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Forum: Mikrocontroller und Digitale Elektronik Leistungsmesser in Ordnung?


Autor: Christoph Wagner (christoph)
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Hallo.

Ich habe mir kürzlich ein Leistungsmessgerät gekauft und bin angesichts 
der Messwerte ins Grübeln gekommen:

- Meine Mikrowelle hat lt. Datenblatt 700W Spitzenleistung. In den
  Betriebsphasen werden etwa 1360W angezeigt und in den Ruhepausen etwa
  40W (Lampe und Drehteller)

- Mein Kühlschrank schluckt nur 0,3KWh und der Tiefkühlschrank 0,6KWh am
  Tag (sind aber 18 Jahre alte Geräte)

- Das Netzteil meines Laptop soll 56W ziehen, obwohl es nur handwarm 
wird
  und der Laptop selbst max. 20W zieht.

- Mein Keyboard zieht im ausgeschalteten Zustand genausoviel Strom wie 
mit
  voller Lautstärke betrieben  = 1,8W (obwohl der Trafo für 10W 
ausgelegt
  ist).

- Der Energieverbrauch einer 50W Halogenlampe wird tatsächlich mit 50W
  angezeigt.


Das Leistungsmessgerät hat misst neben der Leistung auch den Cos-Phi des 
Verbrauchers und zeigt ihn an. Rechnet man ihn zusätzlich ein, so zeigt 
lediglich die Mikrowelle ein einigermaßen korrektes Ergebnis (~700W). 
Beim Laptop z.B. wird der Messwert nur auf 51W korrigiert).

Kann ich die Messungen von dem Teil irgendwie trotzdem korrigieren? Is 
solch ein Messverhalten überhaupt normal? Woran liegt das, dass stark 
induktive Verbraucher "angeblich" auch mehr als angezeigt verbrauchen ? 
(weniger is klar -> Scheinleistung)


Vielen Dank für eure Antworten.

Autor: Matthias (Gast)
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HAst du beachtet, dass bei vielen Geräten (Laptop-Netzteil..) ein 
Unterschied zwischen aufgenommener Wirkleistung P, und aufgenommener 
Scheinleistung S=Ueff*Ieff vorhanden ist? Und zwar NICHT weil es eine 
Phasenverschiebung sondern weil es eine signifikante Stromverzerrung 
gibt!!
Je nachdem wie das Leistungsmessgerät arbeite, sollte es allerdings in 
solchen Fällen einen (sehr) geringen cos phi anzeigen...
Misst allerdings das Leistungsmessgerät zu ermittlung des cos phi nur 
die Phasenverschiebung zw Spannung und Strom, muss zwangsläufig Unsinn 
rauskommen..

Den Beweis hast du geliefert: Bei allen Verbrauchern, wo ein 
Schaltnetzteil oder zumindest eine Gleichrichtung erfolgt, wird Unsinn 
ausgegeben..

Einzige Möglichkeit: p(t)=u(t)*i(t), momentanwerte multiplizieren und 
DANACH über eine Periode Integrieren, so kommt man auch die WIRKLICHE 
Wirkleistungsaufnahme..

Hoffe geholfen zu haben...

Autor: Benedikt K. (benedikt) (Moderator)
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Ich finde es eine Unverschämtheit von Firmen solch einen Schrott zu 
verkaufen und dann noch damit Werbung zu machen z.B. Kühlschrank, TV 
usw. zu überwachen.
Ich habe noch kein Energiekostenmessgerät (in der unteren Preisklasse) 
gesehen, dass wirklich die Wirkleistung gemessen hätte. Je nach Gerät 
sind Fehler von 500% keine Seltenheit.

Autor: Rahul, der Trollige (Gast)
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Sowas kann man sich beim örtlichen Stromlieferanten leihen/mieten. Die 
sind dann u.U. sogar geeicht (zumindest so eingestellt, dass sie 
sinnvollere Sachen anzeigen...).

Autor: Christoph Wagner (christoph)
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Danke für eure Antworten!

Eigentlich hätt ichs ja wissen müssen, dass so ein krempel nix taugt... 
gut, dass es noch 14 Tage Rückgaberecht gibt :p

Stattdessen is jetz mein Basteltrieb geweckt. ;)

100-fache Abtastung der Welle (50KHz) sollten doch genügen, oder?

