Forum: Projekte & Code Wattmeter selber bauen U i P Gleichstrom ATmega8 Assembler


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von Bernhard S. (bernhard)


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Geschätztes Forum,

mit wenig Aufwand einen kleinen Leistungsmesser selber bauen 30V 10A 
300W.

Spannung und Strom gleichzeitig messen und beide Werte miteinander 
multiplizieren und Ergebnis anzeigen.

Folgende Werte können angezeigt werden:

- U
- I
- P
- P(max)
- ADC0
- ADC-1

Der Strombedarf für das Display und µC beträgt ca. 50mA.


 Bernhard

PS: Hervorragend geeignet um den MPP von Solarpanelen per Hand zu 
ermitteln.

von Bernhard S. (bernhard)


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Prinzip MPP Messung am Solarmodul.

Die Last wird durch das Potentiometer verändert, bis die Leistung 
maximal ist, das wäre dann der momentane MPP des Solarmoduls.

: Bearbeitet durch User
von Ob S. (Firma: 1984now) (observer)


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Bernhard S. schrieb:

> Spannung und Strom gleichzeitig messen

Tust du nicht wirklich. Allerdings spielt das für die konkrete 
(Quasi-DC-) Anwendung auch keine Rolle.

Für echte Leistungsmessung in AC-Schaltungen musst du da noch erheblich 
nachbessern. Und selbst mit diesen Nachbesserungen wird es mit einem 
Mega8 als Hardwarebasis notwendigerweise immer sehr unvollkomen bleiben 
müssen, weil mit nur einer ADC halt unmöglich eine echte 
Gleichzeitigkeit der Messung zweier Kanäle erreicht werden kann.

von Arno H. (arno_h)


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Ob S. schrieb:
> Bernhard S. schrieb:
>> Spannung und Strom gleichzeitig messen
> Tust du nicht wirklich. Allerdings spielt das für die konkrete
> (Quasi-DC-) Anwendung auch keine Rolle.
>
> Für echte Leistungsmessung in AC-Schaltungen musst du da noch erheblich
> nachbessern. Und selbst mit diesen Nachbesserungen wird es mit einem
> Mega8 als Hardwarebasis notwendigerweise immer sehr unvollkomen bleiben
> müssen, weil mit nur einer ADC halt unmöglich eine echte
> Gleichzeitigkeit der Messung zweier Kanäle erreicht werden kann.

Schon anhand der Verpolungsschutzdiode sehe ich wenig Möglichkeiten "für 
eine echte Leistungsmessung in AC-Schaltungen".

Arno

von Jörg R. (solar77)


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Ob S. schrieb:
> Bernhard S. schrieb:
>
>> Spannung und Strom gleichzeitig messen
>
> Tust du nicht wirklich. Allerdings spielt das für die konkrete
> (Quasi-DC-) Anwendung auch keine Rolle.
>
> Für echte Leistungsmessung in AC-Schaltungen musst du da noch erheblich
> nachbessern.

In der Titelzeile steht doch groß und fett „Gleichstrom“. Was faselst Du 
jetzt von AC?

von Ob S. (Firma: 1984now) (observer)


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Jörg R. schrieb:

> In der Titelzeile steht doch groß und fett „Gleichstrom“. Was faselst Du
> jetzt von AC?

Das kommt wohl davon dass ich das Posting OT gelesen habe und dessen 
Inhalt mehr Gewicht zugemessen habe als dem Topic. Und im OT steht:

> Spannung und Strom gleichzeitig messen

Und das tut er nunmal definitiv nicht.

Dass das in der konketen Anwendung (nahezu) irrelevant ist, hatte ich ja 
auch gleich dazu geschrieben.

von Bernhard S. (bernhard)


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MPP Messung an einem 60 Watt Solarmodul.

Sonne etwas um 11 Uhr in Erfurt verschleiert.

Ergebnis: 33 Watt bei 19 Volt.

Natürlich wird der ADC für U und i nicht absolut gleichzeitig 
gemessen,ca. 100ms Zeitversatz,

ist für diese DC Anwendung nicht zwingend erforderlich

: Bearbeitet durch User
von Ob S. (Firma: 1984now) (observer)


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Bernhard S. schrieb:

> Natürlich wird der ADC für U und i nicht absolut gleichzeitig
> gemessen,ca. 100ms Zeitversatz,

Also das könnte man selbst mit einem AVR8 als Hardwarebasis noch sehr 
deutlich verbessern. Echte Gleichzeitigkeit ist und bleibt natürlich 
unerreichbar, aber eine viel engere zeitliche Bindung der beiden Kanäle 
wäre durchaus möglich.

