ich will das Problem mal vollständig darstellen. Es gab hier schon
verschiedene Ansätze, auch von mir, aber es war nicht alles dabei, was
ich dafür brauche.
Vorhanden: 3 Strommesser LEM, Ausgang 0-5V 100khz.
1 Trafo (mit Gleichrichter) vom Entwicklungsbord (Pollin)
Nun hatte ich gedacht, an den Ausgang des Trafos einen Spannungsteiler
anzusetzen, damit ich ca. 3V~ bekomme. Diesen Ausgang schließe ich an
den differentiellen Eingang des AD Wandlers vom Mega32 an. Nach der
Spannungsmessung wird der Wert mit einem externen Meßgerät geeicht.
Die Wandlungszeit beträgt ca. 100µs. Der Nullpunkt der Wechselspannung
könnte durch den Vorzeichenwechsel erkannt werden.
Wenn die Trafospannung durch Belastungsänderungen schwankt, muß ein
leistungsstärkerer Trafo verwendet werden.
Die Leistungsaufnahme eines Drehstrommotors soll gemessen werden und die
3 Phasenströme auf gleiche Größe kontrolliert werden und auf
Überschreitung eines Wertes kontrolliert werden. Dazu muß die zeitl.
Stromaufnahme protokolliert werden.
Das größte Problem sehe ich in der Leistungsberechnung, weil der Strom
keine Nulldurchgangserkennung hat. Abgesehen davon ist es auch fraglich,
inwieweit der Spannungsnullpunkt durch den Trafo verschoben wird.
Der Strom wird wohl auch sinusförmig schwanken. Ob man den Hochpunkt
oder Tiefpunkt als Nulldurchgangserkennung verwenden kann? Und wie kann
die Wandlungszeit kompensiert werden?
Hinweis: mit Leistung ist die Wirkleistung gemeint.
mfg
Das ist eine schöne Aufgabe und hat auch schöne Probleme. Wo sitzt der Trafo zwischen Netz und Motor? Ist es ein Dreiphasen-Trafo? Die sicherste Variante ist, alle drei Ströme und alle drei Spannungen zu messen. Die Leistung ausrechnen P=U*I und zu addieren. Wenn du nur eine Spannung hast, dann musst du die Annahme machen auf allen drei Phase herrschen gleiche Spannungsverhältnisse und das muss nicht sein. z.B. wie du schon geschrieben hast Nullpunktverschiebung. Du kannst auch den Strom mit der Spannung Analog multiplizieren und dann einen Tiefpass und diesen Wert digitalisieren. Das entspricht der Wirkleistung.
Da gibt es von Analog Devices fertige ICs für Drehstrommessungen: -Spannungsteiler für die Außenleiter dran, -Strommessshunt oder Stromwandler dran, fetig. Auszulesen von Spannung, Strom, Schein,Wirk und Blindleistung, und was weiß ich noch alles über SPI.. feine Teile. zB: http://www.analog.com/en/prod/0,2877,ADE7758,00.html
@rene D. Ich hatte gedacht, den Trafo vom Pollin Bord zu nehmen, evtl. auch einen größeren. Wird dann an das Netz angeschlossen, ob in der Nähe des Motors oder etwas weiter weg, weiß ich noch nicht. Ist ein normaler Trafo. Die Spannung selbst müßte doch auf allen 3 Phasen gleich sein. Zumindest sehe ich da nicht solche Unterschiede, daß dies den höheren Aufwand rechtfertigen würde. Man könnte ja rechnerisch die Spannung um jeweils 120° verschieben. Einfach P=U*I könnte ein zeitliches Problem werden, weil zwischen den Abtastungen umgeschaltet werden muß. Analog ist nicht so gut. Mehr Aufwand und die Ströme brauche ich auch noch mal getrennt. @ Mattias L bei dem Chip gibt es ähnliche Probleme. Die Stromeingangsspannung muß noch extra heruntergeteilt werden. Die Spannungserfassung hat die gleichen Probleme. Ob das mit dem LEM Stromsensor überhaupt funktioniert, weiß ich nicht so genau, weil der nicht mit aufgeführt ist. Der Chip ist im Soic Gehäuse und solche Gehäuse habe ich noch nicht verlötet. Außerdem ist das SMD und da habe ich noch keine Leiterplatten für gefunden. mfg
Nur mal so ein paar Ideen : - Phasenverschiebung zwischen U und I nicht ganz unwichtig. Asynchronmotor => Schlupf - U bzw. I per Nulldurchgang bzw. Spitzenwert erkennen und mittels Komparator ein digitalen "Zeitpuls" erzeugen. (=> cos phi = Zeit) - Summenstrom messen (Ausgehen von sym Belastung bei Motor) - Vorschlag : Netzspannung als konstant annehmen - U und I gleichrichten damit P_ges = U_netz I_summe cos phi Sind nur Ideen auf dem Weg zur Lösung.