Autor: Matthias (Gast)
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es reichen theoretisch zweifache abtastung...
praktischerweise zehnfach, da bis auf der sicheren seite...

Autor: Dieter Werner (Gast)
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> 100-fache Abtastung der Welle (50KHz) sollten doch genügen, oder?

Hast Du 500Hz Netzfrequenz ??

Autor: Falk (Gast)
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@Matthias

>es reichen theoretisch zweifache abtastung...

Zweifach bei welcher Frequenz? Bei Gleichrichtern mit dickem ELKO bzw. 
Schaltntzteilen ohne PFC hat du mal fix 1 kHz Signalanteile im 
Sromverlauf.

>praktischerweise zehnfach, da bis auf der sicheren seite...

Und hast immer noch ordentlich Messfehler. Wenn schon, denn schon! 
50..100 kHz Abtastfreqeunz sind heute mühelos und billig beherrschbar, 
warum also sparen?

MFG
Falk

Autor: Hans0815 (Gast)
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Dieser Beitrag von Christoph zeigt ganz deutlich warum ein Gerät für 
wenige Euro nicht mit proffesionellen Geräten mithalten können. Nicht 
umsonst gibt es Leistungsmesser die preislich im Bereich eines 
Mittelklassewagens liegen, aber dann auch z.B. für VDE-Gerechte 
Messungen "beglaubigt" sind.

Autor: Falk (Gast)
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@Hans0815

>Mittelklassewagens liegen, aber dann auch z.B. für VDE-Gerechte
>Messungen "beglaubigt" sind.

Wobei 90% des Preises nicht für die Hardware und deren Design 
draufgehen, sondern für die "Beglaubigung", wo viele Bürokraten ihre 
durchlauchte Unterschrift drunter setzen.

MFG
Falk

Autor: Helmut (Gast)
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"Ich habe noch kein Energiekostenmessgerät (in der unteren Preisklasse)
gesehen, dass wirklich die Wirkleistung gemessen hätte. Je nach Gerät
sind Fehler von 500% keine Seltenheit."

500% halte ich für maßlos übertrieben.

Übrig hat Analog Devices einige ICs im Programm, die genau das können. 
Brauchst nur noch zwei Übertrager und etwas Hühnerfutter und du bekommst 
Wirk-,Schein- und Blindleistung, die du über eine digitale Schnittstelle 
auslesen kannst.

Autor: Hans0815 (Gast)
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Also Design ist bei diesen teuren Geräten sowieso eher Nebensache. Den 
den ich jetzt konkret kenne wiegt wohl um die 30kg 19 Zoll und gleicht 
eher einer Blechkiste mit Display. Dafür trumpft er eben mit Zulassung, 
Genauigkeit und Robustheit.
Klar geht auch einiges an Kosten für die "Beglaubigung" drauf - halte 
aber persönlich 90% für übertrieben.

Autor: Falk (Gast)
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@Hans0815

>Also Design ist bei diesen teuren Geräten sowieso eher Nebensache. Den
>den ich jetzt konkret kenne wiegt wohl um die 30kg 19 Zoll und gleicht
>eher einer Blechkiste mit Display. Dafür trumpft er eben mit Zulassung,

??? Ist der mit handgeschmiedeten russischen Transistoren aufgebaut?
;-)

MfG
Falk

Autor: Benedikt K. (benedikt) (Moderator)
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Helmut wrote:
> "Ich habe noch kein Energiekostenmessgerät (in der unteren Preisklasse)
> gesehen, dass wirklich die Wirkleistung gemessen hätte. Je nach Gerät
> sind Fehler von 500% keine Seltenheit."
>
> 500% halte ich für maßlos übertrieben.

Doch, bei nahezu reinen Blindleistungen, wie z.B. großen Trafos. Meine 
USV zieht laut Energiekostenmessgerät etwa 35-40W im Leerlauf. Richtig 
gemessen sind es aber nur etwa 5W.

