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Forum: Analoge Elektronik und Schaltungstechnik Leitungsmessung für Wechselstrom mit Phasenverschiebung


Autor: Hardy (Gast)
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Hallo,

ich möchte die wirkliche Leistungsaufnahme eines Verbrauchers mit einem 
Mikrokontroller messen.

Hat jemand eine Schaltung und Softwarevorlage für mich?

Hardy

Autor: Gim (Gast)
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Hallo Hardy,
Wirkleistung, wa? - Naja, kommt ganz auf die Gegebenheiten an, wuerde 
ich denken. (Spannungsbereich? Strom~? Sinusfoermige Spannung oder z.B. 
Sägezahn? oder angeschnittener Sinus? Frequenz?)
Sicher weisst Du, dass der Mikrocontroller (welchen nimmst Du denn?) mit 
seinem (eventuell vorhandenen) ADC nur positive Gleichspannungen in 
einem begrenzten Bereich messen kann.
Zum messen von Wechselspannungen und ~strömen musst Du Dir was einfallen 
lassen, dazu gibt es verschiedene Ansätze.
Je nach Leistungsfähigkeit deines Controllers kannst Du die Messungen 
und Berechnungen selbst vornehmen. Ein anderer Ansatz wäre, einen 
Mess-IC zu benutzen, vielleicht auch einen, der Dir gleich die Leistung 
(Schein-, Blind-, Wirk~) ausrechnet und via Schnittstelle Deinem 
Controller zur Verfuegung stellt. Schau Dir mal 
http://www.analog.com/en/analog-to-digital-convert... 
an, vielleicht wäre das etwas? Sonst musst Du Dir ausserdem Gedanken 
machen, wie Du den Strom mißt: uebers Magnetfeld oder Shunt - Achte 
dabei auf die Potentiale und denke ueber eine Potentialtrennung nach ... 
naja, also, es geht schon irgendwie, aber ein paar Gedanken muss man sic 
schon machen.
Gim

Autor: Peter R. (pnu)
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Da gibt es eine application note AN 465 von atmel zu dem Thema power 
meter. Da bildet der Kontroller aus einigen tausend samples je Sekunde 
der momentanen Leistung den Mittelwert, macht also echte 
Wirkleistungsmessung.

Autor: Hardy Flor (hflor)
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Vielen Dank für den Link.

Es geht um eine "normal" Leistungsmessung bei 230V von (hoffentlich) 1 
bis 3700W.

Hardy

Autor: Hardy Flor (hflor)
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Hallo,

nachdem ich mir diverse Dokumente zu den ADE77..-Schaltkreisen angesehen 
habe, weiß ich nicht mehr welchen ich nehmen soll.

Ist die Strommessung mit einem Hall-Sensor besser als Stromwandler?

Wenn ich bei einem Stromwandler durch die Öffnung 2 Runden der zu 
messenden Leitung lege und dann mit einem Relais die eine Windung 
kurzschließe (Bereichsumschaltung) was passiert dann mit meinem 
Messwert? Welcher Strom fließt dann in der einen Windung?

Ist diese Messbereichsumschaltung vollkommener sinnlos?

Hardy

Autor: Peter R. (pnu)
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Diese Meßbereichsumschaltung geht nicht. Die kurzgeschlossene Windung 
ist ja mit der noch aktiven Windung magnetisch verkoppelt.

Der Strom in der kurzgeschlossenen Windung würde beim idealen Trafo 
genau so groß wie der in der nicht kurzgeschlossenen Windung, für die 
Messwicklung ist gar kein Fluss mehr vorhanden.

Real ergibt sich keine Umschaltung von 1 : 2 sondern ein zufälliger 
Faktor im Bereich zwischen etwa 1:5 und 1:25, je nach Widerstands- und 
Streuverhalten der Trafodrähte also nicht exakt durch das 
Windungsverhältis bestimmt.

Hallsensoren haben galvanische Verbindung zwischen Stromkreis und 
Messkreis. Das ist ein entscheidender Nachteil.
Ihr Vorteil ist, dass sie auch  DC umwandeln können.

Der Stromwandler bietet galvanische Trennung, ist aber von der 
Dimensionierung sehr heikel. Einen genau arbeitenden Stromwandler 
hinzubringen ist nicht einfach. Ein weiterer Vorteil des Stromwandlers 
ist, dass er extreme Stromspitzen, wie im Fehlerfall, ohne Zerstörung 
verträgt.

Autor: Kevin K. (nemon) Benutzerseite
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Peter R. schrieb:
> Hallsensoren haben galvanische Verbindung zwischen Stromkreis und
> Messkreis. Das ist ein entscheidender Nachteil.
> Ihr Vorteil ist, dass sie auch  DC umwandeln können.

