Leistungsmessung und logarithmierung mit AD734 & AD637, geht das so?

OP #8113711

Hallo Forum,

ich möchte an 2 Steckdosen die komplett unabhängig voneinander sind die Leistung die in den Verbraucher fließt gemeinsam auf einem Drehspulmesswerk klasse 1.5 darstellen. (70uA für Vollausschlag) Die Idee ist das maximal 2kW dargestellt werden können, die können auf beide Steckdosen aufgeteilt sein oder über eine gezogen werden. (beide sind zusammen so abgesichert das maximal dauerhaft 2kW gezogen werden dürfen) Der Verbraucher kann aber auch winzig sein, so ab 10W soll dargestellt werden. Damit das klappt muss die Anzeige logarithmisch sein. Außerdem interessiert nur die Wirkleistung. Die Anzeige soll recht genau sein, was das Klasse 1.5 Instrument halt hergibt.

Ich habe mir das im Anhang ausgedacht und wollte eure Meinung dazu wissen. Das Konzept:

Der AD734 ist das Herzstück. 2 Normale 230V Netztrafos in 1VA Ausführung werden zur galvanischen Trennung benutzt, da hier keine wirkliche Last anliegt wird das präzise genug sein. Ein Kanal bekommt die heruntertransformierte Netzspannung, der andere nutzt kleine Stromwandler. Der AD734 multipliziert das in Echtzeit, dadurch erscheint am Ausgang eine schwankende Gleichspannung die der Wirkleistung entspricht. U4A ist ein Addierer, durch ihn werden beide Steckdosen gleichzeitig ausgewertet. Der AD637 bildet den Log amp und passt das Signal für das Meter an.

Meine Erfahrung mit analoger Rechentechnik ist stark begrenzt, die Chips sind recht teuer, meint ihr das Konzept ist so gut?

Danke & Gruß, Jan

Angehängte Dateien:
#8113822

Jan K. schrieb:

ich möchte an 2 Steckdosen die komplett unabhängig voneinander sind

Was heißt das? In einer normalen Anlage würde man erwarten, dass die mindestens am gleichen Nullleiter angeschlossen sind. Zeig mal die Verschaltung.

Meine Erfahrung mit analoger Rechentechnik ist stark begrenzt, die Chips sind recht teuer, meint ihr das Konzept ist so gut?

Wie du schon sagst, die Chips sind nicht nur recht teuer, sondern haben schon etliche Jahre auf dem Buckel, so dass sie inzwischen Seltenheitswert besitzen. Vielleicht ist das sogar der Grund für den Preis.
Heutzutage würde man die Messung wohl zu einem Bruchteil der Kosten mit einem Power Monitoring IC realisieren und einen kleinen µC mit Verwaltung und Ausgabe beauftragen.
Wie man das realisieren könnte, hängt davon ab, was "komplett unabhängig" bedeutet.

#8113824

Jan,

wenn Du von 10 W bis 2 kW messen willst, dann kommt man wegen den 10 W mit drei (!) Offsetabgleichen am AD734 nicht vorbei. Empfehle mal ein Excel-Sheet zu machen was das Ergebnis der Multiplikation bei unterschiedlichen Konstellationen der Eingangsparameter zeigt. Das ist nicht mal so eben gemacht, kann dann aber in Ergebnis ernüchternd sein, um das Konzept zu bewerten, gerade wenn der Strom sehr klein ist, aber die Spannung ist immer im Bereich um 230 V.

#8113828

Jan K. schrieb:

wollte eure Meinung dazu wissen.

Da du die Skala der Drehspulinstrumente sowieso selbst zeichnen musst, nimm einfach eine Diode und schliesse das Drehspulinstrument uber 10k Vorwiderstand an und schleife das über einen Brückengleichrichter in die Phasenleitung ein

1
           +--(A)--+
2
           |       |
3
          10k      |
4
   +----+  |       |
5
L--|~  +|--+--|>|--+
6
   |    |          |
7
L--|~  -|----------+
8
   +----+

Dann legst du definierte Lasten an und markierst die Zeigerstellung. Die Diode logarithmiert eigentlich sehr gut, das Drehsoulinstrument bildet den Mittelwert dank Trägheit.