Ein geeignetes IC ist auch der MCP3905/6/9 von Microchip. Damit habe ich 
mir ein Wirkleistungsmessgerät aufgebaut. Die notwendige Beschaltung ist 
minimal (Spannungsteiler, Stromshunt, 5V Versorgung und einen Zähler 
oder einen uC der die Daten auswertet.)

Autor: jack (Gast)
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>Ein geeignetes IC ist auch der MCP3905/6/9 von Microchip. Damit habe ich
>mir ein Wirkleistungsmessgerät aufgebaut.

Hast Du das Referenz-Design von Microchip aufgebaut?

Autor: Benedikt K. (benedikt) (Moderator)
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>Hast Du das Referenz-Design von Microchip aufgebaut?

Nicht ganz, ich habe einen AVR angeschlossen. Dieser berechnet die 
Effektivwerte von Spannung und Strom und die Wirkleistung aus 256 
Samplewerten pro Periode (12,8kS/s).

Autor: jack (Gast)
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Ich meinte jetzt nur die Messschaltung mit dem IC.
Danke.

Autor: Jörg (Gast)
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Interessante Diskussion. Sicher kann man von einem 5EURO-Teil keine 
Präzision erwarten, erst recht nicht, wenn es hohe 
Scheinleistungsanteile oder gar nicht-sinusförmige Spannungen/Ströme 
geht. Was mich allerdings noch mehr als die letzte Stelle nach dem Komma 
interessiert, ist der Vergleich zu meinem Stromzähler im EV-Schrank. 
Denn häufig geht es ja ums Geld. Und da ist es eben am wichtigsten, dass 
beide Geräte gleich reagieren. Meine Frage ist also, wie "gut" muss ein 
Messgerät zur Kostenkontrolle sein und worauf kommt es beim Messprinzip 
an (Wirk-/Scheinleistung)?

Jörg

Autor: Knuddel Pudel (knopf)
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Termische Leistungsmesser sind da recht zuverlässig. :-)

Autor: Benedikt K. (benedikt) (Moderator)
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Ich denke sowas wie der MCP390x ist schon ausreichend, da dieser (so wie 
ich das Datenblatt verstanden habe) als Stromzähler zugelassen ist.
Aber selbst ein einfacher AVR kann wenige % Genauigkeit erreichen, und 
ist somit um einiges besser als die billigen Energiekostenmessgeräte, 
die oftmals nur den Spitzenwert der Spannung messen und daraus den 
Effektivwert ableiten ! (Ob das beim Strom genauso läuft weiß ich 
nicht.)
Um brauchbare Ergebnisse zu erhalten muss mehrmals (mindestens 10x pro 
Periode) Spannung und Strom multipliziert und aufaddiert werden. Nur 
dann kann man sowohl Oberwellen als auch Phasenverschiebung sicher 
erfassen.

Autor: ??? (Gast)
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@benedikt

wo kann man das Teil (MCP3905) käuflich erwerben?

@christoph: ich nehme mal an, dass das Teil so um die €15,- gekostet 
hat, wenn Du davon jetzt Märchensteuer, EAR, Gewinnspanne des Handels, 
Transportkosten, Gewinnspanne des Herstellers, Gehäuse, Display 
abziehst, wieviel bleibt dann noch für hochwertige Messelektronik übrig? 
Die Software kann man bei den Stückzahlen, die die Chinesen auf den 
Markt schmeissen im (Sub-) Centbereich ansetzen - so überhaupt irgend 
ein Controller verbaut ist.

bye

Autor: tobias hofer (Gast)
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Ich habe mir ein Leistungsmessgerät mit einem DSP gebaut.

Messen kann ich bis 63 oberwelle ca. 5kHz. mit einer Auflösung von 
12Bit.
gemessen wird wirk, blind und scheinleistung cosphi urms irms. Des 
weiteren
habe ich eine USB schnittstelle die mir das überwachen mittels eines PC 
erlaubt. Ein vergleichbares geräte kostet z.b. bei brusa 580CHF.

Ich hatte das gerät einmal mit einem CHIbo gerät vergleichen und 
festgestellt das das genannte billig gerät nur scheinleistung misst.

es lohnt sich auf jeden fall etwas rechtes zu kaufen oder selber zu 
mache.

