Moin Gemeinde,
mein Name ist Stefan und ich hab ein Problem an dem ich seit einer Woche hänge. Es geht um Strommessung einer PV Anlage. Regler ist dieser Anlage ist ein MPPT Regler der Fa. Victron. Wechselrichter (230V) ist von der gleichen Fa. Jetzt hab ich an der 245Ah Batterie am Minus Pol einen 150A / 75mV Shunt eingebunden dessen Spannungsabfall ich mittels einen Arduino weiterverarbeiten möchte. Soweit so gut. Auf dem Tisch funktioniert auch alles zu meiner zufriedenheit, mit einer Auflösung von 10 mA bin ich zufrieden. AAaaber in der Praxis sieht die Welt ganz anders aus. Ich bekomme Messergebnisse die um den eigentlichen Wert herum springen. Z.B. 5A in Wirklichkeit (gemessen mit einen anderen Shunt und der dazugehörigen Anzeige und seriell ausgelesen im MPPT Regler) und Werte von -2 bis 2,4,12V . Was ich bis jetzt unternommen habe:
separate Batterie um den Arduino zu betreiben getrennte und gemeinsame MASSE
4700 uF und 47 nF bei +12v
Am Differenz Messeingang des AD-Wandler 47nF
den kompletten Probeaufbau in Alu eingewickelt
Sortwaremäßig versucht über einen Mittelwert die Sache zu glätten
hat biher alles nichts gebracht, nach jeden Versuch alles wieder auf den Tisch im warmen und saubere Ergebnisse abgelesen.
Ich würde mich gerne inspirieren lassen und weite Versuche unternehmen. Ich bin doch bestimmt nicht der erste und einzige der derartige Probleme hat
Moin Gemeinde,
mein Name ist Stefan und ich hab ein Problem an dem ich seit einer Woche
hänge. Es geht um Strommessung einer PV Anlage. Regler ist dieser Anlage
ist ein MPPT Regler der Fa. Victron. Wechselrichter (230V) ist von der
gleichen Fa. Jetzt hab ich an der 245Ah Batterie am Minus Pol einen 150A
/ 75mV Shunt eingebunden dessen Spannungsabfall ich mittels einen
Arduino weiterverarbeiten möchte. Soweit so gut. Auf dem Tisch
funktioniert auch alles zu meiner zufriedenheit, mit einer Auflösung von
10 mA bin ich zufrieden.
Das ist einfache.
AAaaber in der Praxis sieht die Welt ganz
anders aus.
Hehehe ;-)
separate Batterie um den Arduino zu betreiben getrennte und
gemeinsame MASSE
Die Masse ist ein Problem. Du hast eine Masseschleife, bei der viele, komische Dinge passieren können. Bei sowas versucht man eher, den Shunt differentiell anzuschließen. Sprich, mittels Differenzverstärker mit Verstärkung x20 kannst du dir dein Signal auf 5V für den Arduino verstärken. Durch den Differenzverstärker entfällt auch die Masseschleife.
Du braucht auch nicht mal einen tollen ISO-Verstärker, der klassische Differenzverstärker mit OPV und genau abgestimmten Widerständen reicht. Das gibt es auch schon fertig.
4700 uF und 47 nF bei +12v
Bringt hier nix
Am Differenz Messeingang des AD-Wandler 47nF
Welcher denn?
den kompletten Probeaufbau in Alu eingewickelt
Hehe, der Aluhut für die EMV ;-)
Ich würde mich gerne inspirieren lassen und weite Versuche unternehmen.
Ich bin doch bestimmt nicht der erste und einzige der derartige Probleme
hat
Wir brauchen deinen Schaltplan und Bilder vom realen Aufbau.
R3, R4, 1N4148, 3300uF dienen nur der Speicherung der Daten bei Stromausfall.
Ist aber noch nicht in der Software integriert.
F1 und C1 der Glättung der Betriebsspannung.
Beim Probeaufbau auf dem Tisch habe ich natürlich keine PV Anlage sondern arbeite mit einer 20V Batterie und einer einstellbaren elektronischen Last. Auch der Shunt ist ein anderer, sollte aber doch eigentlich egal sein.
Die Frage ist nicht ob die Auflösung genau genug ist sondern welche Ursachen kann es geben das es auf dem Tisch funktioniert und an der PV Anlage nicht. Und wenn bekannte Störungsquellen anscheinend zuschlagen, wie kann man denen endgegensetzen.
Dir wird das Massepotenzial an den Eingängen weglaufen, weil da "irgendwo" Strom fliesst. Der ADC Kann nur innerhalb seiner Betriebsspannungsgrenzen messen. Diese beträgt, auch nur wieder nebenbei bemerkt, zwischen 2V und 5.5V, nicht etwa 12V, wie im Plan bei Dir zu sehen.
