Zur genauen Lesitungsmessung (IEC 62053-22 class 1-0.5) benötige ich ein
Analog Frontend aus Operationsverstärkern zur Signalaufbereitung.
Gefolgt von AD-Wandlern mit welchen ca 24Bit Auflösung erzielt werden.
(Muss kein 24Bit Wandler sein, zb 16-Bit mit vielfachem Oversampling,
was ja in der Leistungsmessung gerne gemacht wird.) Die Daten würden ich
gerne mittels SPI (bis 64ksps kann der µC von den Resourcen verarbeiten)
abholen. Gemessen werden soll nicht nur P sondern auch S und Q (womit
man auch den Powerfaktor hat). Das ist nicht das Problem, habe ich schon
gemacht, jedoch mit weit weniger Genauigkeit.
Problem ist, die Wandlung in die digitale Welt, dh die Auswahl der
OP-Amps und des ADCs. Auch die Phasenverschiebung zwischen der U und I
Messung soll wenn geht schon vor dem Samplen ausgeglichen werden.
Tipps hierzu?
Hallo Sepp,
die Phasenverschiebung vor dem Abtasten zu kompensieren, macht
wahrscheinlich keinen Sinn. Erstens wird das analoge Frontend um Größen
komplexer, zum anderen geht dir die Information über das Phi verloren,
und das brauchst Du ja, für die Berechnung des Blindleistungsanteils.
Lass den µC die Phasenverschiebung bestimmen - bei bis zu 64kS geht das
ja hinreichend genau.
>die Information über das Phi verloren,und das brauchst Du ja, für die>Berechnung des Blindleistungsanteils.
Ok, nicht klar ausgedrückt. Ich meinte jetzt nicht die
Phasenverschiebung des Stromes selbst. Sondern die Phasenverschiebung
zwischen dem realen Strom und dem Signal welches der Stromwandler (wie
auch immer der Aussehen wird, Hall, Shunt, etc) ausgibt (bzw das
Frontend einliest). Bei der Genauigkeit kann dies einen Signifikaten
Fehler verursachen. Ja könnte man auch wegrechnen, wenn ausreichend
schnell abgetastet. Ob ich die 64ksps ausreizen will weis ich nicht.
>Signalgerößen am Eingang zur beantwortung der Frage nicht schaden.
Stimmt.. AC Netz mit Spannung bis 90VAC(nicht volle Leistung) bis
275VAC, reale Leisung bis ca ma 2kW, aber Strom kann aber alles andere
als Sinusförmig (also Verzerrt und aus der Phase) sein also peakströme
weit höher bis ~27A. (abnormale Transienten werden nicht gemessen).
Sepp
Schau dir mal die Application Note 465 von Atmel an:
http://www.atmel.com/Images/doc2566.pdf
Da findest du wahrscheinlich schon eine Menge von dem was du benötigst,
auch in Bezug auf den Analogteil.
Wenn du schon mit solch hohen Auflösungen und Abtastraten arbeiten
willst, solltest du dir aber noch ein passendes Konzept überlegen, wie
du deine zwei Kanäle wirklich simultan mit bis zu 64kS abtasten kannst
Ansonsten bekommst Du wieder einen zusätzlichen Zeitversatz zwischen U
und I.
Grüße
Andreas
>Geht's um Netz ? Falls ja, wuerd ich mal die ADE7758 anschauen.
Ja Leistungsauchnahme eines Netzteils welches am Netz hängt. Echt heftig
was der ICs alles kann, unglaublich. Der scheint alles zu haben was ich
brauch und ist für die nötige IEC Norm gedacht. Und noch viel mehr (was
eigentlich mein DSP machen sollte/kann). 3-Phasig brauch ich einfach
nicht. Werd mir das Datenblätter der 1-Phasigen von Analog mal
reinziehen.
>65kSample scheinen mir fuer Netz etwas uebertrieben...
Ja scheint mir auch so. Wollte aber nur sagen, dass ich maximal
2x64ksamples verarbeiten kann. Weiviel notwendig ist weis ich auch noch
nicht.