>bei dem Chip gibt es ähnliche Probleme. Die Stromeingangsspannung muß >noch extra heruntergeteilt werden. Die Spannungserfassung hat die >gleichen Probleme. Unsinn! Der Chip ist dafür gemacht! Da gibt es keine Probleme...
@ Matthias L. ich nehme mal einen kleinen Vergleich vor. Analog Devices ATMEGA32 zusätzlicher Chip ----- Eingangsspannung +-0,5V +5V bzw. +-2,5V SOIC Gehäuse DIP Gehäuse gleichzeitige Abtastung sequentielle Abtastung Stromtrafo Hall-Effekt Sensor Stromsensor nicht vorh. Sensor vorhanden Abgleich notwendig Abgleich notwendig Programmierung einfacher Programmierung schwieriger Isolierung Analog Devices: Netzspannung über Widerstand am Chip Auf der SPI Seite auf dem Entwicklungsbord für 250$ Optokoppler Warum AD nicht ihre icoupler einsetzt, bleibt unklar. Isolierung ATMEGA32: Trafo mit sekundärer Spannungsteilung am A/D Eingang Erfahrungen mit Isolierung: Mit Oszilloskop Netzstrom mit Spannungsabfall am Widerstand messen: Oszi defekt. Netzspannung über Kondensator an Halbleiter geschickt (Firma). Hat zwar erstaunlich lange gehalten, aber Kondensator ist explodiert, Netzteil, das auch noch vorhanden war, war defekt. Zu erwartende Fehler bei Analog Devices: 1Mohm Widerstand könnte sich ändern und Chip defekt. Optokoppler dann auch defekt, aber wahrscheinlich wird die Isolierspannung weiteren Schaden verhindern. Trotz der recht vielen Nachteile werde ich den Chip wegen der gleichzeitigen Abtastung im Auge behalten. @ Gast es bleibt die Frage, inwieweit vereinfachende Maßnahmen sinnvoll sind. Phasenverschiebung ist erforderlich und dann nutzt es nichts, die nur einmal zu berechnen. Außerdem ändert sich die Phasenverschiebung durch sich ändernde Belastung. Das Hauptproblem wird die Erkennung der Nullstellen sein und deren Verarbeitung. Habe ich das richtig verstanden: entweder P=Summe Uakt * Summe Iakt (strom alle 3 Phasen addieren?) oder P=Wirkspannung * Summe Iakt. * cos phi (alle 3 Leistungen addieren?) irgendwas stimmt da nicht, weil Wirkspannung (225V) = der Summe der akt. Spannung sein muß. gibt es eine Möglichkeit, eine externe S/H Schaltung zu verwenden? Halten bis zu 4 Abtastungen. (ca. 400µs) mfg
Das ist zwar Unsinn. Aber wenn du was gegen den Chip hast, musst ihn ja nicht nehmen.
würde mich nun mal interessieren, was an meinen Angaben Unsinn ist. Den Chip selber finde ich ja auch ganz gut. Aber bessere Informationen als Unsinn wäre auch besser brauchbar. Was ist unter Unsinn zu verstehen? mfg
Die Frage ist was man denn genau will. Zuerst muessen die Oberwellen weg, ausser man ist an denen interessiert. Ich wuerd einen Hardware Tiefpass nehmen, der oberhalb 250Hz sowieso abschneidet. Allenfalls tiefer. Dann die Spannung mit einem FIR Filter, das auch die 100Hz wegmacht, zur Referenz deklarieren und damit den Strom multiplizieren. Ein software PLL kann mir aus der Spannungsreferenz eine 90Grad verschobene Referenz rechnen. Damit wird der Strom auch multipliziert. Dann hat man die Phasenverschiebung. Das macht man pro Phase.