Wo ist denn die Masse deiner "Apparatur" angeschlossen und wo deine elektronische Last? Wie sieht die Anbindung zwischen Shunt und ADS1115 aus?
Alles andere wundert mich halt nur sehr, dass es überhaupt irgendwie funktioniert. Schaltplan ist ehrenwert, sehr gut. Der Aufbau leider nicht nachvollziehbar im Kontext mit diesem. Du brauchst Hilfe beim Anbinden der Sensorik an deinen Aufbau. Also: der Shunt usw. Nur genau davon, also das, worum es eigentlich geht, sieht man nichts auf deinem Schaltplan und auch nicht auf deinem Aufbau.
ich würde A3 und A4 mit einem Offest beaufschlagen, welcher mindestens so hoch, wie der worstcase Spannungsabfall, wenns ins negative "rutschen tut", ist.
Vielleicht kann man die ganzen "Breakout-Bords" auch auf ner Lochrasterkarte so anordnen, dass die iwie nebeneinander liegen, dass man die Adress - und Signalleitungen erkennen kann usw. Kannst es ja gern auch so lassen. Aber sieht dann eben kacke aus und niemand kann helfen, weil keina durchsieht
Und wo gehen die Anschlüsse "Shunt" hin?
Auch Differenzeingänge müssen einen GND-Bezug haben, damit beide Anschlüsse im "Common-Mode Voltage" Bereich sind.
Ohne GND-Bezug liefert der ADC Mumpitz oder wird zerstört!
Die Frage ist nicht ob die Auflösung genau genug ist sondern welche
Ursachen kann es geben das es auf dem Tisch funktioniert und an der PV
Anlage nicht. Und wenn bekannte Störungsquellen anscheinend zuschlagen,
wie kann man denen endgegensetzen.
Du hast einen ADC mit differentiellen Eingängen, das ist schon mal gut. Aber der kann nicht zaubern und auch nicht mit beliebigen Potentialen arbeiten. Sprich, die Eingangsspannung muss zwischen 0-VCC liegen, hier 0-5V. Das gilt auch für überlagerte Störungen.
1.) Maßnahme. Zusätzlich zu den Meßleitungen muss die Masse vom ADC mit der Masse vom Shunt verbunden werden. Das muss eine extra Leitung sein, damit die Vierleitermessung erhalten bleibt! Das ganze packt man sinnvollerweise in ein geschirmtes Kabel. Der Schirm wird auch am Shunt sowie am ADC mit Masse verbunden. Man kann auch die Masseleitung nur über den Schirm führen, das ist hier OK.
2.) Deine Spannungsversorgung ist so nicht sinnvoll. Die Diode nach dem 5V Spannungsregler ist Unsinn und kontraproduktiv. Die 3300uF braucht auch keiner, da reichen 10uF locker. Den Rest macht der 7805 selber. Der braucht eher noch einen 330nF Keramikkondensator am Eingang.
R3, R4, 1N4148, 3300uF dienen nur der Speicherung der Daten bei
Stromausfall.
Das macht man aber anders! Der große Kondensator und die Diode gehören VOR den Spannungsregler!
Sind auch Unfug. Außerdem nennt man Kondensatoren C und nicht F.
Der kleinste Meßbereich des ADC sind +/-256mV, welche mit 16 Bit aufgelöst werden, macht 7,8uV Auflösung. Dein Shunt mit 150A/75mV hat eine Empfindlichkeit von 500uV/1A, macht hier eine Auflösung 15,6mA. Dazu kommt natürlich noch Rauschen vom ADC sowie eingefangene Störungen. Letztere muss man so weit wie möglich minimieren.
Ändere erstmal den Anschluß vom Shunt (geschirmtes Kabel) und die Stromversorgung, denn sehen wir weiter.
Dank erst einmal. Ich werde es im laufe des Tages umsetzen. Hab noch nicht wirklich alles auf anhieb verstanden. Verdauung ist angesagt.
Werde berichten
Gruß
Hallo da bin ich wieder
also die geschirmte Masseleitung von der Masse des Ads und dem Shunt bringt keinen Unterschied.
Punkt 2, speichern bei Stromausfall können wir komplett vernachlässigen da es in der Software noch gar nicht ausgewertet wird. Es handelt sich übrigens um einen 7809. Deswegen war mein Gedanke die 9V (8,3V) zu überwachen. aber egal
an Falk B
"Dazu kommt natürlich noch Rauschen vom ADC sowie eingefangene Störungen.
Letztere muss man so weit wie möglich minimieren."
Da bin ich ganz deiner Meinung, genau deswegen habe ich die Diskussion ja überhaupt angefangen. Aber welche Möglichkeiten gibt es ????