>Schau dir mal die Application Note 465 von Atmel an:>http://www.atmel.com/Images/doc2566.pdf
Werd ich mir ansehen. Ich brauch unbedingt einen exteren ADC. Mein µC
hat maximal 12-Bit zu bieten.
>passendes Konzept überlegen, wie du deine zwei Kanäle wirklich simultan >mit bis
zu 64kS abtasten kannst Ansonsten bekommst Du wieder einen >zusätzlichen
Zeitversatz zwischen U und I.
Ich dachte an gleichzeitig Abtasten und Zeitversetzt abholen.
Danke schon mal
Sepp
Hallo Sepp!
offenbar brauchst du's nur 1phasig. Ich hab das alles schon mal vor 10
Jahren gemacht. Kann man jetzt unter Fluke 174x kaufen. Ich hab das mit
einem Audio-Wandler ADC gemacht (PCM1801). Abtastrate 10,24kHz. Die 2
Kanäle werden absolut synchron gesampelt. Beim analogen
Aufbereitungszeugs gilt: weniger ist mehr. D.h. 1 OPAMP reicht.
Widerstände nur mit kleinem Temp. Koeffizienten nehmen. Problematisch
wird's beim Stromeingang. Wie willst du den Strom messen?
Rogowsky-Spule, Eisenzange oder Shunt? Hier ist man recht schnell bei 1%
Messfehler und mehr.
Wie bzw. auf welche Weise soll Q gemessen werden? Das ist auch nicht
ganz trivial. Ohne DSP wird man jedenfalls keine vernünftige Messung
zusammenbringen.
Grüsse Gebhard
Hallo!
>Wie bzw. auf welche Weise soll Q gemessen werden? Das ist auch nicht>ganz trivial. Ohne DSP wird man jedenfalls keine vernünftige Messung>zusammenbringen.
Ich arbeite mit einem DSP. Doch dass es nur mit DSP geht stimmt nicht.
Hab es mit einem µC auch schon gemacht, aber weit weniger genau. Wenn
ich die Daten digital hab dann kömm ich schon klar. Aber das ist ja ein
weiter, für mich schwieriger, Weg.
> Ich hab das mit einem Audio-Wandler ADC gemacht (PCM1801). Abtastrate >10,24kHz.
Die 2 Kanäle werden absolut synchron gesampelt.
Interessant. Ich hab mir schon gedacht, dass einen Stereo Aduio ADC vl
ganz gut geeignet wäre. Welche genauigkeit wurde erreicht?
Dynamikbereich?
>Wie willst du den Strom messen? Rogowsky-Spule, Eisenzange oder Shunt? >Hier ist
man recht schnell bei 1% Messfehler und mehr.
Ja der Strom ist meine Hauptsorge. Hab vor einen Shunt zu verwenden
(Isabellenhut), Leistung is ja nicht wirklich hoch. Aber welcher? Und
welchen OPamp? Zero-Offset Type?
Den DSP kann ich nicht einparen. Diese ICs können zwar viel, aber ich
brauche das meiste nicht, wie den µC und die LCD/7Segment ansteuerung.
Ich will die Rohdaten der ADCs einlesen und die Berechnungen (sind gut
dokumentiert, gubt Libarys und so komplex ist das ja nicht, im Gegensatz
zum Analogteil) selbst machen. Tipps zum Analogteil, bzw Auswahl der
OPAmps um die Shuntspannung zu Verstärken wäre hilfreich.
Grüße,
Sepp
>und so komplex ist das ja nicht
naja, ich hab da schon ziemlich lang rumgetüftelt,die digitale
Signalverarbeitung war weitaus aufwändiger als die analoge. Gut, es war
auch gefordert bis zur 50. Harmonischen alles zu erfassn (inklusive
Winkel)
Ich hab die leistung durch Multiplikation der Spannungs-FFT mit der
Strom FFT ermittelt. Das hat sich dann als durchaus brauchbar
herausgestellt.
