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Forum: Mikrocontroller und Digitale Elektronik Phasenwinkelmessung


Autor: Michael (Gast)
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Morgen ich habe super große probleme und zwar möchte ich den 
Phasenwinkel am Netz messen. Dazu soll ein Mikrokontroller verwendet 
werden.
Die Spannung und der Strom wurden galvanisch getrennt, also keine 
Gefahr.
Nutze einen 16bit Controller und nutze die Input Capture Unit des µC.
Noch zur erklärung durch die Nulldurchgänge von Spannung und Strom 
werden durch eine Komparatorschaltung Rechtecksignale erzeugt die ich 
auf den ICU eingang lege.
Jetzt mist das Ding aber nur Schrott. Gibt es Erfahrungen mit soetwas 
bei euch oder vorschläge wie man es anders machen kann?
Dank für jede Hilfe.
Controller ist ein Fujitsu. Ähnich 8051.

Autor: Sonic (Gast)
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Beim Input-Capture-Interrupt musst du den Timer beim Start der Messung 
auf '0' setzen, der macht das nicht von alleine. Beim Ende der Messung 
dann einfach den Zählerstand auslesen. Wenn der Timer nicht übergelaufen 
ist (korrekter Teilerfaktor), dann sollte auch ein Vernünftiges Ergebnis 
'rauskommen. Hast du schon mit dem Oszi kontrolliert ob die Spannungen 
OK sind?

Autor: Sonic (Gast)
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Ach so, da fällt mir ein: willst du an einem Generator oder einem Motor 
messen? Beim Generator ist das nicht so einfach, da der cos-phi positiv 
und negativ werden kann (Rückleistung). Dann wäre eine Messung über 2 
Perioden erforderlich. Ansonsten ist es einfacher mit 2 Interrupts zu 
arbeiten, um den Nulldurchgang der Spannung erkennen zu können (wird ja 
als Referenz benötigt).

Autor: Michael (Gast)
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Also gemessen werden soll an einem Generator.
Habe den Free running timer auf eine Zeit von 1,33µs eigestellt. Macht 
bei 16bit 85ms durchlaufzeit.
Ja aber die ICU macht doch nichts anderes als mit den Interrupts die 
Timerwerte zu speichern. Oder?
Auf jeden Fall kommt viel Müll dabei rum und ich weiß nicht woweg.
Habe mir mit dem Oska die Rechtecksignale angeschaut. Sind sauber bis 
auf ein Rauschen von ca. 50mV peak zwischen den Flanken. Denke das 
reicht nicht um einen Interrupt zu generieren.
Wie sieht den für die ICU Beispielcde aus?
Lasse den Timer im Augenblick immmer Durchlaufen und rechne den Überlauf 
raus.

Autor: Sonic (Gast)
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Wie erkennst du denn mit nur einem Interrupt, wo Spannung und wo Strom 
ist? Du brauchst doch eine Referenz, in diesem Fall die Spannung. Du 
mustt zwischen Strom und Spannung unterscheiden können, deshalb meinte 
ich, 2 verschiedene Interrupts zu benutzen. Z.B. INT0 für Spannung, 
setzt den Timer auf 0 und startet ihn. INT1 für Strom, stoppt den Timer 
und liest den Zählerstand aus.

Autor: Michael (Gast)
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Ja du hast Recht ist auch so benutze ICU 0 für die Spannung und ICU1 für 
den Strom!
Funktioniert nur auch nicht.

Autor: Sonic (Gast)
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Hmmm.. bin ich auch etwas Ratlos. Villeicht noch die Flanken der 
Interrupts prüfen? Fallende, bzw. steigende Flanke verwechselt? 
Normalerweise sollte es gehen!

Autor: Wolfgang Horn (Gast)
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Hi, Michael,

das 50Hz-Netz klirrt, wenn Verbraucher dran sind. Wir finden nicht nur 
50 Hz. Sondern auch 100 Hz, 150,... .

Schalte ich meinen Fernseher an, mein Oszi und prüfe die Phase, dann ist 
das ziemlich krumm. Wie weit Subharmonische vorkommen, noch nicht 
gemessen.

Auf jeden Fall ist der Nulldurchgang unzuverlässig.

Abhilfe: Filtern.

Dazu: Bestimme oder erfrage den zulässigen Meßfehler und die 
Klirranteile für die Abnahmemessung und daraus die notwendige Dämpfung 
der Oberwellen.
Alternativ erfrage diese notwendige Oberwellendämpfung.

Dann filtere erstens mit einem Bandpaß oder Tiefpaß vor der 
A/D-Wandlung.

Bestimme die notwendige restliche Oberwellendämpfung Deines digitalen 
Filters nach der A/D-Wandlung.

Wenn Du mit Input Capture arbeiten willst, dann kommst Du einen 
mehrpoligen aktiven Bandpaß nicht herum, ein Switched Capacitor Filter 
wie der MF10 spart Abgleicharbeiten, benötigt aber höhere 
Versorgungsspannung.


Alles in allem: Vor der Messung den Oberwellenschmutz beseitigen.


Ciao
Wolfgang Horn

Autor: KlaRaw (Gast)
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Hallo Michael,

> ....Jetzt mist das Ding aber nur Schrott....

Ich denke mal das Du das Projekt "Phasenwinkel am Netz messen" im Rahmen 
einer Ausbildung oder so etwas ähnlichem durch führst. Dann schnapp Dir 
mal ein Oszillograf und schau mal nach was Deine Hardware überhaupt tut.
Erst wenn hier sicher bis kannst Du Deine Messwerte auch richtig 
interpretieren.

Gruss Klaus.

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