Die Frage könnte höchstens sein: wie relevant wäre diese grundsätzliche 
Verbesserung bezüglich der konkreten Anwendung. Sehr wahrscheinlich: 
irrelevant. Aber: wenn man den Code in einem anderen Kontext 
wiederverwenden will, könnte das schon völlig anders aussehen...

von Bernhard S. (bernhard)


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Gegenwärtig werden pro ADC Cannal
(U und i)
255 Messungen durchgeführt und daraus der Mittelwert berechnet.

von Marcel V. (mavin)


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Bernhard S. schrieb:
> Gegenwärtig werden pro ADC Cannal
> (U und i)
> 255 Messungen durchgeführt

Aber nicht pro Sekunde! Du benötigst für eine Messung schon min. 100ms:

Bernhard S. schrieb:
> Natürlich wird der ADC für U und i nicht absolut gleichzeitig
> gemessen, ca. 100ms Zeitversatz,

Also können die 255 Messungen eigentlich nur pro Stunde, oder pro Tag 
erfolgen!?

von Bernhard S. (bernhard)


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> Also können die 255 Messungen eigentlich nur pro Stunde, oder pro Tag
> erfolgen!?

...ich erhöhe auf Schaltjahr

Wer bietet mehr :-)

Übrigens, der Timerinterupt bedient noch das Multiplexdisplay...

von Peter D. (peda)


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Wie kommt man bloß auf die verrückte Idee, mit 74HC164 zu multiplexen. 
Das Schieben ist doch sichtbar, d.h. man hat massiv mit Geistersegmenten 
zu kämpfen, wie ja auch gut zu sehen ist.
Auch ist dessen Treiberleistung mit max 5,2mA nicht so dolle, das ergibt 
nur 0,08mA Segmentstrom effektiv.
Man sollte wenigstens den 74HC595 nehmen, da kann man unsichtbar 
schieben, d.h. ohne Geister zu sehen.
Am einfachsten ist natürlich ein MAX7219, der kann auch schön viel 
Strom.

von Michael B. (laberkopp)


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Peter D. schrieb:
> Wie kommt man bloß auf die verrückte Idee, mit 74HC164 zu multiplexen.

Weil Langnasen prinzipiell das allerbilligste bei Ali kaufen, und ein 
164 kostet nun mal weniger als deine beiden.

Bernhard S. schrieb:
> 30V 10A 300W.

Hmm, 1V Verlust bei 10A bloss um einen OpAmp zu sparen, zudem handelt 
man sich mit der Strommessung auf GND Masseprobleme ein. So was wie ein 
MAX4080 war der Langnase wieder zu teuer.

Zudem: Wenn man Watt auf 1er Stelle genau anzeigen will, muss man bei 
30V auf 0.033V genau messen und bei 10A (1V) auf 0.1A (0.01V) genau. 
Geht, erfordert aber schon im Spannungsteiler Widerstände besser als 1% 
(0.1% wäre ja beschaffbar).

: Bearbeitet durch User
von Daniel C. (dan1el)


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Bernhard S. schrieb:
> mit wenig Aufwand einen kleinen Leistungsmesser selber bauen 30V 10A
> 300W.
>
> Spannung und Strom gleichzeitig messen und beide Werte miteinander
> multiplizieren und Ergebnis anzeigen.

Cooles Projekt, gefällt mir :)

von Ove M. (Firma: ;-) gibt es auch) (hasenstall)


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Michael B. schrieb:

> Zudem: Wenn man Watt auf 1er Stelle genau anzeigen will, muss man bei
> 30V auf 0.033V genau messen und bei 10A (1V) auf 0.1A (0.01V) genau.
> Geht, erfordert aber schon im Spannungsteiler Widerstände besser als 1%
> (0.1% wäre ja beschaffbar).

Wer messen und rechnen kann, braucht genaue Widerstände nicht! 
Korrekturfaktor bestimmen und in der Weichware verrechnen!

von Motopick (motopick)


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Ob S. schrieb:
> Bernhard S. schrieb:
>
>> Natürlich wird der ADC für U und i nicht absolut gleichzeitig
>> gemessen,ca. 100ms Zeitversatz,
>
> Also das könnte man selbst mit einem AVR8 als Hardwarebasis noch sehr
> deutlich verbessern. Echte Gleichzeitigkeit ist und bleibt natürlich
> unerreichbar, aber eine viel engere zeitliche Bindung der beiden Kanäle
> wäre durchaus möglich.

Nun ja, man koennte ja 2 S/H vor den Analog/Digital-Wandler schalten.
Und man koennte statt der schlechten internen ADCs z.B. einen
softwaregestuetzten Zweiflankenumsetzer bemuehen.

