Forum: Markt DC Watt Meter / Power Analyzer


Announcement: there is an English version of this forum on EmbDev.net. Posts you create there will be displayed on Mikrocontroller.net and EmbDev.net.
von Paul H. (powl)


Lesenswert?

Hi, für meine mobilen Musikboxen würde ich gerne verschiedene 
Lautsprecher-Verstärker-Systeme hinsichtlich des Energiebedarfs 
untereinander vergleichen.

Es gibt ja diese billo- DC Power Analyzer auf eBay/Aliexpress (sowas 
z.b. https://de.aliexpress.com/item/32954111917.html)

Spannung bis 60V passt aber Strom-Messbereich ist mit 100A etwas 
overkill, ich schätze bei mir werdens nicht mehr als impulsweise 15A. 
Die Genauigkeit dieser billo-Teile wird nicht sonderlich gut sein, aber 
da könnte man mit etwas Gebastel sicher noch eine Kalibrierung 
vornehmen. Der einzige Knackpunkt könnte aber eine etwaige niedrige 
Abtasrate sein, wodurch impulsweise Ströme nicht korrekt erfasst werden.

Was gibt's denn da so für alternativen wenn man bereit ist eeetwas mehr 
Geld in die Hand zu nehmen? Wonach sucht man da? Schätze so 100..200€ 
wäre mir das schon wert.

Vielleicht kennt jemand was und hat damit schon gute Erfahrung gemacht. 
Vielleicht kann jemand auch etwas dazu sagen, wie sich diese billo-Teile 
so in der Praxis schlagen.

Grüße, Paul

von Kevin M. (arduinolover)


Lesenswert?

Selber bauen, hab zuletzt ein Energiemessgeräte für AC/DC bis 400V und 
16A gemacht, der Messbereich lässt sich recht leicht anpassen wenn das 
notwendig ist. Die Abtastfrequenz liegt aktuell bei 10KHz, wobei 
theoretisch auch mehr drin ist. Ich weiß es nicht mehr auf den € genau 
aber es waren so um die 120€ an Kosten.

Ansonsten hat Gossen bestimmt was wobei das idr. nicht im Sonderangebot 
ist. Kenne ihr Produktportfolio grade nicht auswendig.

von Paul H. (powl)


Lesenswert?

Kevin M. schrieb:
> Selber bauen, hab zuletzt ein Energiemessgeräte für AC/DC bis 400V und
> 16A gemacht, der Messbereich lässt sich recht leicht anpassen wenn das
> notwendig ist. Die Abtastfrequenz liegt aktuell bei 10KHz, wobei
> theoretisch auch mehr drin ist. Ich weiß es nicht mehr auf den € genau
> aber es waren so um die 120€ an Kosten.

Aus "mal eben selber Bauen" wird halt gerne mal wieder ein kleines 
Großprojekt und man will ja irgendwann auch mal an seinen eigentlichen 
Basteleien arbeiten und nicht nur an den Werkzeugen, die man dafür gerne 
hätte. 😅 Aber erzähl gerne mal, welche Komponenten hast du dazu benutzt?

von Jörg R. (solar77)


Lesenswert?

Kevin M. schrieb:
> elber bauen, hab zuletzt ein Energiemessgeräte für AC/DC bis 400V und
> 16A gemacht, der Messbereich lässt sich recht leicht anpassen wenn das
> notwendig ist. Die Abtastfrequenz liegt aktuell bei 10KHz, wobei
> theoretisch auch mehr drin ist. Ich weiß es nicht mehr auf den € genau
> aber es waren so um die 120€ an Kosten.

Zeig mal;-)


> Ansonsten hat Gossen bestimmt was wobei das idr. nicht im Sonderangebot
> ist. Kenne ihr Produktportfolio grade nicht auswendig.

Gossen Metrawatt Energy, das habe ich vor kurzem in einem ähnlichen 
Thread schon einmal genannt. Das kostet aber ca. 1000,- Euro. Für den 
USB-Adapter inkl. Software kommen noch einmal ca. 280,- Euro dazu. Das 
ist tatsächlich kein Schnäppchen, aber ich kenne nichts vergleichbares. 
Weder von Fluke, Keysight & Co.


