Forum: Mikrocontroller und Digitale Elektronik IC für Netzanalyse


von Miche L. (ihoid)


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Hallo liebe Forengemeinde,
jetzt, da es draußen wieder kälter wird ;) ist es wieder Zeit für das 
ein oder andere Projekt.
Also möchte ich gerne wieder etwas in Angriff nehmen.

Ziel soll ein "kleiner" 3 Phasiger Netzanalysator ala UMG511 von Janitza 
sein.
Abtastrate von Strom und Spannung ca. 20kHz um Transienten noch sinvoll 
darstellen zu können.
Bestenfalls sollen die Messwerte (P,Q,I,U,cosphi, evtl. FFT) über 
Ethernet abrufbar sein.

Meine Fragen an euch sind jetzt:

kennt jemand von euch IC´s wie z.b. ADE7758, der einem die ganze 
Signalauswertung abnimmt? Jedoch müsste dieser noch eine Kontinuierliche 
Waveform zur verfügung stellen. Der ADE7758 stellt ja nur einzelne 
Waveformsamples zur verfügung, so ist es reines glücksspiel eine 
Transiente zu erwischen oder eben auch nicht. Außerdem wäre die option 
auf eine FFT nicht mehr offen.
Gibt es hier etwas fertiges oder muss ich dies diskret lösen?

Wenn jemand Interesse hat bei diesem Projekt mitzuwirken ist er gerne 
wilkomen.
Plattformmäßig bin ich noch völlig offen, da ich nach AVR Atmega und NXP 
cortex M3 auch gerne mal wieder etwas neues ausprobieren möchte.

Gruß Miche

von holger (Gast)


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>Wenn jemand Interesse hat bei diesem Projekt mitzuwirken ist er gerne
>wilkomen.

Wieso? Kriegst du das alleine nicht gebacken?

von Cyblord -. (cyblord)


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holger schrieb:
>>Wenn jemand Interesse hat bei diesem Projekt mitzuwirken ist er gerne
>>wilkomen.
>
> Wieso? Kriegst du das alleine nicht gebacken?

Das ist doch meist der einzige Grund warum manche Leute nur "im Team 
arbeiten können". Wenn jemand nach "Team" schreit, dann weiß man sofort 
dass der nix macht und nix kann.

von Gregor B. (Gast)


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von Frank K. (fchk)


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Wenn Du ohnehin jedes Sample haben willst, dann ist es vielleicht 
sinniger, nur ein passives Frontend wie den Microchip MCP3903 oder 
MCP3914 zu nehmen und alles in Software zu machen.

http://www.microchip.com/wwwproducts/Devices.aspx?dDocName=en554558
http://www.microchip.com/wwwproducts/Devices.aspx?dDocName=en565642

Es gibt von vielen Firmen auch all-in-one Lösungen wie z.B. den 
MSP430F6779 mit sieben(!) 24-Bit(!) AD-Konvertern, die extra für 
Polyphase Metering vorgesehen sind.

http://www.ti.com/product/msp430f6779

Referenzdesigns sind verfügbar, die kannst Du an Deine Bedürfnisse 
anpassen.

fchk

von L. P. (lpg)


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cyblord ---- schrieb:
> Wenn jemand nach "Team" schreit, dann weiß man sofort
> dass der nix macht und nix kann.

team --> toll, ein andrer machts.... ;)

lg.

von Miche L. (ihoid)


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@ Frank K. : Danke, werde mir den MSP430F6779 mal ansehen. 7stk 24bit AD 
Wandler hört sich schonmal gut an ;) und die Appnotes schauen auch 
schonmal Gut aus!
Gruß Michael

von Frank K. (fchk)


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Pass aber auf Deine elektrische Sicherheit auf! In dem Referenzdesign 
liegt der MSP430 direkt auf Netzpotential, d.h. Du musst beim Messen 
aufpassen und musst zum Debuggen Deinen Debugger (MSP-FET430UIF) 
unbedingt galvanisch vom PC trennen - entweder auf der JTAG-Seite oder 
auf der USB-Seite, sonst knallt es, was Dich eventuell auch Deinen PC 
kosten könnte. Bei der Referenzanwendung Energiemessung stört das nicht 
weiter, wenn zB auch das LCD auf Netzpotential liegt, weil das ganze ja 
gekapselt und verplombt im Zähler sitzt und die Schnittstellen nach 
außen entweder optisch per IR oder drahtlos per ISM-Funk oder über 
Powerline realisiert sind.

Während der Entwicklung ist ein Trenntransformator dem Personenschutz 
sehr zuträglich.

Das betrifft natürlich prinzipbedingt alle Hersteller von derartigen 
Lösungen, auch zB. Microchip (PIC18F87J72, nur einphasig), Maxim (das 
Teridian-Zeugs), usw usw.