danke, aber das habe ich nicht verstanden. Was ich will, steht im Betreff. Ob im Netz Oberwellen vorhanden sind, kann ich nicht sagen, zumindest sollten keine vorhanden sein, weil es sonst keine Sinuswelle wäre. Wenn ich die Oberwellen wegfiltere, dann geht diese Leistung im Filter verloren und wird nicht gemessen. Ich vermute, daß evtl. Oberwellen im Motor in Wärme umgewandelt werden und daher verbraucht werden. Diese müßten dann eigentlich mitgemessen werden. mfg
Das meine ich mit Unsinn: >Analog Devices ATMEGA32 >zusätzlicher Chip ----- >Eingangsspannung +-0,5V +5V bzw. +-2,5V >SOIC Gehäuse DIP Gehäuse >gleichzeitige Abtastung sequentielle Abtastung >Stromtrafo Hall-Effekt Sensor >Stromsensor nicht vorh. Sensor vorhanden >Abgleich notwendig Abgleich notwendig >Programmierung einfacher Programmierung schwieriger Halten wir doch mal fest, was benötigt wird, um ein 3-Leiter Leistungsmessgerät zu bauen: Strommessung (Shunt,Stromwandler...) und SPannungsteiler Das für jeden Kanal, also (am besten) VIERMAL. evtl eine galavansiche Trennung an geeigneter Stelle. Signalflusskette Möglichkeit1: Shunt/Wandler--->TP-Filter--->Analogkoppler--->ADC---->Atmel---->Berechn ung Spann.teiler---->TP-Filter--->Analogkoppler--->ADC---->Atmel---->Berechn ung Netzseite | Hardware | Software Signalflusskette Möglichkeit2: Shunt/Wandler--->TP-Filter--->ADC--->Digitalkoppler--->Atmel---->Berechn ung identisch für Spannung Netzseite | Hardware | Software SIgnalfluss mit AD-IC: Shunt/Wandler->TP-Filter--> ADE7758 --->DigitalKoppler ->Atmel-->Anzeige Spannteiler--->TP-Filter--> in SPI-Schn. Netzseite: Standart- Berechnung | Auslesen & Anzeigen schaltung nach Dblatt | Für 1,2: Bedenke: Die Berechnung im Atmel machen zu wollen, ist nicht ohne: Du musst: ALLE 8(6)Signale GLEICHZEITIG abtasten und wandlen (sonst kommt unsinn raus), dann müssen diese Nach den Rechenregeln der Z-Transformation gefiltert und untereinander "verrechnet" werden. Die Anzeige ist ja Pillepalle. Alle Berechnungen würde der ADE7758 selbstständig erledigen!! Du kannst das gern alles selbst diskret aufbauen, Also TP-Filter, ADC, das muss alles entwickelt&dimensioniert werden! Aber das IC könnte in Standartschaltung verwendet werden.. Ohne großen Aufwand. Eine galvanische Trennung könnte einfach in der SPI-Schnittstelle (3 Optokoppler) realisiert werden. Wie gesagt, ich finde es Unsinn, das alles diskret machen zu wollen, wenn das IC alles drin hat. Aber ist deine Entscheidung. Hier bekommst du Meinungen zu deinem Problem. Die (richtige) Lösung für DIch musst du selbst finden... PS: Baust du das Teil mit ADE7758, würde ich mich einklinken, da ich auch Interesse an einem hätte.
Ja, fuer 10.75 USD bei Digikey muss man das Teil nehmen. Dann noch 2 ADuM14xx zur galvanische Trennung hin und gut ist. Das nicht mit einem gruenen Hacken gezeichnete Teil : http://www.digikey.com/scripts/DkSearch/dksus.dll?Detail?name=ADE7758ARWZ-ND ist das Bleifreie.