Dann waere das mir etwas zu euphorische:

> PS: Hervorragend geeignet um den MPP von Solarpanelen per Hand zu
> ermitteln.

vielleicht angebracht. So wie es ist, ist es nur ein Schaetzeisen.
Vielleicht reicht das dem TO ja auch.

von Ove M. (Firma: ;-) gibt es auch) (hasenstall)


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Motopick schrieb:
> Ob S. schrieb:
>> Bernhard S. schrieb:
>>
>>> Natürlich wird der ADC für U und i nicht absolut gleichzeitig
>>> gemessen,ca. 100ms Zeitversatz,
>>
>> Also das könnte man selbst mit einem AVR8 als Hardwarebasis noch sehr
>> deutlich verbessern. Echte Gleichzeitigkeit ist und bleibt natürlich
>> unerreichbar, aber eine viel engere zeitliche Bindung der beiden Kanäle
>> wäre durchaus möglich.
>
> Nun ja, man koennte ja 2 S/H vor den Analog/Digital-Wandler schalten.
> Und man koennte statt der schlechten internen ADCs z.B. einen
> softwaregestuetzten Zweiflankenumsetzer bemuehen.
>
> Dann waere das mir etwas zu euphorische:
>
>> PS: Hervorragend geeignet um den MPP von Solarpanelen per Hand zu
>> ermitteln.
>
> vielleicht angebracht. So wie es ist, ist es nur ein Schaetzeisen.
> Vielleicht reicht das dem TO ja auch.

Besser und mehr Aufwand geht sicher immer! Aus meiner Sicht spielt der 
Zeitversatz bei der vorgebenen Anwendung eine völlig untergeordnete 
Rolle.
Auch ob nun ein oder zwei Prozent Genauigkeit das Messergebnis 
beieinflussen ist nun wirklich unerheblich.

Für die Nörgler hier: Zeigt real, wie ihr es besser macht. Und natürlich 
auch den Kostenaufwand dazu nennen bitte.
Ich bin sehr gespannt!

Viele Grüße Ove

von Ove M. (Firma: ;-) gibt es auch) (hasenstall)


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Michael B. schrieb:

> Zudem: Wenn man Watt auf 1er Stelle genau anzeigen will, muss man bei
> 30V auf 0.033V genau messen und bei 10A (1V) auf 0.1A (0.01V) genau.
> Geht, erfordert aber schon im Spannungsteiler Widerstände besser als 1%
> (0.1% wäre ja beschaffbar).

Zur Vervollständigung;
Du hast dir, so wie ich auch, den Schaltplan nicht angesehen. Denn dann 
hättest du gesehen, daß es dort einstellbare Wiederstände gibt, um das 
Ganze abzugleichen.
Viele Grüße Ove

von Michael B. (laberkopp)


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Ove M. schrieb:
> Wer messen und rechnen kann, braucht genaue Widerstände nicht!
> Korrekturfaktor bestimmen und in der Weichware verrechnen!

Das wäre die chinesische Antwort. Natürlich sind ungenaue Widerstände 
auch über Alterung und Temperatur ungenauer.

Ove M. schrieb:
> daß es dort einstellbare Wiederstände gibt, um das Ganze abzugleichen

Ich hatte ihn mir angesehen, und weiss, dass ein Trimmpoti keineswegs 
seine Einstellung hält, einen drastisch schlechteren Temperaturgang hat 
als ein Festwiderstand, und bei quasi vollem bzw. 1/3 Spannungsteiler 
gar nicht auf 0.1% einstellbar ist.

So was machen nicht mal Chinesen.

von Marek N. (db1bmn)


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Schade um das schöne Kugelfischer :-(

von Bernhard S. (bernhard)


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Ein kleines Beispiel eines low cost DC Wattmeters / Leistungsmesser.

ATmega8 und 4HSG21010B26-1W.

7...20V max 10A => max 200 Watt.

Ohne Potentiometer, die Justierung erfolgt in der Assembler-Software

.equ FAKTOR_U=291
.equ FAKTOR_i=263

Menuegeführt: Leistung, Strom, Spannung, ADC Spannung, ADC Strom

Strom und Spannung werden nacheinander 256x gemessen und der Mittelwert 
errechnet.

Bei der Messung leuchtet der rechte untere Dezimalpunkt.

Stromaufnahme: ca. 50mA

Pinbelegung:
Beitrag "Pollin LED-Anzeige 4HSG21010B26-1W 10mm grün 4 digit"

Anmerkung:

der 0,1Ohm Widerstand erwärmt sich bei 10A ganz ordentlich ^^

10A x 10A x 0,1Ohm = 10W




Bernhard

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