Paul H. schrieb:
> Hi, für meine mobilen Musikboxen würde ich gerne verschiedene
> Lautsprecher-Verstärker-Systeme hinsichtlich des Energiebedarfs
> untereinander vergleichen.

Das Problem ist nicht so trivial wie es sich liest. Um zu vergleichen 
musst Du den Verstärkern gleiche Bedingungen bereitstellen. Das 
Eingangssignal sowie die Lautstärke müssen identisch sein. Und mit den 
Ohren dieselbe Lautstärke einzustellen halte ich für unmöglich. Die 
Frage ist auch über welchen Zeitraum und mit welcher Genauigkeit 
gemessen werden soll. Peaks einzufangen ist auch schwierig, wobei ich 
annehme dass es Dir insgesamt um einen vergleichbaren Mittelwert geht.

Ich bin mir nicht sicher ob es sinnvoll ist das Eingangssignal über 
einen Funktionsgenerator bereitzustellen, also ein Sinussignal das in 
Höhe und Frequenz variiert werden kann. Ggf. kann auch eine Test-CD 
verwendet werden, wenn es so etwas heutzutage noch gibt.

: Bearbeitet durch User
von Kevin M. (arduinolover)


Lesenswert?

Jörg R. schrieb:
> Zeig mal;-)

Da es eine Firmenentwicklung für interne Nutzung ist kann ich das 
schlecht machen.

von Michael M. (michaelm)


Lesenswert?

Paul H. schrieb:
> Lautsprecher-Verstärker-Systeme hinsichtlich des Energiebedarfs
> untereinander vergleichen...

Wenn es nur rein um den Vergleich des E.-Bedarfs geht, also der 
Gesamtwirkungsgrad bestimmt werden soll, ist dazu kein "Powermeter" o.ä. 
notwendig.

Möglichkeit(en):

System in Betrieb nehmen und die primäre Energieaufnahme (DC oder AC) 
messen.
Bei Netzversorgung würde ich der Einfachheit halber ein 
E.-Kosten-Messgerät einsetzen; ich gehe davon aus, dass du keine 
wissenschaftlich  super genauen Ergebnisse brauchst.

Einzuhaltende Bedingungen:
Den erzeugten Schallpegel mit einem Mikrofon jeweils gleich einstellen 
(es gibt z.B. für Eifons ein Anwendungsprogramm -Neuhochdeutsch = Ebb- 
für solche u.ä. Zwecke).
Oder gutes Mikrofon + Oszilloskop...

Das "Nutz"signal sollte logischerweise jeweils das gleiche sein (Sinus 
aus einem Tongenerator) oder viel besser "Rosa Rauschen". Bei einer 
Ein-Ton-Anteuerung müssest du am besten mehrere Messreihen mit 
verschiedenen Frequenzen machen, da Bässe mehr Leistung fordern.

Wie Jörg bereits sagte, ist es schwierig bis unmöglich, mit dem Gehör 
auf eine exakt gleiche Lautstärke "einzupegeln"; das Gehör kann nur 
Unterschiede von mindestens 3 dB geradeso aufnehmen, darunter 
garnichts.

Anderer Weg: Kauf einen Audio-Analyzer ;-) ; dafür legst du mit etwas 
Glück samt Mikro allerdings gebraucht mind. 150 Ocken hin.

: Bearbeitet durch User
von Paul H. (powl)


Lesenswert?