Stromsensoren, die auf dem Halleffekt basieren, können durchaus auch 
galvanische Trennung bieten: 
http://www.contractelectronica.ru/files/124/CSNP661.pdf

Autor: Ben ___ (burning_silicon)
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du kannst eine bereichsumschaltung mit zwei wicklungen/windungen machen, 
allerdings muß die unbenutzte offen bleiben. abgleichen bzw. eichen mußt 
die beiden bereiche natürlich getrennt.

Autor: Hardy Flor (hflor)
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Hallo,

vielen Dank für die Antworten. Die Bereichsumschaltung werde ich also 
erst mal weglassen. Mal sehen wie schnell die Schaltkreise eine 
Umprogrammierung der Verstärkung zulassen.

Doch welcher dieser vielen ADE-ICs ist denn nun ein aktueller? Ich habe 
in den Datenblätter kaum unterschiede der einzelnen Modelle gefunden.

Ich möchte ein paar Leistungmesser 1phasig und ein paar 3phasig 
aufbauen, ist da die Auswahl ADE7753 und ADE7754 die richtige Wahl?


Als Hall-Sensoren werde ich mal folgende bestellen:

http://www.mercateo.com/p/115-644501/ACS750LCA_050...
http://www.lem.com/hq/en/component/option,com_cata...

für die Strom-Übertrager werde ich mal folgenden Testen:

http://www.mercateo.com/p/108A-537%282d%294485/Str...

Hardy

Autor: Ralf K. (ralf82k)
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Den ACS750 kannst total vergessen.
Mit Temperaturgang bis 13% ungenau...
Wenn Lem, dann den hier:

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

Ist was genauer, Nachteil bipolare Spannungsversorgung und 
Ausgangsignal.

Da du eh die Spannnung messen mußt ist die ganvanische Trennung etwas 
sinnlos. Ich würde zur Strommessung einen Shunt nehmen. Ist am genausten 
und du hast keine Offset- bzw. Linearitätsprobleme, welche die ganzen 
Stromsensoren auf Halleffektbasis haben.

Ralf

Autor: Kevin K. (nemon) Benutzerseite
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Ben _ schrieb:
> eichen mußt

Nur ein ganz kurzer Einschub: schau dir mal den Unterschied zwischen 
Eichung und Kalibrierung an.

Autor: Hardy Flor (hflor)
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Hallo Ralf,

> Ich würde zur Strommessung einen Shunt nehmen. Ist am genausten
> und du hast keine Offset- bzw. Linearitätsprobleme, welche die ganzen
> Stromsensoren auf Halleffektbasis haben.

ich möchte ungern die N-Leitung zur Messung benutzen, bei der 3phasigen 
Ausführung wird es sowieso unmöglich mit einem Shunt zu messen.

Hardy

Autor: Ralf K. (ralf82k)
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Ok, hast recht. An drei Phasen habe ich nicht gedacht. Dann würd ich dem 
Lem nehmen...

Autor: Jürgen Hems (misteret)
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Hardy Flor schrieb:
> Hallo Ralf,
>
>> Ich würde zur Strommessung einen Shunt nehmen. Ist am genausten
>> und du hast keine Offset- bzw. Linearitätsprobleme, welche die ganzen
>> Stromsensoren auf Halleffektbasis haben.
>
> ich möchte ungern die N-Leitung zur Messung benutzen, bei der 3phasigen
> Ausführung wird es sowieso unmöglich mit einem Shunt zu messen.
>
> Hardy

Das verstehe ich jetzt nicht. Kann man dann nicht einfach drei 
Shunt-Widerstände, für jede Phase einen verwenden?

Braucht man für die dreiphasige Messung dann nicht auch drei 
Hallwandler?

Autor: Hardy Flor (hflor)
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Hallo Jürgen,

> Das verstehe ich jetzt nicht. Kann man dann nicht einfach drei
> Shunt-Widerstände, für jede Phase einen verwenden?

Die 400V zwischen den Phasen vertragen sich nicht so gut mit der 
Auswerteelektronik.
Der Schaltkreis zur 3phasigen Leistungsmessung geht einfach nicht mit 
Shunts.
Bei der einphasigen Messung müßte die Schaltung auch isoliert werden, 
was wieder 3 Stromversorgungen bedeuten würde.

Hardy

Autor: power (Gast)
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sorry, habe mir nicht alles durch gelesen.

Hat jemand schon mal dass hier ausprobiert, "Power Measurement 
Application":
www.home.agilent.com/agilent/product.jspx?cc=DE&lc=ger&nid=-35491.753493 
&pageMode=OV

Würde mich interessieren wie die Erfahrungen sind.

Heute war ein Vertiebler von Tek bei uns im Haus, der sagte mir, dass 
deren
Oszi Serie das kann:
www.elektroniknet.de/messen-testen/technik-know-how/messgeraete/article/ 
75160/0/Netzteil-Analyse_mit_dem_Scope/.

Wir haben aber ein neues Agilent im Hause, daher habe ich jetzt mal ein 
bisschen recherchiert.

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