Forum: Analoge Elektronik und Schaltungstechnik [Idee] Verbrauch von Räumen/Geräten dauerhaft messen


von Christian H. (blueicehaller)


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Hallo,
ich möchte über Hall-Sensoren den Verbrauch einzelner Räume/Geräte 
messen.
Dies sind vorwiegend 1-Phasige Geräte. 3-Phasige sind Herd und Backofen.
Messe ich die der Einfachheit halber über die N-Ader? Oder addiere ich 
die Werte der Sensoren?
Die Sensoren werden hinter jedem Sicherungsautomaten installiert.
Für den Gesamtverbraucht würde ich einen Pulszähler montieren und die 
Interrupts auswerten.

Der Spannungswert der 3 Phasen soll in die Berechnung einfließen. Dafür 
gibt es vielleicht Sensoren.

Damit ich nicht zahlreiche ADC benötige dachte ich an einen elektrischen 
Schalter der jeden Sensoren reihum ausließt und den Wert in ein Array 
schreibt. Erst beim anzeigen wird er in A umgerechnet.

Ein ARM7 Board mit LPC2368 und 10-Bit ADC ließt die Werte ein und stellt 
diese auf einem Display dar.
Das ganze baue ich in ein Hutschienen-Gehäuse. Alternativ ein Cortex M, 
AVR Net IO, Arduino o.ä..

Ich habe 4 Devolo dLAN® 200 AVplus im Einsatz und müsste noch klären, ob 
der dLAN® 200 AVpro DINrail kompatibel ist.
Die Frage ist, wie ich am ARM7 die LAN nutzen kann. Im Worst-Case gibt 
es SPI-2-LAN mit integriertem TCP/IP Stack.

Der Sicherungskasten ist ein Hager System 90 SL. Dort sind folgende 
Sicherungsplätze belegt:
1-3 Herd
4-6 Backofen
7 Waschmaschine
8 Wäschetrockner
9 Rückstauautomat
10 Sprechanlage + Außenlicht
11 Licht Heizraum + Waschküche + Heizung
12 War Heizung, ist nun defekt wegen Bohrer eines Elektrikers

13 Garage
14 Werkraum
15 Hobbyraum + Flur UG
16 Flur EG + Gäste WC
17 Küche
18-21 FI Schutzschalter für 13-17
22 Leer
23 Stromstoßrelais Flur EG
24 Zeitschalter Außenlicht

25 Stromstoßrelais Flur UG
26 Wohnen + Essen + Terrasse
27 Bad EG
28 Schlafzimmer 1
29 Schlafzimmer 2
30 Flur UG + Treppe UG/EG + Dusche UG
31 Bügelzimmer + Büro
32 Spülmaschine
33-36 FI Schutzschalter für 26-32

37-42 Leer
43-48 Sprechanlage

49-60 Leer
61-72 Leer

von Harald W. (wilhelms)


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Christian H. schrieb:

> ich möchte über Hall-Sensoren den Verbrauch einzelner Räume/Geräte
> messen.

Das ist schön, aber ansonsten interessiert es mich ziemlich
wenig, wie Du Deine Sicherungen im Kasten verteilt hast.
Gruss
Harald

von Bjoern B. (per)


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> Dies sind vorwiegend 1-Phasige Geräte. 3-Phasige sind Herd und Backofen.
> Messe ich die der Einfachheit halber über die N-Ader?

Hallo,
wie willst Du bei einem Dreiphasigen Netz vom N Leiterstrom auf die 
Leiterströme schliessen ? z.B. bei symetrischer Last fliest kein Strom 
im N Leiter.

gruß,
Björn

von Kurti (Gast)


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> Messe ich die der Einfachheit halber über die N-Ader? Oder addiere ich
> die Werte der Sensoren?

Über alle 3 Adern messen, also 3 Sensoren.


> Die Frage ist, wie ich am ARM7 die LAN nutzen kann.

Gibt es keine Beispiele?

von Heinz (Gast)


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Christian H. schrieb:
> Die Sensoren werden hinter jedem Sicherungsautomaten installiert.
> Für den Gesamtverbraucht würde ich einen Pulszähler montieren und die
> Interrupts auswerten.
Klingt irgendwie ziemlich aufwändig.