Danke für die gutgemeinten Ratschläge, ich glaube ich muss man etwas zum 
Zweck sagen: Das wird eine Mobile Musikbox (bzw. mehrere) und im Zuge 
der Prototypenentwicklung möchte ich verschiedene Lautsprechersysteme 
mit verschiedenen klanglichen Eigenschaften und Wirkungsgraden 
untereinander vergleichen. Da macht es keinen Sinn die objektiv messbar 
gleich einzupegeln. Was am Ende zählt ist einen vergleichbaren 
subjektiven Eindruck zu erzeugen und dann zu gucken, wie so der 
Kompromiss zwischen Energieaufnahme und Höreindruck ausfällt. Dazu 
brauche ich auch kein rosa Rauschen sondern natürlich echte Musik. 
Sobald alle (drei..vier) Systeme subjektiv ähnlich gut eingestellt sind 
lasse ich darüber die Teststücke laufen und messe währenddessen die 
Energieaufnahme. Später kann ich dann entscheiden ob mir das 
Lautsprecherkonzept mit dem brachialen Tiefbass den mutmaßlich erhöhten 
Energiebedarf trotzdem wert ist oder ob ich doch lieber weniger Geld, 
Gehäusevolumen und Gewicht in Massen an Akkus opfern möchte.

Und dafür brauche ich eben einen Power Analyzer. Ich könnte mir durchaus 
vorstellen, dass es für einen groben Vergleich auch so ein 
billo-Schätzeisen tut. Aber ich wäre eben auch - gerade im Zuge von 
anderen Hobbyprojekten - bereit, da etwas mehr zu investieren.



Kevin M. schrieb:
> Da es eine Firmenentwicklung für interne Nutzung ist kann ich das
> schlecht machen.
Aber die Komponenten, die du genutzt hast, kannst du uns schon gerne 
verraten :) Das dürfte reichen, um sich ein Bild der Fähigkeiten zu 
machen.

von Mw E. (Firma: fritzler-avr.de) (fritzler)


Lesenswert?

Kevin M. schrieb:
> Jörg R. schrieb:
>> Zeig mal;-)
>
> Da es eine Firmenentwicklung für interne Nutzung ist kann ich das
> schlecht machen.

Da kann ich dafür meines Vorzeigen, das tastet sogar öfter ab.
Beitrag "Re: Zeigt her eure Kunstwerke (2019)"

Ist aber sicher nicht so ausgereift wie eine interne Firmenentwicklung.

von Kevin M. (arduinolover)


Lesenswert?

Paul H. schrieb:
> Aber die Komponenten, die du genutzt hast, kannst du uns schon gerne
> verraten :)

Die Basis ist ein STM32H7, genutzt werden die internen ADCs über 
isolierte Opamps von TI. Es wird irgendwann eine Version 2 mit externem 
ADC geben, da ich mit der Genauigkeit, gerade bei einem großen 
Messbereich, nicht so ganz zufrieden bin. Bei den aktuell 230V / 16A 
liegt die Genauigkeit bei ca. 0.25W was irgendwas um 14Bit ist. Viel 
mehr ist aus den ADCs nicht wirklich raus zu holen. Außerdem sind die 
isolierten Opamps grenzwertig für diese Auflösung, TI sagt zwar 16 Bit 
das ist Imho aber eher nicht drin, dafür rauscht der Ausgang zu stark. 
Daher auch nur 10KHz, wenn man etwas mehr rauschen in Kauf nimmt ist 
auch deutlich mehr drin. Aber irgendwas muss es ja zu verbessern geben.

Die Daten werden über USB gestreamt und auf dem PC ich Echtzeit 
geplottet, Version 2 soll auch Ethernet bekommen, aber mal sehen wo die 
Reise hin geht.

von Kevin M. (arduinolover)


Lesenswert?

Mw E. schrieb:
> Da kann ich dafür meines Vorzeigen, das tastet sogar öfter ab.

Wie gesagt ist auch deutlich mehr drin, eben zulasten der Genauigkeit. 
Ich habe auch schon mit 100KHz getestet, dann geht es aber eher in 
Richtung 12 Bit. Ich hab es nie voll ausgereizt aber ich denke das der 
limitierende Faktor die Datenverbindung von 20MBit/s ist, das sollte der 
H7 schaffen. In jedem Fall würde ich empfehlen externe ADCs zu 
verwenden.

von Patrick L. (Firma: S-C-I DATA GbR) (pali64)


Lesenswert?