Ein Masseproblem sollte eigentlich nicht entstehen, meiner Meinung nach, da die Spagetti Technik von mir ja an der gleichen 12V Batterie hängt
Geschirmte Leitung zum Shunt genutzt und den Schirm einseitig auf Masse gelegt?
Am Analogeingang einen Vorwiderstand 10 Kiloohm vorschalten und zwischen Masse und Analogeingang einen 1µ (oder höher) Folienkondensator - keinen Elko und möglichst auch keinen KerKo. Wenn der Folienkondensator an einer Seite einen Strich hat, dann an dieser Seite Masse anschließen (Außenfolie des Wickels).
Weiterhin kann man am Adruino noch zusätzliche Mittelwertbildung über 10-50 Werte machen, um die Messung zu beruhigen.
Ich hatte mal ähnlichen "Spaß" mit einem analogen LM35 Temperatursensor, der an 2 Meter Zuleitung hing
Und nachdem der ADC eh auf einem eigenen Breakout-Board sitzt: Pack das nahe an den Shunt mit kurzen Kabeln, und mach lieber das I²C über die lange Leitung (aber nicht übertreiben mit der Kabellänge).
Dann ist der auch weiter weg vom Funkmodul.
Da funkt halt überall was rein. Der WR ist ja wohl auch aktiv.
Mach es einfach und deinem Kenntnisstand entsprechend: Nimm ein Relais mit zwei Wechslern und bau damit einen LTC1043 diskret nach. Ruheposition schaltet Folienkondensator ca. 10uF beidseitig auf Shunt. Und wenn du messen willst, Kondi über beide Wechsler an den ADC schalten. Ferrtich
An den differentiellen ADC-Eingang noch ein ca. 1uF Keramik oder Folienkondensator.
Hallo da bin ich wieder
also die geschirmte Masseleitung von der Masse des Ads und dem Shunt
bringt keinen Unterschied.
Hast du den Schirm wie beschrieben beidseitig angeschlossen?
Zeichne mal einen Schaltplan der Verbindung. Zeig mal ein Bild vom realen Aufbau am Shunt und ADC. Wie lang ist das Kabel?
Wir brauchen ein genaueres Bild des Störsignals. Miss mal 100-1000 Werte und pack die in eine Text- oder Exceltabelle. Dann sehen wir mehr.
Das mit dem Funkmodul kann sein, das kann man ja erstmal abklemmen.
Ein RC-Eingangsfilter ist auch eine gute Idee, 2x10k + 100nF wie vorgeschlagen ist ein guter Anfang. Der muss aber NAH an den ADC, am besten direkt auf das Board oder wenigstens direkt an die Pins des Boards!
Da bin ich ganz deiner Meinung, genau deswegen habe ich die Diskussion
ja überhaupt angefangen. Aber welche Möglichkeiten gibt es ????
Ein Masseproblem sollte eigentlich nicht entstehen, meiner Meinung nach,
da die Spagetti Technik von mir ja an der gleichen 12V Batterie hängt
Habe ein ähnliches Problem mit einer fertigen Strommessung mittels Hallwandler. Da gibt es auch diese merkwürdigen Sprünge..habe mich noch nicht damit weiter beschäftigt
Und durch den Hall kann ich bei mir Masseprobleme aussschließen
Habe ein ähnliches Problem mit einer fertigen Strommessung mittels
Hallwandler. Da gibt es auch diese merkwürdigen Sprünge..habe mich noch
nicht damit weiter beschäftigt
Vielleicht sind die Sprünge echt und das sind die Schaltstufen des MPPTs?
Bin gerade wieder drin und hab die Spagetti Schaltung wieder auf dem Tisch. Mit soviel Anteilnahme habe ich nicht gerechnet. Bin begeistert, SUPER.
Ich war nochmal draussen weil ich mir dachte mal nachzusehen was passiert wenn es dunkel ist. Obwohl der Solar MPPT Regler zur Zeit nichts zu regeln hat ist das Ergenis das gleiche. Dann hab ich noch die Kabel vom Shunt entfernt und kurzgeschlossen und siehe da keine Spannungssprünge mehr. Konstant 0 V. Kann man jetzt HF ausschließen?? Da die Schaltung auf dem Tisch mit einer anderen Batterie ja funktioniert würde ich auch das Bluetooth Modul ausschliessen sowie einen Softwarefehler.
Was ich morgen machen werde ist folgendes:
Tiefpass Filter integrieren wie empfohlen
MPPT Regler komplett abklemmen
Stefan
Gerals B
P.S. Mittelwertbildung ist von Anfang an schon integriert
Falk B schrieb
Vielleicht sind die Sprünge echt und das sind die Schaltstufen des
MPPTs?
Kann eigentlich nicht sein da 2 zusätzliche Batterie Monitore konstant andere Werte anzeigen und zusätzlich der MPPT seriell die gleichen Werte ausgibt.