Kennst Du das hier:
http://volkszaehler.org/

Heinz

von иммэр эин нэуёр намэ (Gast)


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Ich wuerd die ADE7758 oder aehnlich einsetzen. Ein Solcher plus einen 
Mega32 oder so pro Verbraucher.

von MyName (Gast)


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Christian H. schrieb:
> Der Spannungswert der 3 Phasen soll in die Berechnung einfließen. Dafür
> gibt es vielleicht Sensoren.

Dass musst Du sogar zwingend! Dir ist schon klar dass Strom alleine 
keine Aussage über die Leistung/Energie liefert!?
Du musst möglichst Zeitgleich die Spannung und den dazugehörigen Strom 
messen um die Momentanleistung zu berechnen. Alternativ die 
Effektivwerte.

Die meisten Steckerleistungsmessgeräte messen über einen einfachen 
Spannungsteiler/OP die Wechselspannung.
!!!ACHTUNG, KEINE GALVANISCHE TRENNUNG!!!
Alternativ könnte man über einen Trafo/Übertrager messen, wobei man sich 
dabei wahrscheinlich wieder Ungenauigkeiten durch den Trafo einfängt.



Ich hatte sowas auch mal gemacht. Allerdings hab ich es etwas modularere 
aufgebaut. Für jede Sicherung gab es eine kleine Platine mit ADC und uC 
der den dazugehörigen Strom/Spannung sampelte und die Wirkleistung, 
Scheinleistung, Frequenz, Phasenwinkel berechnete. Galvanisch getrennt 
ging es dann an einen zentralen Rechenknecht, der es dann in eine 
Datenbank schrieb und eine Visualisierung auf einer Website zur 
Verfügung stellte.
Vorteil dabei war, dass es im Prinzip beliebig erweiterbar war.

von Christian S. (christianstr)


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Da deine Sicherungen im Kasten wahrscheinlich recht nah aneinander 
gebaut sind, wird eine Messung mit Hallsensoren wahrscheinlich nur Mist 
liefern. Das Magnetfeld der anderen Leiter wird den nämlich 
höchstwahrscheinlich beeinflussen. Außerdem hast du trotzdem keine 
Aussage über die Leistung, wie vorher schon erwähnt, da du nicht auf die 
genaue Spannung schließen kannst. Bei einer Toleranz von maximal +-10% 
kann das schon einiges sein (auch wenn die Versorger die in den meisten 
Fällen bei etwa +-1.5% halten wird).
Eine Effektivwertmessung wäre das - Wortwitz - effektivste ;)

Gruß Christian

von Christian H. (blueicehaller)


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@Heinz: Ja, die Seite kenne ich. Aber dort gibt es als Hardware nur 
Stromzähler die den Gesamtverbrauch ermitteln. Und ich weiß nicht, ob 
ein Elektrofachbetrieb den den verplombten Zähler gegen einen geeichten 
mit S0 tauschen darf. Den Puls mit aufgeklebtem Sensor auszulesen ist 
wahrscheinlich günstiger.

@MyName: Dein Vorschlag gefällt mir. Gibt es dazu einen Thread mit 
Fotos, Schaltplänen, Code?

@Christian Str: Das klingt ernüchternd. Ich habe ja noch etwas Platz im 
Kasten (siehe oben). Vielleicht hast du einen anderen Vorschlag z.B. für 
eine Industrielösung? Mehrkanal-Leistungsmesser für eine Hutschiene.

von Bernhard M. (boregard)


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Christian H. schrieb:
> Und ich weiß nicht, ob ein Elektrofachbetrieb den den verplombten Zähler
> gegen einen geeichten mit S0 tauschen darf. Den Puls mit aufgeklebtem
> Sensor auszulesen ist wahrscheinlich günstiger.

Wenn genug Platz im Schaltschrank ist, dann kannst Du ja den S0 Zähler 
hinter den verplombten Zähler setzen lassen...

von Christian H. (blueicehaller)


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Da ist nur noch Platz für einen zweiten, der aber in ein paar Jahren für 
Photovoltaik dienen soll. Aber weil noch ein paar andere Schulden zu 
tilgen sind wird das vorerst nichts.
Wichtig ist mir vor allem der Verbrauch der einzelnen Räume/Geräte. Bei 
einem Jährlichen Verbrauch von 7500 kW/h bei einem 3 Personen Haushalt 
sollen Stromfresser gefunden werden.

von Peter R. (pnu)


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Meiner Meinung nach wird da der Aufwand an der falsche Stelle getrieben.

