://www1.conrad.de/scripts/wgate/zcop_b2c/?~tem...

das uebersteigt preislich etwas was ich dachte investieren zu muessen 
aber ich kann wohl nich alles haben fuer wenig geld. wenn jemand evtl. 
doch noch eine (einfache) bausatz-loesung kennt bin ich dennoch sehr 
dankbar fuer jede information. wichtig is nur das ich keine platinen 
selber herstellen muss und ich keine SMD bauteile verbauen muss. beides 
entspricht nicht meinen bescheidenen faehigkeiten.

danke soweit
Jan

Autor: Jan Paulini (snoozer)
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sorry, der link oben funktioniert nich, hier die conrad artikelnummer:

122788-62

gruss
Jan

Autor: Michael (Gast)
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Versuch mal in Google nach weiteren Messumformern zu schaun, vielleicht 
findest du noch etwas, das noch preiswerter ist. Der Messumformer von 
dir da oben ist zwar auch geeignet aber der kann auch richtig Leistung 
wenn ich das recht überflogen habe, du willst aber ja nur die Spannung 
quasi messen. Eine weitere Idee könnte auch sein ein Multimeter mit 
serieller Schnittstelle entsprechend umzubauen sofern du dir sowas 
zutraust (Lernfähig ist von Natur aus erstmal jeder ;)).

Autor: Jan Paulini (snoozer)
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danke michael,

ich hab einigen distributoren und herstellen email geschickt um preise 
zu erfahren. ich will das gerne in einem schoenen gehaeuse und sauber in 
der HV haben. mit dem messgeraet umbauen haette ich kein problem und das 
koennte auch in ein gehaeuse, ich bezweifle nur die dauerhafte 
haltbarkeit eines messgeraetes das weniger als die oben genannten 
messumformer kostet UND viel wichtiger, ich habe nur einen I2C bus. ich 
verzichte bewusst auf RS232 weil ich mit einem kleinen embedded system 
auskommen will. hier bei mir soll das auch nur ne generalprobe werden. 
das langfristige ziel ist eine stromversorgung einer insel in irland 
fern zu ueberwachen mit wind-, solarenergie und einem 230V diesel 
generator. da will ich schon was "schoenes" haben.

gruss
Jan

nachtrag: ich hatte nur nach AC spannungsmessung gefragt weil ich mit 
einem shunt auch den strom ueber die spannung messen kann. und der DC 
teil mit wind und solar sollte sich einfach ueber spannungsteiler 
realisieren lassen.

Autor: Michael (Gast)
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Naja, so ein Multimeter hält schon ein paar Jahre, ich hab hier auch 
noch mein erstes, dürfte so 15 Jahre alt sein, und es geht immer noch. 
Das mit dem RS232 hab ich oben nicht richtig gelesen, dachte du hättest 
RS232 und I2C zu Verfügung. However, schau auf jeden Fall mal nach 
Messumformer mit weniger Leistung, dich interessiert ja nur die 
Spannung, oder?

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