ich habe hier eine Mischspannung, die sich alle 1-2 Sekunden ändert und mit einem 1-Ohm Leistungswiderstand zu messzwecken belastet wird. Die Spannung kann sich auch komplett im positiven oder negativen Bereich aufhalten, d.h. muss nicht zwangsweise durch die Nulllinie gehen. Beispiel für einen solchen Spannungsverlauf ist angehängt.
Wie kann ich hier am "einfachsten" messtechnisch die momentane (Verzögerung bis zu 1 Sekunde ist akzeptabel) Wirkleistung erfassen?
Der Lastwiderstand wird aktiv über ein Kühlaggregat gekühlt. Die angezeigte Spannung im Bild wird dynamisch heruntergeteilt.
Erwarteter Leistungsbereich ab etwa 10W bis 500W.
Angestrebte Auflösung: +/-5% vom reellen Wert.
Die "Frequenz" (eine wirkliche Signalwiederholung ist rein zufällig) der Mischspannung variiert zwischen DC und etwa 10kHz.
Die "Frequenz" (eine wirkliche Signalwiederholung ist rein zufällig) der
Mischspannung variiert zwischen DC und etwa 10kHz.
Musst du mit mindestens 20kHz abgetastet bekommen, besser noch höher, und dann eben rechnen. Strom und Spannung mit einem Stereo I²S ADC einlesen, multiplizieren und durch ein IIR Filter schieben?
Wenn du allerdings weißt, dass die Last ein 1Ω Widerstand ist, ist es einfacher ;)
Klar ist, dass es A/D Wandler mit besser als 4 bit gibt die schneller als 10000sps sind.
Klar ist auch, dass aus einer Abtastung des Spannungsabfalls an einem shunt-Widerstand zwar der Strom gemessen wird, aber mitnichten die Leistung. Bei festem Lastwiderstand reicht eine Multiplikation, bei (durch Temperaturschwankungen) sich unbekannt änderndem muss man die Spannung mitmessen und multipliziert Strom und Spannung.
Bei ohm'schen Verbrauchern war's das, aber du sprichst von Wirkleistung und bei komplexen Lasten würdest du auch Blindstrom erfassen und müsstest (bei Vorzeichenwechsel) ggf. subtrahieren.
Ich würde einen uC mit schnellen A/D Wandlern nutzen, ein STM8 kann angeblich 2.33us also 215000sps bei 2 Kanälen, und in Software multiplizieren, ggf. schnell per Tabelle.
ich habe hier eine Mischspannung, die sich alle 1-2 Sekunden ändert und
mit einem 1-Ohm Leistungswiderstand zu messzwecken belastet wird.
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Wie kann ich hier am "einfachsten" messtechnisch die momentane
(Verzögerung bis zu 1 Sekunde ist akzeptabel) Wirkleistung erfassen?
Solange du eine stabile ohmsche Last mit bekanntem Widerstand verwendest, reicht es, die Spannung über dem Widerstand zu messen und daraus die Leistung auszurechnen. Dann gibt es auch keinen Unterschied zur Wirkleistung.
Falls dein 1Ω Widerstand nur dran hängt, um hier für den Beitrag einen typischen zeitlichen Verlauf des Stromes zu zeigen, ansonsten aber eine induktive oder kapazitive Last dran hängen kann, brauchst du sowohl eine Strom- als auch eine Spannungsmessung.
@Jörg B.
Den hatte ich bereits getestet, aber mit reiner DC hat der wohl ein Problem..?!?
@Michael B.
Deshalb das Wort <Frequenz> in Anführungszeichen. Die Momentaufnahme im Oszibild zeigt eine sich wiederholende Folge. Eine Sekunde später könnte das auch reine DC sein. Es reicht für die Messung, wenn der Wert bis zu 1 Sekunde Verzögerung hat. D.h. der Messwert in der Vergangenheit liegt. Echtzeit wäre natürlich ideal.
Die Messlast ist ein bifilarer Lastwiderstand. Ohmsche und kapazitive Anteile sind vernachlässigbar.
@Werner H.
Thermische Auswertung ist viel zu träge. Gefordert ist eine Geschwindigkeit <1 Sekunde. Thermische Glättung durch die Masseträgheit verfälscht das Ergebnis zu sehr.
Ich werde Tests mit Analogmultiplizierern machen und berichten.