Kevin M. schrieb:
> In jedem Fall würde ich empfehlen externe ADCs zu
> verwenden.

Ja das ist ein Punkt,oder aber mindestens eine Saubere Referenz die 
Rauschärmer ist als die Interne.
Bei externem AD Converter könntest du ja galvanisch getrennter Typ wie 
der AMC1336 verwenden?
Oder du verwendest ein kleiner Zusatz Kontroller, der die Messung macht 
und dann das Signal über eine Galvanisch getrennte Verbindung Seriell 
zum Haupt- µC überträgt?

: Bearbeitet durch User
von Mw E. (Firma: fritzler-avr.de) (fritzler)


Lesenswert?

Kevin M. schrieb:
> Ich hab es nie voll ausgereizt aber ich denke das der
> limitierende Faktor die Datenverbindung von 20MBit/s ist, das sollte der
> H7 schaffen. In jedem Fall würde ich empfehlen externe ADCs zu
> verwenden.

Wird der H7 locker schaffen und wenn nicht: STM32MP1 mit A7 800MHz im 
Dualcore ;)

Man muss ja auch nicht dauerhaft rechnen, bei AC reicht ja auch jede 3. 
Halbwelle oder so und mehr schafft der F2 ja auch nicht.

Jedenfalls bekommt V2 des Geräts Shunts statt dem Stromwandler (der lag 
eben rum) und getrennte Prozessoren für GUI/Berechnung.
Wieviele Strommessbereiche hat deine Entwicklung eigentlich?
Son R&S Poweranalyzer hat von 0 bis 25A nur 3 Bereiche.
Der Stromwandler rauscht zu stark für diesen dynamikbereich, bei Shunts 
lässt sich das sicher durch recht gute Opamps besser ausreizen?

von Michael M. (michaelm)


Lesenswert?

Paul H. schrieb:
> Da macht es keinen Sinn die objektiv messbar
> gleich einzupegeln. Was am Ende zählt ist einen vergleichbaren
> subjektiven Eindruck zu erzeugen und dann zu gucken, wie so der
> Kompromiss zwischen Energieaufnahme und Höreindruck ausfällt....

Also spielt die energetische Beurteilung eine untergeordnete Rolle?
Und dann so einen Aufwand (wie vorgeschlagen uC und 14 Bit Auflösung 
!!!) und blahblah?

Das ist eine ganz andere Geschichte als das, was du im Startbeitrag 
von dir gegeben hast:

> ...für meine mobilen Musikboxen würde ich gerne verschiedene
> Lautsprecher-Verstärker-Systeme hinsichtlich des Energiebedarfs
> untereinander vergleichen.
....
> Und dafür brauche ich eben einen Power Analyzer....
Wenn du meinst... :-/

> Da macht es keinen Sinn...
Nö, Sinn macht es sowieso nicht; es ist höchstens sinnvoll :-D

Und dafür (einen Vergleich) schafft man exakt gleiche 
Mess-Bedingungen; sonst kannst du das Ergebnis in der Pfeife rauchen 
(wenn's auf Papier festgehalten ist, brennt das sogar :-D )

Ich schätze dass der E.-Aufwand um vielleicht 5% untereinander abweicht, 
mehr nicht.
Na, denn mach mal....

von Kevin M. (arduinolover)


Lesenswert?

Patrick L. schrieb:
> Ja das ist ein Punkt,oder aber mindestens eine Saubere Referenz die
> Rauschärmer ist als die Interne.

Eine externe Referenz benutze ich natürlich, das Rauschen bei wenig 
oversampling kommt leider hauptsächlich von den isolierten OpAmps. Aber 
mehr als 14 Bit sind mit dem ADC einfach nicht drin, das denkt sich auch 
weitestgehend mit den Appnotes von ST.

Mw E. schrieb:
> Wieviele Strommessbereiche hat deine Entwicklung eigentlich?