Der Eingriff in die Struktur des Verteilerkastens mit Kontrolle aller 
Kreise kostet sehr viel. - und wer weiß in ein paar Jahren noch, was 
wofür ist.
Man denke auch an Haftungsfragen, wenn im Verteilerkasten eine Änderung 
vorgenommen ist. Im Zweifelsfalle landet die Schuld dann immer bei dem, 
der die geringste Kompetenz nachweisen kann.

Wesentlich einfacher und ebenso aufschlussreich wäre es, die zeitliche 
Verteilung der Last aufzunehmen: Impulse des Zählers loggen und 
anschließend auf dem Bildschirm des PC den Zeitverlauf des Verbrauchs 
darstellen.

Großverbraucher wie Herd, Waschmaschine, Spülmaschine sind da im 
Zeitverlauf klar erkennbar.

Auch wird man schnell erkennen, wie die Verteilung zwischen Dauerlasten 
und hohen Kurzzzeitlasten ist.

Auch sollte man bei hoher Dauerlast alle Dauerverbraucher wie 
Umwälzpumpen, Computer, Heizungsbrenner einzeln (per 
Energie-Mess-Zwischenstecker) durchmessen und sorgfältig auflisten, um 
da einen genauen Überblick zu bekommen, an welcher Stelle man ansetzen 
sollte. Das geht dann auch mit Einzel-Energiemessgeräten direkt am 
Verbraucher.

von Christian H. (blueicehaller)


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@Peter R.: Danke für diese Kompetente Meinung.
Wahrscheinlich ist es wirklich das Beste in eine Aufklebe-Einheit zu 
investieren, die das Schwungrad des Zählers optisch oder magnetisch 
misst und dann eine Kurve bildet. Entweder fertige Lösung oder mit dem 
ARM7 bzw. den anderen Mikrocontrollern.

Stichwort Umwälzpumpen:
In der Anlage sind 6 Umwälzpumpen installiert. Diese könnten eventuell
durch sparsame getauscht werden. Aber ich weiß nicht wann die überhaupt 
laufen. Das Problem ist, durch feste Verdrahtung mit der Steuerung des 
Brenners (Viessmann Comfortrol) kann ich kein 
Energie-Mess-Zwischenstecker anschließen oder müsste die Leitung 
auftrennen.

Folgende Modelle sind installiert:
WILO Typ RS15/4-3, Stufe II, Stufen: I 0,13A 30W II 0,2A 46W III 0,28A 
65W
WILO Typ ST15/6 ECO-3 C, Stufe III, Stufen: I 0,16A 36W II 0,19A 43W
III 0,22A 49W
Grundfos Typ VIUPS - 60, Stufe II, Stufen: I 0,21A 45W II 0,35A 75W
III 0,49A 110W
Grundfos Typ VIUPS - 60, Stufe III, Stufen: I 0,21A 45W II 0,35A 75W
III 0,49A 110W
Grundfos Typ UPS 25-40 180, Stufe II, Stufen: I 0,13A 30W II 0,21A 50W
III 0,31A 75W

Weiter ist schon eine sparsame installiert:
WILO Star-Z Nova 4132750, 4,5 Watt

Die Laufzeit des Brenners ist von 4:30-8:00 und von 15:00-23:00, am 
Wochenende bis 00:00.

Amortisiert sich das tauschen der Pumpen?

Weiter sind in der Küche Leuchtstoffröhren installiert:
  4 x T8 15W warm-weiß 3000K
  2 x T8 30W warm-weiß 3000K

Diese werden bei defekt gegen SMD-LED-Röhren und neuer Halterung 
getauscht.

von Jörg W. (dl8dtl) (Moderator) Benutzerseite


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Christian Str schrieb:
> Außerdem hast du trotzdem keine
> Aussage über die Leistung, wie vorher schon erwähnt, da du nicht auf die
> genaue Spannung schließen kannst. Bei einer Toleranz von maximal +-10%
> kann das schon einiges sein (auch wenn die Versorger die in den meisten
> Fällen bei etwa +-1.5% halten wird).

Es misst natürlicht trotzdem alles nur die Scheinleistung.  Falls
massiv Blindströme "unterwegs" sein können, würde man damit mehr
messen, als tatsächlich Wirkleistung verbraucht wird.  Auch wenn
neuere Netzteile allesamt mit PFC daher kommen sollten, gerade
induktive Verbraucher können da ziemliche Diskrepanzen verursachen.

von Udo S. (urschmitt)


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Christian H. schrieb:
> Bei
> einem Jährlichen Verbrauch von 7500 kW/h bei einem 3 Personen Haushalt
> sollen Stromfresser gefunden werden.
Wow, wie schafft ihr das?