Ich würde es aber erst mit paar Samples probieren, hat bei AD immer geklappt. Aber mal sehen was der Treaderöffner dazu sagt.
Ich denke, ich werde das mit dem ADE7758 zunächst weiterverfolgen. Der Hauptgrund liegt in der langsamen AD Wandlung und der komplizierten Verarbeitung. Die Verarbeitung wäre sicher noch lösbar, aber bei der langsamen Geschwindigkeit müßte man schon mehrere Atmels parallel laufen lassen und dann kann man auch gleich den ADE7758 nehmen. Samples sind vorhanden. Vor längerer Zeit hatte ich 3 LEM Wandler gekauft. Grund dafür war die nur +5V Versorgung und daß man damit auch Gleichströme messen kann. Diese würde ich gerne verwenden wollen. Da der Ausgang 0-5V hat, muß hier ein Spannungsteiler her. Und das ist kein Unsinn. Die galvanische Trennung ist damit auch gegeben im Gegensatz zum Shunt. Shunt kommt überhaupt nicht infrage. Stromwandler hätten als billigere Alternative noch verwendet werden können, aber diese sind meist nur für 50 Hz geeignet, so daß evtl. Oberwellen nicht mit erfaßt werden, wodurch das Ergebnis verfälscht würde. Filter habe ich nicht verstanden, habe ich auch im Datenblatt nicht verstanden. Icoupler von Analog Devices habe ich auch als Samples, die ich dafür einsetzen möchte. Die Spannungsübertragung mit Icoupler würde ich auch gerne nehmen, da muß ich mal sehen, ob die Leistung für den ADE7758 ausreicht. Dann kann ein zusätzliches Netzteil eingespart werden. Ich hatte vor längerer Zeit mal angefangen, ein Bord zu entwerfen, aber als ich fast fertig war, ist die Festplatte kaputt gegangen. Da hatte ich dann keine Lust mehr, alles nochmal zu machen. Da war glaube ich auch die Applikationsnote drauf, in der die verschiedenen Anschlüsse für die verschiedenen Phasen (mit-ohne N Leiter u.s.w.) dargestellt wurden. Kannst Du mir das hier uploaden, falls Du es bei Analog Devices findest? Da war ein Link auf der Seite, der nur mit Javascript funktioniert, also nicht für mich. Können für die Spannungseingänge kleine Trafos verwendet werden mit Spannungsteiler auf der Sekundärseite? Diese Frage ist bisher noch nicht beantwortet worden. Der Hauptgrund dafür ist, daß dieser Meßchip in der Nähe des Motors angebracht werden muß und dort herrscht eine hohe Luftfeuchtigkeit. Darum ist mir das nicht sicher genug, daß der 1 Mohm Widerstand auch bei hoher Luftfeuchtigkeit seinen Wert behält. mfg
wenn dir der 1 MOhm Widerstand nicht safe genug ist, dann designe das ganze doch einfach aus mehreren kleineren widerständen in reihe... kleine print trafos verfälschen dein messergebnis nur unnötig. (phasenverschiebung zwischen ein und ausgang etc.)
Wenn die Widerstände unterschiedl. feuchteempfindlich sind, funktioniert das auch nicht. Wenn die Widerstände gleich durch Feuchtigkeit belastet werden, entsteht ein höherer Querstrom, der die Widerstände u.U. durchbrennen läßt und die Netzspannung ist am Chip. Die Trafo Phasenverschiebung hängt vermutlich von der Belastung ab. Darum habe ich ja auch geschrieben, ggf. einen größeren Trafo. Ich denke, daß die Belastung gleich bleibt und ggf. angepaßt werden kann. mfg
Ich habe hier einen professionellen netzanalyzer von LEM (Analyst 3Q). Dieses Gerät ist IP65 gekapselt. Im Inneren Werkeln pro Wandlerkanal 10 widerstände in reihe (für R1) und ein einzelner Widerstand für R2. Somit sehe ich kein größeres Problem auf dich zukommen, wenn Das Gerät entsprechend verpackt ist. Wenn sich Feuchtigkeit im Gerät sammelt hast du ein ganz anderes Problem. Du musst ja auch nicht zwingend smd widerstände verwenden, sondern kannst bedrahtete Bauteile verwenden. Zu den LEM Wandlern... Wenn es sich um LTS-15NP oder vergleich bar handelt, solltest du dir das Datenblatt nocheinmal genau ansehen. Es ist bei diesen Viechern nämlcih mit nichten so, dass sie einen Linearen 0-5V Ausgang haben. Der ausgang trägt in der ruhestellung (also primär kein stromfluss) bereits 2,5V. Bei Nennstrom variert die Ausgangsspannung dann um +/- 0,625V Das Datenblatt zu diesen Wandlern ist aber auch selten dämlich gestaltet.