Werte siehe Anhang.
Grüsse
>naja, ich hab da schon ziemlich lang rumgetüftelt,die digitale>Signalverarbeitung war weitaus aufwändiger als die analoge. Gut, es war>auch gefordert bis zur 50. Harmonischen alles zu erfassn (inklusive>Winkel)
Ich bin hauptsächlich in der Signalverarbeitung und digitalen Regelung
tätig, von daher ist für mich der Analogteil um ein vielefaches
aufwändiger. Sobald die Daten digital sind, ist die Sache gegessen.
Den ADC hast du schon genannt. Wie siehts mit den OPVs für die
Signalaufbereitung aus?
Hat sonst jemand Tipps für einen OP-Amp für eine Shuntmessung?
Nachdem man ohnehin nur AC misst, braucht's schon mal keinen
Präzisionsverstärker. TLC271 o.ä. ist für Spannungsmessung ausreichend,
für die Strommessung am Shunt vielleicht einen OPV mit grösserem
Bandbreiten/Verstärkungs Produkt. Keine analogen Hochpässe, und
Tiefpässe nur zwecks Anti-Aliasing einsetzen.
Grüsse
braucht's schon mal keinen Präzisionsverstärker.
Hilft aber nicht gehen nichtlinearitäten oder?
Sonst noch Ideen?
@Fralla: du bist ja auch in der Entwicklung von Telekom/Storage/Server
Stromversorgng tätig. Die wollen ja auch die Leistung wissen, wie macht
du das?
Jetzt erst den Thread bemerkt...
>@Fralla: du bist ja auch in der Entwicklung von Telekom/Storage/Server>Stromversorgng tätig. Die wollen ja auch die Leistung wissen, wie macht>du das?
Auf der AC-Seite ist das immer mühsam, bzw lange Geschichte.
Vo einfachen Messen mit dem 12-Bit ADC des DSPs bis zum Rückrechnen über
die Ausgangsleitung and Tabels und Interpolation um die
Eingangsspannungs und Tempabhängigkeit zu bekommen gabs da alles.
Nun da die Provider Equippmet sharen muss richtigs Energy Metering (mit
den von dir benötigten Standards) betrieben werden.
Anfangs konnte man noch nach dem EMI-Filter messen und dieses digital
(Phasenverschiebung, Verluste) rausrechnen. Man will immer nach dem
Filter und Surge-Schutzmashahnem (welche im Telekom Bereich schell 1/4
oder gar 1/2 des Gesammtvolumens Einnehmen) Messen. Nun geht auch dies
nicht und man muss den Aufwand betreiben und vor dem Filter (aber nach
dem gröbsten Schutz) messen. Doch wie den digitalen Datenstream
übertragen? High-Speed Optokoppler? Übertrager? Möglicherweise
schneller DSP, da ausgelastet? Ich hab einen PIC18 am ADC eingesetzt,
welcher die Berechnungen macht und die Ausgewärteten Daten über einen
gemächlichen, billigen Optokoppler schickt.
Zum Analog Frontend. Hab auch Probleme so genaues Analogzeug zu
entwicklen. Hab einen AD8628 im Einsatz für den Strom.Dennoch finde
ich, das Beste Frontend ist jenes, welches von Experten die nichts
anderes machen, genau für den Zweck entwickelt wurde. Daher hab ich bei
den noch genaueren Messungen den MCP3901 im Einatz:
http://ww1.microchip.com/downloads/en/DeviceDoc/22192d.pdf (dazu diese
Appnote: http://ww1.microchip.com/downloads/en/DeviceDoc/51968A.pdf )Der
genauere MCP3911 kommt auch bald. Absolut geiler IC. Bietet die von dir
berechtige gewünschte kompensation der Phasenverschiebung der
Strommessung an. Die Daten kann man auch mit DMA in den DSP schaufeln,
falls es im Stress ist. Allerdings ist es recht aufwendig das DB
durchzukauen...
MFG Fralla