Ausserdem tanzen die Sprünge immer um den vermeintlich richtigen Wert herum. Wird die Batterie mit 8 A entladen bekommen ich Werte zwischen -5 und +2V z.B
wird die Batterie mit 25 A geladen sind sie zwischen 5 und 48V
Ausserdem tanzen die Sprünge immer um den vermeintlich richtigen Wert
herum. Wird die Batterie mit 8 A entladen bekommen ich Werte zwischen -5
und +2V z.B
Was? Was haben 8A mit -5 umnd 2V zu tun?
wird die Batterie mit 25 A geladen sind sie zwischen 5 und 48V
Wo kommen die 5-48V her? Wir reden doch über die Strommessung.
nichts zu regeln hat ist das Ergenis das gleiche. Dann hab ich noch die
Kabel vom Shunt entfernt und kurzgeschlossen und siehe da keine
Spannungssprünge mehr. Konstant 0 V. Kann man jetzt HF ausschließen??
Nein. Du musst schon MINDESTENS die Masse angeschlossen lassen. Man kann dann versuchen, die Messeingänge am Shunt beide an Masse zu legen und damit kurzzuschließen, aber bei einem 150A/75mV/0,5mOhm Shunt ist das sinnlos, der ist selber schon ein Kurzschluß.
Da
die Schaltung auf dem Tisch mit einer anderen Batterie ja funktioniert
würde ich auch das Bluetooth Modul ausschliessen sowie einen
Softwarefehler.
sorry, ich meinte nicht V sondern natürlich Ampere und abgeklemmt hatte ich nur die Messpunkte am Shunt und dann die Kabel des ADC Eingang 3 + 4 kurzgeschlossen. Das ist ja das kuriose, eigentlich sollte der Shunt ja das gleiche machen.
Tiefpassfilter bestehend aus 2x 10 Kohm und 47nF brachten nix,
10 uF an den Anschlüssen des ADC brachten den Erfolg,
Aber bitte keinen Elko. Wenn es um Millivolt geht, dann kann der wie ein galvanisches Element dort für Störspannungen sorgen. Bei KerKos kann man sich bei den hochkapazitiven Keramiken wiederum Mikofonieeffekte einhandeln. Folie ist idal.
Hat hier schon mal einer darüber nachgedacht, dass der ADS1115/1117 keine Spannng < GND an den Eingängen haben darf? Der Messstrom soll in beiden Richtungen differential gemessen weden. Damit keiner der beiden Eingänge des ADC negativ gegen GND wird, muss GND wenigstens um die höchste Messpannung am Shunt tiefer liegen.
ich würde A3 und A4 mit einem Offest beaufschlagen, welcher mindestens
so hoch, wie der worstcase Spannungsabfall, wenns ins negative "rutschen
tut", ist.
Du hast einen ADC mit differentiellen Eingängen, das ist schon mal gut.
Aber der kann nicht zaubern und auch nicht mit beliebigen Potentialen
arbeiten. Sprich, die Eingangsspannung muss zwischen 0-VCC liegen, hier
0-5V. Das gilt auch für überlagerte Störungen.
10 uF an den Anschlüssen des ADC brachten den Erfolg,
An welchen Anschlüssen? Die Signaleingänge oder die Spannungsversorgung?
Messergebnis gleichflink wie die beiden anderen Messeinheiten (zum
Vergleich) und ohne Sprünge.
Klingt nach überlagerten Gleichtaktstörungen, welche für negative Spannung an den ADC-Eingängen sorgen. Daß es mit den Kondensatoren allein funktioniert ist schon etwas Glück, da fehlen eigentlich ein paar Längswiderstände, und seien es nur 2x 1k.
Mit Oszi das Massepotential der Batterie (Pol1) gegen die Oszimasse (Pol2=PE) ansehen. Wenn das im Betrieb kein stabiles Nullpotential ist, dann die Strommessung nur mittels galvanisch getrenntem, DC tauglichen Wandler vonnehmen.
z.B. https://www.lem.com/en/product-list?measurement=52&nominal_val=90-180
Ich habe hier den fertigen , seit Tagen tadellos funktionierenden Schaltbildausschnitt für euch. Den 10 uF habe ich noch bis auf 2.2 uF verkleinern können damit der Messeingang flinker wird.
Es funktioniert, ich nix wissen warum, aber ist auch egal.
Ohne eure Tipps hätte ich das wahrscheinlich nicht hinbekommen. Danke nochmal.
Ich habe hier den fertigen , seit Tagen tadellos funktionierenden
Schaltbildausschnitt für euch.
Wie schon gesagt, der Shunt darf nicht floating sein. Beide potentiale muessen zwischen der Versorgung sein. Bedeutet bei Bidirektionalem Strom, man darf nicht den einen Shunanschluss an den GND des ADC klemmen.
Besser den Shunt an Vcc/2.