danke, die IP65 Kapselung werde ich mal überlegen. Bisher war ich davon ausgegangen, die Netzspannung so weit wie möglich von der Niederspannung fernzuhalten und die Abstände zwischen den Phasen groß zu machen. Dann wirkt sich die Feuchtigkeit auch etwas weniger aus. Aber mir ist noch eingefallen, daß bei veränderter Feuchtigkeit die Signalspannung am Spannungsteiler nicht gleich bleibt wie vorher vermutet. Das bleibt trotzdem ein ungutes Gefühl. Das Datenblatt von LEM werde ich mir nochmal ansehen. Bisher war mir da nichts Negatives aufgefallen. mfg
Hallo Quehl, Ich habe mit großem Interesse dein Thema gelesen und es würde mich sehr interessieren was daraus geworden ist. Emil
Hallo Quehl, Ich habe mit großem Interesse dein Thema gelesen und es würde mich auch sehr interessieren was daraus geworden ist. Frodo
bisher noch nichts, hatte andere Probleme. Hab einen Drehstromzähler mit Impulsausgang für knapp 70 Euro gekauft, der natürlich nicht das kann, was der Chip kann. Aber für eine einfache Wirkleistungsmessung erschien mir das einfacher. Dann werden nur noch die Impulse gezählt. Bin aber noch nicht soweit.
moin moin, etwas später Nachtrag. Ich habe die 3Phasen Leistungserfassung mit einem myAVR als Webserver am laufen. Falls da noch wer Intresse drann hat einfach per PM bei mir melden. Viel Spass.
hallo, hat jemand ein projekt dieser art fertiggestellt? würde es gerne in angriff nehmen.
Zahlt sich das selberbauen noch aus? http://www.ebay.at/itm/Circutor-CVM-C10-ITF-485-ICT2-3-phase-power-analyzer-96x96mm-Panel-M55911-/251677308251?pt=LH_DefaultDomain_0&hash=item3a9922f55b Ich plane selbst eine PV Anlage, und möchte anstelle von einspeisen ins Netz, die Energie in den Pufferspeicher/Warmwasserboiler leiten. Es gibt PV Lösungen >1k€, aber ich forsche noch nach günstigeren und besseren Alternativen.
das ist die Frage, was man machen will. Bei Modbus müßte erst ein Programm auf dem PC programmiert werden, um die Daten einlesen zu können. Die Weiterverarbeitung auf dem PC ist für mich wichtig. Dann bliebe bei dem angesprochenen Gerät noch die Impulsauswertung über ATMEGA. Bei einer Impulsauswertung könnte aber auch ein Gerät für ca. 65 Euro gekauft werden, was ich gekauft habe, aber noch nicht weiterverfolgt habe. Das Ebay Gerät hat aber vermutlich noch weitere Funktionen. Ob man diese braucht, ist Ansichtssache. mfg
So was wollte ich auch schon mal bauen. Habe mich aber am Ende für etwas fertiges entschieden: http://bg-etech.de/os/product_info.php/cPath/25_28/products_id/195 Für 84€ hätte ich das Projekt nicht hin bekommen. Aus den Geräten lassen sich sehr leicht Ströme, Spannungen, Wirk-, Schein-, Blindleistungen sowie Energie in zwei Richtungen per RS485 auslesen. Ich will das auch für die Eigenverbrauchsoptimierung an einer Photovoltaikanlage benutzen. Um die Daten auszulesen reicht ein AVR locker aus.
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