Verbrauchsmessung - wo ist der Messfehler?

[Gerd E. (robberknight)]

Hallo,

ich möchte den Idle-Verbrauch eines kleinen Steckernetzteils (Flyback) 
messen. Das Energiekostenmessgerät (Voltcraft Energy Check 3000) zeigt 
im Idle 0,3W an. Bei 2,5W Last hinten am Steckernetzteil zeigt es 3,3W 
an. Beides wäre ja im Rahmen des zu Erwartenden.

Jetzt wollte ich das ganze mal mit dem Oszi nachmessen. Messaufbau und 
Screenshots siehe Anhang. Da ich beim Oszi ja nur eine Masse für alle 
Kanäle habe, habe ich den Spannungsabfall über dem Shunt bei der 
Spannung (Channel 2) mitgemessen und hinterher im Math-Kanal wieder 
abgezogen.

Ich komme im Idle auf 516 V² / 98,8 R = 5,2 W und bei 2,5 W Last auf
1082 V² / 98,8 R auf 11 W.

Beides wäre für ein aktuelles Steckernetzteil nicht mehr ok.

Die RMS-Werte von Spannung und Strom hab ich einzeln mit dem Multimeter 
nachgemessen, die stimmen.

Wo ist da der Messfehler?

Im billigen Energiekostenmessgerät? Oder in meiner Messung mit dem Oszi? 
Ich hab das Oszi erst ganz neu und bin noch nicht mit allen Eigenheiten 
vertraut.

[John (Gast)]

Dein Mathkanal:
Abs(CH1)*(Abs(CH2)-Abs(CH1))

Versuch es mal ohne "Abs":
CH1*(CH2-CH1)

[Gerd E. (robberknight)]

John schrieb:
> Versuch es mal ohne "Abs":
> CH1*(CH2-CH1)

Das ändert leider nix, das Ergebnis ist fast das selbe.

Ich habe das ABS verwendet, weil ich damit den Math-Kanal kleiner 
skalieren kann. Die Measure-Funktion von Rigol (soweit ich weiß bei 
Agilent übrigens auch) arbeitet auf den auf dem Bildschirm dargestellten 
Werten, damit sollte das die Genauigkeit leicht erhöhen.

[John (Gast)]

Kannst Du einen Scrennshot ohne Abs machen?

[John (Gast)]

Was misst die "Per. Area" Funktion?
Für die Leistung brauchst Du den Mittelwert der Leistungskurve.

[Ulrich H. (lurchi)]

Die Berechnung muss man ohne die Betragsfunktion machen, weil die 
Leistung zeitweise auch negativ wird. Ggf. muss man such noch auf den 
Offset achten.

Die mittlere Leistung gibt es dann per Mittelwert.

[Volker B. (Firma: L-E-A) (vobs)]

Gerd E. schrieb:

> Wo ist da der Messfehler?

http://de.wikipedia.org/wiki/Wirkleistung

Grüßle,
Volker.

[MiWi (Gast)]

Gerd E. schrieb:
> Wo ist da der Messfehler?

Mach die Messung einmal mit einer rein ohmschen Last, also einer 
15/25W-Lampe oÄ. (Achtung auf den Shunt!)

Und dann, wenn Du das Netzteil wieder drann hast - hänge parallel zum 
Trentrafo, also vor dem Shunt einen ohmschen Widerstand (15 _Glüh_lampe 
oder sowas, nix elektronisches!) oder einen 2k & entsprechend 
belastbaren Widerstand.

Dann sollten diese Stromartefakte etwas besser einschätzbar sein....

Grüße

MiWi

[meas (Gast)]

MiWi schrieb:
> Dann sollten diese Stromartefakte etwas besser einschätzbar sein....

Und gehen in der ohmschen Last (immer stärker) unter.
Was soll denn das für eine Messtechnik sein...?

[MiWi (Gast)]

meas schrieb:
> MiWi schrieb:
>> Dann sollten diese Stromartefakte etwas besser einschätzbar sein....
>
> Und gehen in der ohmschen Last (immer stärker) unter.
> Was soll denn das für eine Messtechnik sein...?

Zeichne Dir einmal das Ersatzschaltbild von dem gesamten Aufbau (ink. 
Trenntrafo und Oszi) auf, lese was ich geschrieben habe und ziehe Deine 
Schlüsse daraus.

Dann weißt Du, was das für eine Messtechnik ist.

Grüße

MiWi

[gvs (Gast)]

Wenn man davon ausgeht dass du bei der Schaltung ca. 5W am Shunt 
verbrennst, kommts doch hin.

