Ich möchte die Durchschnittsleistung eines kleinen Elektrogeräts messen und auf einem Display anzeigen lassen. Das Elektrogerät wird von einem Steckernetzteil mit 12V und 1.5A versorgt. Die "Schwierigkeit" ist dass der Stromverbrauch stark fluktuiert, periodisch von wenigen Milliampere bis ca. 1.2A im Sekundenrythmus. Eine Momentanmessung würde viel zu stark schwanken, deshalb benötige ich eine Mittelung der Messung über 2-10 Sekunden.
Das ganze ist ein Nebenkriegsschauplatz, deswegen will ich in die Sache nicht übermäßig Zeit investieren und suche deshalb Wege das mit minimalen Aufwand zu realisieren. Ideen wären fertige Messgeräte die sowas können (50€ pro Gerät wäre ok), oder aber was halb-fertiges (beispielsweise ein Wattmeter auf Arduino-Basis welches nur noch entsprechend umprogrammiert werden muss).
Alternativ reicht auch nur eine gemittelte Strommessung, die Spannung kenne ich ja. Alles in allem reicht eine Genauigkeit von 5% aus.
Wenn du Arduino programmieren kannst:
Ein Display nach Wahl, ein ACS712, ab in den ADC mit dem "Strom",
gleitender Mittelwert nach Wahl, fertig.
Prust, wie willst du mit dem denn 1mA messen, und dann noch mit sample&hold statt dual slope ADC auswerten.
Ein shunt mit verstärkenden OpAmp ginge noch, wenn man 1mA mit 10uV auflöst sind 1.2A halt 12mV.
Aber fertig ?
Die ICL7106 basierenden Multimeter kann man nicht auf 10s Integrationszeit umbauen.
Und richtig teure Multimeter sind es ihm ja nicht wert.
Viele Wünsche haben die Leute, und wenig Durchblick warum es so was nicht billig gibt.
Die "Schwierigkeit" ist dass
der Stromverbrauch stark fluktuiert, periodisch von wenigen Milliampere
bis ca. 1.2A im Sekundenrythmus. Eine Momentanmessung würde viel zu
stark schwanken, deshalb benötige ich eine Mittelung der Messung über
2-10 Sekunden.
Ich würde da irgendein Multimeter mit Datenausgang als Strommesser
verwenden und die ausgelesenen Werte im PC per Software mitteln.
dass der Stromverbrauch stark fluktuiert, periodisch von wenigen
Milliampere bis ca. 1.2A im Sekundenrythmus.
Mit welchem Tastverhältnis? Denn wenn zyklisch 1A für 1s und dann 1mA für 2s fließen, dann kannst du dir die Erfassung des kleinen Stromes sparen. Denn der geht einfach im Rauschen unter.
Ja, hast Recht, unten rum isser ein bissel blind, das hab ich übersehen.
Ein INA219 könnte es aber tun, und hat auch gleich einen digitalen Ausgang.
Siehe https://www.reichelt.de/entwicklerboards-stromsensor-mit-breakoutboard-ina219-debo-sens-power-p266047.html?&nbc=1
für nicht mal 5€ Messbereich bis 3,2A, wenn man auf 1,6A runterschaltet mit 12 Bit = etwa 0,4mA Auflösung.
Da der Eingang überlastfest ist, kann man auch einen weiteren in Reihe schalten, mit 400mA Messbereich kommt man da auf ca. 0,1mA Auflösung, und wenn du die Shunts von 0,1 auf 0,05R setzt ergibt sich 200mA max mit 0,05mA/digit.
Reicht?
Ich möchte die Durchschnittsleistung eines kleinen Elektrogeräts messen
und auf einem Display anzeigen lassen. Das Elektrogerät wird von einem
Steckernetzteil mit 12V und 1.5A versorgt. Die "Schwierigkeit" ist dass
der Stromverbrauch stark fluktuiert, periodisch von wenigen Milliampere
bis ca. 1.2A im Sekundenrythmus. Eine Momentanmessung würde viel zu
stark schwanken, deshalb benötige ich eine Mittelung der Messung über
2-10 Sekunden.
Nimm ein einfaches Wattmeter,
oder Energiemessgerät und messe Sekundär.
Je länger die Messung, je genauer wird es.
Ein INA219 könnte es aber tun, und hat auch gleich einen digitalen
Ausgang.
Der ist gut, habe ich mehrfach eingesetzt. Es gibt für Arduino eine fertige Library, womit das Ding sehr einfach zu nutzen ist. Man bekommt per I2C direkt mA und Volt geliefert, erspart dem µC Rechnerei. Laut Datenblatt soll der sogar Watt liefern können, habe ich bislang nicht benötigt.
"Weis nicht, ob .." ist nicht hilfreich. Das sbc-500 kann man noch kaufen, bescheidene 80 €uro. Bringt aber nichts, da Wirkungsgrad und Eigenbedarf des Steckernetzteils nicht bekannt sind.
Bei ELV gab es mal vor 20 Jahren ein Kapazitätsmessgerät für Modellbauakkus. Das ging eigentlich sehr genau für kleine und große Ströme. Vom Prinzip war es ein
Shunt->OPV Integrator->Komparator->Impulszähler
Proportional zum fließenden Strom wurde ein Kontensator aufgeladen. Wenn ein Schwellwert erreicht wurde, dann wurde ein Impuls erzeugt und der Kondensator gelöscht. Da kann der Strom schwnaken wie er will, hauptsache der OPV ist nicht zu langsam. Die analoge Schaltung war sehr einfach.
ist Variabel und liegt im Bereich von 5-50% (also 5% stark, 95%
Ruhestrom).
Wenn du dann mal das Strom-Zeit-Integral bildest, dann merkst du, dass es für 5% Genauigkeit ausreicht, wenn du die 1,2A auf 1% genau misst. Denn damit kannst du dann bereits 10mA Schritte erfassen.
Wie stark schwanken und in welchem Bereich bewegen sich die "wenigen mA"
Nehmen wir mal das 5% Tastverhältnis: das wären z.B. 1,2A für 50ms und 15mA für 950ms. Also ergeben sich theoretisch 60 mAs + 14 mAs = 74 mAs.
Weil du jetzt aber nur auf 10mA auflösen kannst, ergeben sich 60 mAs + 9,5 mAs = 70 mAs.
Und von realen 74 mAs auf berechnete 70 mAs sind es grade mal 5,7% Abweichung.
Weil jetzt dein ADC aber statt nur 7 Bit (1% Schritte) schon locker 10 Bit (0,1% Schritte) wandeln kann, reicht dessen Auflösung für die gewünschte Genauigkeit allemal aus.
Ja, so geht das. Und dass du damit bei brauchbarer Programmierung die gewünschte Genauigkeit erreichst, habe ich ja schon vorgerechnet
Aber eben die übliche Frechheit: eine Viertelstunde Video zum Zusammenlöten von 3 Modulen und der Quelltext als Pixelhaufen. Dieses Video könnte und sollte man durch einen 2kByte PNG Schaltplan und eine 5kByte Quelltextdatei ersetzen.