Was für Geräte laufen beu euch 24h?
Was läuft alles auf standby?
Wie oft läuft die Waschmaschine/Trockner/Spülmaschine pro Woche?
Wie oft und lange laufen Backofen und Herd?
Mach mal ne Liste

Christian H. schrieb:
> In der Anlage sind 6 Umwälzpumpen installiert.
Wofür das denn?
Wir, 5Personen 180qm haben genau 2 Pumpen in der Heizung.

Christian H. schrieb:
> Weiter sind in der Küche Leuchtstoffröhren installiert:
>   4 x T8 15W warm-weiß 3000K
>   2 x T8 30W warm-weiß 3000K
>
> Diese werden bei defekt gegen SMD-LED-Röhren und neuer Halterung
> getauscht.
Und das lohnt sich? Moderne T5 Lampen haben 80 Lumen/W Da muss eine LED 
Lampe erst mal hinkommen.

Christian H. schrieb:
> Das Problem ist, durch feste Verdrahtung mit der Steuerung des
> Brenners (Viessmann Comfortrol) kann ich kein
> Energie-Mess-Zwischenstecker anschließen oder müsste die Leitung
> auftrennen.

Ja und, statt dessen willst du massiv im Zählerschrank rumfummeln? Was 
ist aufwändiger und gefährlicher?
Kauf dir halt ein Energiekostenmessgerät im Hutschienengehäuse.

von Christian S. (christianstr)


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Jörg Wunsch schrieb:
> Es misst natürlicht trotzdem alles nur die Scheinleistung.  Falls
> massiv Blindströme "unterwegs" sein können, würde man damit mehr
> messen, als tatsächlich Wirkleistung verbraucht wird.  Auch wenn
> neuere Netzteile allesamt mit PFC daher kommen sollten, gerade
> induktive Verbraucher können da ziemliche Diskrepanzen verursachen.

Stimmt, da hab ich gar nicht im ersten Moment dran gedacht, dass das die 
nächste Fehlerquelle ist. Und wenn er schreibt, er hat einige 
Pumpen...naja, da wird schon ein wenig Induktivität vorhanden sein ;) 
Bei den Leistungen, die er angegeben hat, wird das wohl kaum kompensiert 
werden ;)

Gruß Christian

von Christian H. (blueicehaller)



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Hallo,
ich habe mich seit 2012 nicht weiter mit dem Thema beschäftigt.
Doch heute habe ich mir die Mühe gemacht mal alle Verbraucher 
aufzuschreiben.
Bei manchen fehlen mir die Leistungsangaben.


Im Sicherungskaten befinden sich:
24 Sicherungsautomaten
2 FI Schutzschalter
2 Stromstoßrelais
1 Zeitschaltuhr

Mit Kommentar:
24 Sicherungsautomaten
- davon 1..6 als 3-Phasen für Herd und Backofen
- davon 1 defekt
2 FI Schutzschalter 13..17 und 26..32
2 Stromstoßrelais
1 Zeitschaltuhr Außenlicht


Gibt es mittlerweile ein zentrales Gerät für max. 12 
Hutschieneneinheiten
das min. 24 (32 bietet etwas Reserve) Eingänge hat wo die 
Sicherungsautomaten durchgeschliffen werden?


Manche Verbraucher wie die Heizungsanlage und die Heizungspumpen kann 
ich nicht messen weil sie fest verdrahtet sind. Ich weiß auch nicht wann 
welche Heizungspumpe in Betrieb ist.


Weitere Lösungen die ich gefunden habe:
a) Smart Meter
+ Gesamter Verbauch als Balken/Kurve ablesbar
+ über einen längeren Zeitraum
+ Zoom von Jahr auf Stunden
- Wenn über EVS bezogen Datenschutz
- Es fällt schwer den Verbrauch eines einzelnen Raumes herauszufinden, 
man müsste wahrscheinlich alle anderen Sicherungsautomaten ausschalten


b) Somfy TaHoma (Messgerät für UP-Dose)
+ Messung eines einzelnen Raumes
- Müsste in jeden Raum eingebaut werden


c) 1- oder 3-Phasen Leistungsmesser für Hutschienenmontage
+ Display zum schnellen ablesen
- nicht vernetzt