[Gebhard R. (Firma: Raich Gerätebau & Entwicklung) (geb)]

>Die RMS-Werte von Spannung und Strom hab ich einzeln mit dem Multimeter
>nachgemessen, die stimmen.
Spannung wird schon stimmen, beim Strom bin ich sehr skeptisch aufgrund 
des hohen crest-Faktors. Wenn du die 2 Größen miteinander 
multiplizierst, erhältst du erstmal nur die Scheinleistung. Du willst 
aber die Wirkleistung! Da braucht's dann noch den Phasenwinkel.
Außerdem denk mal nach: 2,5W gehen hinaus, 11W hinein. Würde eine 
Verlustleistung von 8,5W bedeuten. Das würde vermutlich das 
Kunststoffgehäuse verflüssigen.=> kann nicht sein

Grüsse

[Lon (Gast)]

> Wenn du die 2 Größen miteinander multiplizierst, erhältst du erstmal nur
> die Scheinleistung. Du willst aber die Wirkleistung!

Er muss nur richtig multiplizieren und summieren. Den Phasenwinkel 
brauch er nicht direkt bestimmen.

Beispiel:

500 Messungen von U und I pro Sekunde.

Dann brauch er "nur" die jeweilige Spannung, den jeweiligen Strom und 
die Zeitdauer der Messung (1/500 s) zu multiplizieren und alles zu 
summieren und danach durch 1 s teilen um auf die Leistung zu kommen

[Gebhard R. (Firma: Raich Gerätebau & Entwicklung) (geb)]

@Lon
Was du sagst, stimmt schon, er hat aber die RMS-Werte angeblich 
gemessen.

Grüsse

[Stefan (Gast)]

Im Oszilloskop-Screenshot sind für Strom- und Spannungskanal Vrms 
Mittelwerte zu sehen die leicht mit einer Multimeter Messung verglichen 
werden können.
Aber auch für den Math-Kanal wird dort ein Vrms Wert angzeigt, der 
arithmetische Mittelwert der berechneten Größe, natürlich auch ohne 
ABS(), wäre richtig.

[Gerd E. (robberknight)]

Ihr habt Recht, ich darf von der Leistung nicht den RMS-Wert, sondern 
den Mittelwert nehmen. Und durch die ordentliche 
Phasenverschiebung/verzerrung kommt es auch kurzfristig zu negativer 
Leistungsaufnahme, die ich nicht einfach per ABS hinzuzählen darf.

Anbei nochmal neue Messungen mit korrigiertem Math-Channel.

Idle 235 V² / 98,8 R = 2,4 W
2,5 W Last: 471 V² / 98,8 R = 4,8 W

Gerade den Idle-Verbrauch finde ich aber weiterhin nicht akzeptabel, 
wenn ich das richtig sehe sind nach ErP nur noch < 0,5W erlaubt.

[Gerd E. (robberknight)]

So, jetzt hab ich noch mal zum Vergleich ne 40W Glühbirne drangehängt. 
Das Energiekostenmessgerät zeigt 37W an.

Die Math-Kurve auf dem Oszi sieht für meinen Geschmack auch passend aus. 
Bis vielleicht auf die Aliasing-Artefakte, das Anti-Aliasing und das 
intensity-graded Display scheinen für den Math-Channel nicht zu 
funktionieren.

Allerdings kann ich mit dem angezeigten Avg-Messwert von dem 
Math-Channel gar nichts anfangen. Wie kommt der da auf negative Werte?

Das mit den negativen Werten macht er übrigens auch wenn ich nur ein 
einfaches CH1*CH2 berechnen lasse.

[Achim S. (Gast)]

Gerd E. schrieb:
> Wie kommt der da auf negative Werte?

das sieht in der Tat danach aus, als würde das Oszi Unsinn messen.

Zu den Messungen in Beitrag "Re: Verbrauchsmessung - wo ist der Messfehler?"

Kann es sein, dass dein Stromkanal einen Offset hat? An der Kurve selbst 
ist das schwer auszulesen (du könntest mal den Nullpunkt genau auf eine 
Linie des Gitters legen). Aber die Assymetrie der beiden Halbwellen im 
Mathekanal deutet auch darauf hin.

Außerdem musst du darauf achten, über welchen Zeitbereich der RMS-Wert 
bzw. der Mittelwert berechnet werden. Wenn du über 1,5 Netzperioden 
mittelst, dann kann die "halbe" Periode einen großen Fehler bewirken 
(vielleicht wird in dieser Zeit gerade Blindenergie eingespeist, die in 
den nächsten paar ms zurückgespeist würde - was aber in der Rechnung 
nicht mehr drin ist).

Deswegen solltest du entweder genau über eine ganzzahlige Anzahl von 
Perioden mitteln lassen - bei vielen Oszis kann man die Grenzen des 
Auswertebereichs einstellen.

Oder du lässt die Rechnung über viele Perioden durchführen, so dass der 
"Randeffekt" keine große Rolle mehr spielt.