Für den Strom benutze ich Shunts, mit den aktuellen kann man knapp 17A 
messen. Das PCB und die Anschlüsse sind aber für 35A ausgelegt. Wir 
haben aktuell nur eine Anwendung für die 230V / 16A daher ist das PCB 
entsprechend bestückt. Kann aber durch tausch der Widerstände und Shunts 
eben auch angepasst werden.

Die Isolation ist für 600V CAT III ausgelegt allerdings wollte ich keine 
teure und große Sicherung für diese Klasse mit drauf machen, da wir das 
nicht wirklich brauchen, daher landet man bei 400V CAT II. Zumindest 
wenn man sich an die Norm hält :D

Patrick L. schrieb:
> Oder du verwendest ein kleiner Zusatz Kontroller, der die Messung macht
> und dann das Signal über eine Galvanisch getrennte Verbindung Seriell
> zum Haupt- µC überträgt?

Plan ist ein ADC mit SPI, das lässt sich sehr einfach isolieren. 
Außerdem will ich in Richtung 18 Bit 1MSPS gehen, aber da muss ich mal 
noch schauen was es schönes gibt.

Mw E. schrieb:
> Der Stromwandler rauscht zu stark für diesen dynamikbereich, bei Shunts
> lässt sich das sicher durch recht gute Opamps besser ausreizen?

Da kann ich wenig zu sagen weil die isolierten OpAmps ja leider mehr 
rauschen als mein eigentliches Signal, ansonsten benutze ich eigentlich 
immer gerne Shunts und entsprechend gute Versärker, da hatte ich bisher 
wenig Probleme.

Mw E. schrieb:
> getrennte Prozessoren für GUI/Berechnung.

Das wollte ich mir komplett sparen, daher wird es an den PC gestreamt. 
Ich hatte auch nicht wirklich Lust noch ein Display anzusprechen :D

Die wichtigsten Berechnungen laufen aber auf dem µC, der kann in 
limitiertem Maße auch loggen, um z.B. über längere Zeit Messpunkte für 
die Leistung o.ä. zu speichern ohne das ein PC dran hängt.

von Max P. (hilfsarbeiter)


Lesenswert?

Jörg R. schrieb:
> Gossen Metrawatt Energy, das habe ich vor kurzem in einem ähnlichen
> Thread schon einmal genannt. Das kostet aber ca. 1000,- Euro. Für den
> USB-Adapter inkl. Software kommen noch einmal ca. 280,- Euro dazu. Das
> ist tatsächlich kein Schnäppchen, aber ich kenne nichts vergleichbares.
> Weder von Fluke, Keysight & Co.

Stimmt, Jörg, da hast du völlig recht. Das Gossen Energy ist eine sehr 
feine Sache.

http://afug-info.de/Testberichte/Metrawatt-Energy/

So teuer finde ich es eigentlich nicht für ein Leistungsmessgerät. Im 
Vergleich ist man für ein "normales" gutes DMM ohne Leistungsmessung 
auch schnell mal 800 bis 900 Euro los.

Max

von Jörg R. (solar77)


Lesenswert?

Max P. schrieb:
> So teuer finde ich es eigentlich nicht für ein Leistungsmessgerät. Im
> Vergleich ist man für ein "normales" gutes DMM ohne Leistungsmessung
> auch schnell mal 800 bis 900 Euro los.

Da muss ich Dir widersprechen. Gute bis sehr gute DMM (Fluke, Keysight, 
Brymen) liegen eher im Bereich von 100,- bis 500,- Euro. Selbst unter 
100,- gibt es brauchbare DMM. Über 500,- Euro sind dann schon DMM mit 
erweiterten bzw. speziellen Funktionen, z.B. Fluke 289 oder DMM von 
Gossen Metrawatt.

: Bearbeitet durch User
Bitte melde dich an um einen Beitrag zu schreiben. Anmeldung ist kostenlos und dauert nur eine Minute.
Bestehender Account
Schon ein Account bei Google/GoogleMail, Yahoo oder Facebook? Keine Anmeldung erforderlich!
Mit Google-Account einloggen | Mit Facebook-Account einloggen
Noch kein Account? Hier anmelden.