Ich vermute die Stromfresser befinden sich in folgenden Räumen unter 
folgenden Verbrauchern:
Küche: Siemens Elektroherd, Siemens Backofen, Siemens S9GT1S 
Geschirrspüler 2,3-2,5kW, Unterbau Heizgerät für Handtücher Hailo, 
Dunstabzugshaube, Kühlschrank Liebherr IKP 1760 Anschlusswert 90W, 
Siemens Gefrierschrank GS12DV20 90W
Waschküche: Waschmaschine AEG Öko Lavamat 9555, Wäschetrockner Siemens 
S46-S1
Heizraum: Heizungspumpen siehe früherer Beitrag von mir, Viessmann 
Vitola-biferral Nennaufnahme max. 1000W, Weishaupt WL5/1-B 0,42 / 0,02kW
Büro: PC, 1 Leuchtstoffröhre, Dreambox 7025+ (25-30W, Bereitschaft 10W), 
1x Halogen 20W, 1 Doppel-Leuchtstoffröhre (Osram L 58W 21-840), 
FRITZ!Box 6360, 8 Port Switch 9-12W, Sony DHC-MDX10, HP Photosmart C7280 
(32,5W Spitze, 20,1W durchschnittlich), HP w2207h (65W, Bereitschaft 
2W), Wortmann Terra 130062 (Asus M3A78EMH, AMD Athlon 64 x2 4450e AM2 
Sockel, 250W Netzteil FSP Group FSP250-50GLV (PF)), Lenovo ThinkPad T500 
65W Netzteil
Bügelzimmer: Bügelmaschine Privileg WB 3953 2,7kW, Bügeleisen Severin 
3282 1000W, 1 Lampe 140W (2x 40W, 1x 60W)
Wohnzimmer: 1 Lampe 240W (6x40W), 1 Lampe 200W (5x40W), Pioneer Plasma 
PDP-435 XDE (352W, Bereitschaft 0,4W), Onkyo HT-R330 (380W, Bereitschaft 
0,2W), Golden Media Xpeed LX3 (40-65W, Bereitschaft 1W), Aktenvernichter 
Dahle 20082 200W Motor (wird auch zum Schreddern von Supermarkt-Werbung 
benutzt)
Schlafzimmer: Philips 32PDL7906K/02 (47W, Bereitschaft 0,15W), Bose 2.1 
Lifestyle® 235 Series III (1W + 350W, Bereitschaft keine Angabe), 
Octagon Receiver (55W, Bereitschaft 1W), 2 Elektsiche Lattenroste
Kinderzimmer: Dreambox 7025+ (25-30W, Bereitschaft 10W), Grundig Davio 
37 (P 37-830 text), DK Digital AS-90-1
Badezimmer: Haartrockner (Fön) AEG HTD 5584 2200W, 1 Lampe 3x 20W, 1 
Lampe 6x 3,3W LED
Flur EG: 2 Lampen 160W (4x40W)
Flur UG: 3 Lampen 120W (3x40W)
Hobbyraum: 100W, 1-2 Doppel-Leuchtstoffröhren (Osram L 58W 21-840)


Hinweis:
Die Fernseher sind immer zusammen mit einem DVB-Receiver und einem 
AV-Receiver in Betrieb
Das Licht im Hobbyraum wird benötigt als Lampe zum Keller, ist also nur 
kurz an.
Der PC im Büro ist 24 Stunden an, der Monitor nur bei Bedarf

Hier nochmal die Verbraucher mit min. 1000W.
Es sind meistens Geräte die Wärme erzeugen.
Sie sind zwar nicht immer an aber wenn sie mal an sind verbrauchen sie 
so viel wie ein anderes Gerät über einen längeren Zeitraum verbraucht.
Siemens Elektroherd (fast täglich)
Siemens Backofen (gelegentlich)
Siemens S9GT1S Geschirrspüler 2,3-2,5kW (täglich 1x, am Wochenende 2x am 
Tag)
Bügelmaschine Privileg WB 3953 2,7kW (1x am Wochenende)
Bügeleisen Severin 3282 1000W (mehrmals in der Woche)
Waschmaschine AEG Öko Lavamat 9555 (6 mal in der Woche)
Wäschetrockner Siemens S46-S1 (3 mal in der Woche)
Haartrockner (Fön) AEG HTD 5584 2200W (täglich 2 Personen)
Viessmann Vitola-biferral Nennaufnahme max. 1000W

: Bearbeitet durch User
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