Wenn Du das vermeiden willst, musst Du anstelle von Shunts Stromsensoren 
verwenden und in die Schaltungsteile für die Spannungsmessung 
Isolationsverstärker einsetzen, die dann ihrerseits aber nicht ganz 
billig sind. So ein AMC1100 kostet etwa 5-6 Euro, und Du brauchst 3 
davon. Die Stromsensoren (zB von LEM) sind auch nicht billiger, so in 
der Größenordung 10€ pro Stück musst Du rechnen, und Du brauchst vier 
Stück davon, wenn Du den Neutralleiter auch messen willst (was zwar 
nicht unbedingt notwendig, aber vielleicht ganz nützlich ist, denn so 
siehst Du zB gleich auf einen Blick, wie unsymmetrisch Dein Anschluss 
belastet wird).

Die "ungefährlichste" Variante wäre ein MCP3914 AFE und gleich dahinter 
ein ADuM24xx bzw Si86xx Isolator. So wäre der "gefährliche" 
Schaltungsteil minimiert, und Du könntest unbesorgt am Controller messen 
und debuggen.

fchk

von Gerd E. (robberknight)


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Ich frage mich warum alle die verlinkten Teile 24 Bit Wandler sind. Ist 
diese Bitbreite wirklich sinnvoll (außer vielleicht für das Marketing 
der Hersteller)?

Wenn man wirklich 24 brauchbare Bits will, muss man doch normal einen 
riesen Aufwand treiben: das fängt mit ner Referenz an die extrem 
rauscharm ist. Geht weiter mit extra sauberer Stromversorgung, TK der 
Widerstände, Opamps, Layout mit Guardringen etc., Schirmungskäfige,...

Wenn ich mir jetzt z.B. die Appnote von TI für das Power Metering 
anschaue:
http://www.ti.com/litv/pdf/slaa577c
dann sehe ich da zumindest auf den ersten Blick nix in die Richtung.

Käme man nicht auch mit z.B. einem 16 Bit AD-Wandler auf vergleichbare 
Ergebnisse?

von Leonix (Gast)


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Bei den Delta-Sigma-Wandlern ist es so, dass man damit einen 
universellen ADC mit bereits eingebautem Anti-Alias-Filter hat (man 
sollte aber ein kleines Filter trotzdem davorschalten). Braucht man nur 
16bit, kann man sich die 24bit Typen trotzdem ansehen. Leider hat das 
Marketing bei TI es nicht verstanden, klar darzustellen, was ihre im 
MSP430 eingebauten 24bit Wandler so können.
Für den MSP430F6779 hab ich das mal ausgerechnet. Wenn man den ADC mit 
den maximal möglichen 2,3MHz fährt erhält man:
- Auflösung 16bit bei ca.72kHz Abtastrate, die 3dB-Dämpfung des Filter 
liegt da bei ca 33kHz.
- Auflösung 24bit bei ca. 2.2kHz, 3dB@1kHz
Werte dazwischen kann man sich frei einstellen mit dem OSR (over 
smapling ratio), wie gut die dann wirklich sind,muss man sich aber im 
Datenblatt ansehen (naja 96kHz-24bit Soundkarten sind auch oft viel 
schlechter, als die reinen Zahlen es vermuten lassen)

siehe auch:
http://www.beis.de/Elektronik/DeltaSigma/DeltaSigma.html

Der MSP430F6779 würde sich also z.B. gut für einen Audiorecorder eignen. 
Eine 32G-SD Karte dran (per 25MHz mit der SPI und dem DMA Controller 
angesprochen) und schon könnte man da bei sehr wenig Strom 
unkomprimiertes Audio aufnehmen. Der MSP braucht da vermutlich 2-3mA, 
die Frage ist, mit wieviel die SD-Karte auskommt.

Leo

von Günter (Gast)


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Gerd E. schrieb:
> Ich frage mich warum alle die verlinkten Teile 24 Bit Wandler sind. Ist
> diese Bitbreite wirklich sinnvoll (außer vielleicht für das Marketing
> der Hersteller)?

24bit ist Unsinn. Die 6 LSB kann man direkt wegwerfen bei einem 
"normalen" Design. 16bit sind möglich - sauber aber auch nur auf 4 Lagen 
PCBs mit guter Erfahrung.

von patsch007 (Gast)


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Klasse sind auch die ADE7912 und ADE7912 (isolierter ADC 24Bit)haben 
SPI.

http://www.analog.com/en/analog-to-digital-converters/energy-measurement/ade7912/products/product.html

Erzeugen sich die Spannung für die Sekundärseite selbst.
Das Einzige Manko was sie haben ist nur 8kHz Samplerate, sonst wären sie 
auch gut geeignet für FFT in einem Cortex M4 oder so.

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