Forum: Analoge Elektronik und Schaltungstechnik Leistung messen an 230V von 1W bis 2000W


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von Hans R. (hansreil)


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Hallo, ich baue mir gerade meinen Hausbus zusammen, da bin ich beim 
Thema Leistungsmessung angekommen. Ich würde gerne 30 verschienene 
Verbraucher checken wollen, was sie an Leistung aufnehmen. Bei vielen 
Steckdosen weiß ich das vorher nicht, was mal angesteckt wird. Deshalb 
würde ich grundsätzlich von 1-2000W messen. Von der Genauigkeit her 
interessiert mich, ob es 1 oder 2 Watt sind, aber es ist mir egal, ob es 
999 oder 1000W sind. Die Rohdaten sollen von einem Atmega 2560 
aufgenommen werden. Das Ganze mit galvanischer Trennung, möglichst klein 
und simpel. Würde gerne den Sensor in meine 
Dreistock-Installationsklemmen einbauen, wenn das geht.
Hab hier und auch anderswo schon gesucht, aber entweder fehlt die 
Genauigkeit im unteren Bereich oder die Leistung im oberen Bereich, zu 
groß oder zu teuer.

Wie würdet ihr das Problem lösen?

Ich dachte an einen linearen Hallsensor der in einem geschlitzen 
Ringkern sitzt (wo kann man die kaufen?). Oder gibt es einen Hallsensor, 
der auch ohne Ringkern noch 5mA spürt?
Und wie geht es dem Hallsensor, wenn da 10A durch den Leiter fließen? 
Spukt er dann noch vernünftige Werte aus?
Gibt's Hallsensoren mit Auto-Range?

Oder doch ein Shunt? Aber auch hier das Problem zwischen Empfindlichkeit 
und Leistungsbreite. Dann müsste ich wahrscheinlich noch das Signal 
verstärken, digitalisieren, optokopplen. Gibt's das im Paket?

Irgendwie komm ich da grad nicht weiter.

Hab von Fritz so ein DECT200 mal aufgeschraubt. Die arbeiten mit einem 
R001 und PL8331. Cooles Teil, arbeitet angeblich von 100mW bis 2,4kW. 
Also sollte technisch realisierbar sein. Aber wie können die bei 100mW 
die 5uV am Shunt noch messen?

Danke für alle zweckdienlichen Hinweise.

von Dieter (Gast)


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von Christian M. (Gast)


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Dieter schrieb:
> Hole Dir sowas:

30 mal...?! :-O

Gruss Chregu

von soso... (Gast)


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Ich habe mir mal so ein Energiemessgerät mit einem ADE7912 gebaut. Das 
sind galvanisch getrennte 24-Bit-Wandler für Strommessungen. Ich 
verwende (vierpolige) SMD-Shunts.
Der Messbereich bei mir ist 10mW - 1kW. Und das klappt sehr gut. 2kW ist 
nur eine Frage, welche Shunts man verwendet.

Ein Problem wird werden: Willst du RMS-Leistung messen ist ein 8-Bit-µC 
nicht ausreichend, denn du darfst mit 32 bit rechnen - bei 24Bit-Samples 
schon nötig. Und eine 32-Bit Wurzel, Multiplikation oder Division auf 
dem ATMEGA geht nicht schnell genug.
Ich habe einen PIC32MX beschäftigt, das klappte hervorragend. Aber 40MHz 
hab ich trotzdem gebraucht.
Ein ARM kann das natürlich auch, oder ein AVR32.

Die Softwareseite ist in folgender Appnote beschrieben:
https://www.nxp.com/docs/en/application-note/AN4265.pdf
Lässt sich leicht auf andere µC portieren.

Datenblätter für den IC:
https://www.analog.com/media/en/technical-documentation/data-sheets/ade7912_7913.pdf

Wenn du Code oder Hilfe bei der Schaltung brauchst, kann ich dir ein 
bischen helfen.

von 42kVAr (Gast)


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von Mehmet K. (mkmk)


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Der MCP39F521 waere auch ein Kandidat.
Sowohl der dynamische Bereich, als auch der TK ist besser als beim 
CS5460. Aber etwas Fix-Fertiges ist mir nicht bekannt. In der Beziehung 
der der Tipp von 42kVAr natürlich unschlagbar.

von Axel S. (a-za-z0-9)


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Hans R. schrieb:
> Hallo, ich baue mir gerade meinen Hausbus zusammen, da bin ich beim
> Thema Leistungsmessung angekommen. Ich würde gerne 30 verschienene
> Verbraucher checken wollen, was sie an Leistung aufnehmen.

Permanent? Wozu soll das gut sein?

> Wie würdet ihr das Problem lösen?

Mit einem Leistungsmeßgerät. Die Bauform als Zwischenstecker paßt für 
die meisten Anwendungsfälle. Und dann halt mal über einen ganzen Tag 
oder auch eine Woche dranlassen. Danach weiter zum nächsten Verbraucher.

> Oder doch ein Shunt? Aber auch hier das Problem zwischen Empfindlichkeit
> und Leistungsbreite. Dann müsste ich wahrscheinlich noch das Signal
> verstärken, digitalisieren, optokopplen.

So machen das die käuflichen Leistungsmesser. Einfach einen Shunt und 
dann passend verstärken. Bei kleinen Leistungen wird es dann halt 
ungenau. Wayne?

von Peter S. (psavr)


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von Klaus (Gast)


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1W auf 2000W ist 0,5 Promille. Da man Leistung nicht messen kann, 
sondern Strom und Spannung messen muß, müssen beide Messungen besser als 
diese 500ppm sein. Da heutzutage kaum ein Strom noch sinusförmig ist muß 
man ihn mit ziemlich hoher Zeitauflösung messen, um wirklich alles 
mitzukriegen. Und das alles in einem möglicherweise EMV-versauten 
Umfeld. Insgesamt sportlich

MfG Klaus

von Till Ostermann (Gast)


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Hallo Hans,

ACS71020, kleines Package, misst Spannung & Strom, und ist kostengüsntig 
z.B. über Digikey zu beziehen. Strom wird isoliert per Magnetfeld 
gemessen.

https://www.allegromicro.com/en/Products/Current-Sensor-ICs/Zero-To-Fifty-Amp-Integrated-Conductor-Sensor-ICs/ACS71020.