Autor: Alex (Gast)
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Hallo Leute,
Richtige Messgeräte, die auch noch 0,2 Watt und das auch bei 
Phasenverschiebung (auch bei signifikanter Stromverzerrung :-))
mit einer Genauigkeit von besser als 1% anzeigen, gibt es bei www.NZR.de
Gruß
Alex

Autor: Christoph Kessler (db1uq) (Gast)
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"Meine Mikrowelle hat lt. Datenblatt 700W Spitzenleistung. In den 
Betriebsphasen werden etwa 1360W angezeigt"
Bei Mikrowellenöfen wird zwischen Leistungsaufnahme aus dem Netz und 
Mikrowellenleistungsabgabe unterschieden, die Dinger haben nur etwa 50 % 
Wirkungsgrad, der Rest ist Wärmeenergie, die hinten im Gerät entsteht 
und dem Garraum anscheinend nicht zugeführt wird, was ja sinnvoll wäre. 
Die 500-700 Watt sind die Mikrowellenenergie.

Autor: Benedikt K. (benedikt) (Moderator)
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Christoph Kessler (db1uq) wrote:
> Bei Mikrowellenöfen wird zwischen Leistungsaufnahme aus dem Netz und
> Mikrowellenleistungsabgabe unterschieden, die Dinger haben nur etwa 50 %
> Wirkungsgrad, der Rest ist Wärmeenergie, die hinten im Gerät entsteht
> und dem Garraum anscheinend nicht zugeführt wird, was ja sinnvoll wäre.

Das stimmt nicht ganz:
Ein Lüfter saugt die Luft (und den Schmutz) von hinter dem Gerät an, 
bläst ihn über den Trafo und durch die Kühlrippen des Magnetrons. Die 
heiße Luft wird dann in den Garraum geblasen. Komplett ungenutzt ist die 
Energie also nicht. Die Luft kommt dann unten oder an der anderen Seite 
wieder raus.

@ ???
Ich habe den MCP3909 direkt von Microchip.

@ tobias hofer
Was hast du für einen DSP verwendet ?
Ich verwende den MCP3909 als 2 Kanal 16bit ADC, dahinter einen mega48 
zur Datenerfassung und Datenreduzierung. Die Messwerte werden dann 
entweder auf dem PC oder auf einem LCD angezeigt. In der Anzeige sitzt 
dann nochmal ein mega8515 mit externem RAM. Dieser erledigt die 
Bilderzeugung und die FFT für die THD und Oberwellenanzeige.

Autor: sven s. (Gast)
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ich hatte ähnliche erfahrungen mit diesem billig ramsch.

hab dann einen alten "strom zähler" vom schrott genommen.
ist zwar keine wirkliche alternative zu den oben vorgeschlagenen 
lösungen aber die genauigkeit bzw. messverfahren ist eben genau das 
wonach die rechnung geschrieben wird und nur darauf kommt es ja an.

Autor: tobias hofer (Gast)
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@ Benedikt K.

Ich benutze den dsPIC30F4013 von Microchip.

Autor: Benedikt K. (benedikt) (Moderator)
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@ tobias hofer
Welchen Strombereich kann dein Messgerät ?
Ich habe meines auf den normalen 230V Bereich ausgelegt, also bis max 
20Aeff bzw 50Aspitze. Bei 10mOhm als Shunt erhalte ich so nur sehr 
geringe Spannungen bei kleinen Strömen, weshalb ich die DC Offset 
Kompensation im ADC einschalten musste. Der Hochpass verzerrst manche 
Signale leider ein wenig. Eine geeignete Lösung habe ich leider noch 
nicht gefunden. Entweder muss ich bei kleinen Strömen den Messbereich 
eingrenzen, oder bei hohen Strömen. Oder aber halt im DC Bereich.

Autor: Argh (Gast)
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Autor: peter (Gast)
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Hallo,

im rahmen einer projektarbeit in der schule bin ich gerade dabei eine 
leistungsmessung zu bauen. kannst du mir bitte dabei weiterhelfen wie 
ich das machen kann auch die dimensionierung der Bauteile? Im ich würde 
das auch gern mit dem MCP 3909 umsetzten hab das was im internet darüber 
gelsen.

vielen dank für deine hilfe
lg
peter

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