Wenn selberbauen mit µC (und ggf. ADC) wider deine Religion gehen: Kauf dir halt ein Multimeter, was Spannungsmessungen in Geschmacksrichtung true-RMS kann (und ggf. auch noch per irgendeiner Schnittstelle von einem Rechner ausgelesen werden kann).
Kauf dir halt ein Multimeter, was Spannungsmessungen in Geschmacksrichtung
true-RMS kann (und ggf. auch noch per irgendeiner Schnittstelle von
einem Rechner ausgelesen werden kann).
Was zeigt dein Multimeter in AC-Stellung bei DC-Spannung und umgekehrt? ;)
Merkst du was? ;)
Zum Thema "gegen deine Religion":
Warum soll ich Wochen in die Einarbeitung in eine uC-Familie stecken um das Problem zu lösen, wenn ich das Wissen anschließend nie wieder brauche und es andere Lösungsmöglichkeiten gibt?
Oder anders ausgedrückt: Klar könnte ich einen Pilotenschein machen, mir einen Hubschrauber kaufen und damit in die Arbeit fliegen - oder ich nutze das Fahrrad, weil es reicht.. ;)
@Jörg B.
Den hatte ich bereits getestet, aber mit reiner DC hat der wohl ein
Problem..?!?
Dann ist bei dir wohl etwas schief gelaufen. Für den LTC1967 bspw. wird sogar explizit eine Kalibrierung mit DC als Systemkalibrierung angegeben, weil das einfacher/genauer als AC ist. Zur Berücksichtigung vom Eingangs-Offset sollte die Kalibrierung als 2-Punkt Kalibrierung durchgeführt werden (Referenz einmal direkt und einmal invertiert messen).
"DC-based calibration is preferable in many cases because
a DC voltage of known, good accuracy is easier to generate than such an AC calibration voltage."
Du könntest auch ein aktuelles digitales Oszilloskop nehmen. Die besseren haben auch Mathematik-Funktionen, mit denen Du Signale addieren, subtrahieren und multiplizieren kannst. Damit kannst Du über einen Shunt den Spannungsabfall durch Subtrahieren der Spannungen vor und hinter dem Shunt messen und diese Differenz mit einer der Spannungen multiplizieren, und schon hast Du unter Berücksichtigung eines Skalierungsfaktors die momentane Leistung. Genauso, wie man es manuell mit zwei Multimetern machen würde.
Angesichts des Bildschirmfotos glaube ich nicht, dass Dein Oszilloskop das alles schon kann, aber bei den aktuellen Modellen ist das alles mehr oder weniger Standard.
Oder anders ausgedrückt: Klar könnte ich einen Pilotenschein machen, mir
einen Hubschrauber kaufen und damit in die Arbeit fliegen - oder ich
nutze das Fahrrad, weil es reicht.. ;)
Dann lass' mich's so ausdruecken: Wenn zu deinem Job ploetzlich gehoert, "die Geissens" regelmaessig schnell von Monaco nach St. Tropez zu transportieren, dann kannst du natuerlich auch versuchen, das mit einem Lastenfahrrad zu machen. Kommste vielleicht besser durch die Staus als mit'm Auto.
Trotzdem nehmen die halt einen, der einen Pilotenschein gemacht hat und einen Hubschrauber fliegt. Und keinen mit einem Lastenfahrrad. ;-)
Warum soll ich Wochen in die Einarbeitung in eine uC-Familie stecken um
das Problem zu lösen, wenn ich das Wissen anschließend nie wieder
brauche und es andere Lösungsmöglichkeiten gibt?
Das erinnert mich an Leute, die mit zunehmender Geschicklichkeit alle handwerklichen Probleme mit einem Hammer lösen - egal was es mittlerweile sonst so für Werkzeuge gibt. Manchmal ist es lohnend, den Horizont zu erweitern, um beim nächsten Problem nicht wieder zwanghaft zum Hammer greifen zu müssen.
Rein analog:
Temperatur des Widerstands bei konstanter Wasserkühlung (Temperatur,
Strömung) messen und rechnen. Ist mit Gleichstrom kalibrierbar.
Die etwas abgewandelte Form:
Temperatur des Widerstands auf konstante Temperatur regeln. Der hierzu benötigte DC-Strom (entspr. die benötigte Leistung) lässt sich einfach und genau messen.
Wird der Widerstand zusätzlich mit "HF" beaufschlagt, nimmt der Regler die Heizleistung entsprechend (!) zurück.
In der praktischen Ausführung sind es gerne mal 2 identische Widerstände, Regelung dann auf identische Temperatur.