Wie die Vorgänger schon geschrieben haben: Die 
Leistungsgenauigkeits-Anforderung, gerade bei Leckstrom, ist 
anspruchsvoll.

VG Till

von Thomas R. (sunnyingtom)


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Ich verwende sowas ähnliche und funktioniert prächtig:
S0 1000 Imp/kWh, galvanisch isoliert
misst Wirkleistung
Gibts auch als Drehstromzähler

Ebay-Artikel Nr. 362480881482

: Bearbeitet durch User
von Dieter (Gast)


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Oder viel einfacher waere es, wenn Du vor dem Wechselrichter von 24 oder 
12V auf 230V den Strom mißt.
Dann reicht ein billiger Datalogger oder Digitalmultimeter. Ggf. noch 
ein OP als Verstaerker.

von Hans R. (hansreil)


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42kVAr schrieb:
> Dieter schrieb:
>> Hole Dir sowas:
>>
>> https://www.elv.de/energiekosten-messgeraet-mit-abgesetztem-monitor.html
>
> In vielen 1-Phasen Messgeräten ist ein CS5460 verbaut.
>
> Die gibts auch hier:
>
> 
https://www.aliexpress.com/item/New-3-3-5v-CS5460A-Converte-Single-phase-Bi-directional-Power-Energy-Metering-Module-Chip-With/32742736157.html
>
> Software:
> https://github.com/xxzl0130/CS5460

Danke an alle für eure engagierten Antworten.

Der CS5460 scheint mir das Beste an Preis/Leistung für mich zu sein. Und 
dazuo noch gleicht die Software zum Ansteuern! Danke!
Jetzt weiß ich wie ich weitermachen kann.

Ihr seid super!

von Wolfgang (Gast)


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Hans R. schrieb:
> Die arbeiten mit einem R001 ...

Nenne das Ding einfach "1 mΩ Widerstand"

von Dieter (Gast)


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Es gibt noch Strommessung mit zwei Bereichen mittels Spannungsabfall 
ueber Diode, ggf. Wid. parallel, und Widerstand in Reihe. 
Spannungsabfall ueber der Diode ist fuer kleine Stroeme. Der 
Spannungsabfall ueber R ist fuer grosse Stroeme.
Linearisiert wird durch Berechnung.

von Mariacron (Gast)


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Dieter schrieb:
> Oder viel einfacher waere es, wenn Du vor dem Wechselrichter
> von 24 oder 12V auf 230V den Strom mißt.

Wie meinst Du denn das? Ging es hier nicht um die gleichzeitige
Leistungsmessung von zig Geräten (je direkt an Steckdose/Netz)?

Ich komme da nicht mehr mit.

Dieter schrieb:
> Strommessung mit zwei Bereichen mittels Spannungsabfall
> ueber Diode, ggf. Wid. parallel, und Widerstand in Reihe.
> Spannungsabfall ueber der Diode ist fuer kleine Stroeme.
> Spannungsabfall ueber R ist fuer grosse Stroeme.
> Linearisiert wird durch Berechnung.

Äh...?

von Dieter (Gast)


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Ersteres, falls Hausbus ein Wohnbus sein sollte. Man weiß ja nie  ;) ;)

Zweiteres fuer Messung im 240V Netz ohne falls ...
Der Mikrocontroller koennte die Daten ueber den EIB absetzen, wenn der 
TO so weit gehen will.

von Oliver S. (oliverso)


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Hans R. schrieb:
> Bei vielen
> Steckdosen weiß ich das vorher nicht, was mal angesteckt wird. Deshalb
> würde ich grundsätzlich von 1-2000W messen.

Da so ziemlich alles, was warm macht, heutzutage gern mal 16 A zieht, 
von Bügeleisen über Wasserkocher bis zum Heizlüfter, fest angeschlossene 
Kochgerätschaften sowieso, wird’s mit 2000 Watt eher dünn.

Oliver

von Hans R. (hansreil)


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Dieter schrieb:
> Es gibt noch Strommessung mit zwei Bereichen mittels Spannungsabfall
> ueber Diode, ggf. Wid. parallel, und Widerstand in Reihe.
> Spannungsabfall ueber der Diode ist fuer kleine Stroeme. Der
> Spannungsabfall ueber R ist fuer grosse Stroeme.
> Linearisiert wird durch Berechnung.

Das hört sich interessant an. Gibt es da irgendwelche Details drüber?

von Dieter (Gast)


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Diese Schaltung sah ich irgendwo, aber habe es nicht nicht abgelegt.

Damit es nicht zu ungenau wird, dachte ich mir, dass die Temperatur der 
Diode auch bestimmt werden müßte. Informationen zur Programmierung des 
µC / Meßalgorithmus war nichts angegeben.

Digital würde um alles in einem Bereich zu erfassen mindestens 14, 
besser 16bit AD-Wandler für den Strom benötigt. Für die Spannung reichen 
durchaus 10bit.

Analogtechnik wäre auch noch eine Option:
https://de.wikipedia.org/wiki/Analogmultiplizierer

Aber sowas kostet einfach viel Zeit zum Bauen, dann muss man es noch 
halbwegs kalibrieren um nicht zu ungenau zu messen ...

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