Die 2.1V Verlust wirst du verkraften können.

Einzig die Temperatur des Diodenkristalls hat einen erheblichen Einfluss, entweder muss man sie gut kühlen oder irgendwie kompensieren.

#8113830

Jan K. schrieb:

Die Anzeige soll recht genau sein, was das Klasse 1.5 Instrument halt hergibt.

Was soll das bringen? Bei 1/3 ist z.B. 20W, bei 2/3 200W und bei 3/3 2kW.
Da kann man froh sei, wenn man 500W von 600W unterscheiden kann, das wären dann 20% Treffunsicherheit.

: Bearbeitet durch User
(Firma: HZB) #8113904

Hallo Jan, zusätzlich zu bereits gesagten fällt mir auf, dass der OP270 eine wahrscheinlich recht hohe Gleichstromverstärkung haben wird. 560 Ohm durch den Gleichstromwiderstand des Talema-1000. Wie hoch ist dessen ohmscher Innenwiderstand?

Die OP270 haben zwar nur typisch (je nach der Buchstabenendung) 10 ... 50 µV Offsetspannung - dabei würde ich eher vom doppelten ausgehen, um relative Sicherheit zuhaben. Aber wenn es bloss 2 Ohm Innenwiderstand ist, wird das ganze ja dann um 560:2=270 fache verstärkt... 2,7 mV ...13,5 mV...der Messfehler lässt grüßen.

Also entweder dort auch noch abgleichen oder zero drift OPV, wie OPA 189 nehmen.

Und noch ein Tip, weils mir selber passiert ist, mit AD633 als Multiplizierer. Probiere vorher auf einen Steckbrett aus, wie rum man die Eingänge Vorzeichenrichtig anschließen muss.... Sonst wird aus zwei positiven Eingangsspannungen eine negative Ausgangsspannung. Unschön, wenn man dann kratzen muss und Drahtbrücken verlegen muss.

OP #8113927

Hallo zusammen,

vielen Dank für Eure Antworten! Der Punkt mit den Offsetabgleichen ist eigentlich ein Sargnagel für diese Idee. Völlig korrekt, ich hatte nicht bedacht mit wie kleinen Pegeln wir es hier dann zu tun haben am Ausgang des Multiplizierers.

Es scheint schlauer zu sein einen Energiemess IC zu nutzen, dann muss ich halt mit einem uC Arbeiten. CS5490 kostet ~4€ während die Analogchips mittlerweile über 50€ kosten. Das Teil erreicht eine Dynamik von 4000:1. Also könnte ich bei 2kW Maximalanzeige 0.5W auflösen. Eigentlich ein no brainer :-)

Wolf17 schrieb:

Was soll das bringen? Bei 1/3 ist z.B. 20W, bei 2/3 200W und bei 3/3 2kW. Da kann man froh sei, wenn man 500W von 600W unterscheiden kann, das wären dann 20% Treffunsicherheit.

Die Last liegt meistens im unteren Bereich, 10-100W. Bei einer 2kW Skala würde bei 20W Last die Nadel nicht mal zucken. Obs jetzt 1000W oder 1050W anzeigt ist nicht so wichtig.

Rainer W. schrieb:

Was heißt das? In einer normalen Anlage würde man erwarten, dass die mindestens am gleichen Nullleiter angeschlossen sind. Zeig mal die Verschaltung.

Ja das ist auch so. Ich erkläre mal um was es grundsätzlich geht: Das ganze gibt quasi eine etwas schlauere Steckdosenleiste für meine HiFi Sachen im Rackformat. Optisch so ungefähr gedacht:

https://thumbs.worthpoint.com/zoom/images2/1/0517/20/vintage-ampex-351-reel-reel-tape_1_750461bf68751b1753435fc08eaa770b.jpg

Ich möchte sie über die Hausautomation schalten können 12V Trigger, RS232... Einige der Geräte sind alt, klassisches Revox, Accuphase, Sony aus den 70er/80er Jahren, das sind alles Geräte die an 220V liefen und teilweise nicht umgeschaltet werden können. Mir kam jetzt die Idee einen 230V -> 9V (oder besser 10V) Trafo als Spartrafo zu verschalten weil ich im Gehäuse eh Platz habe, der senkt die Netzspannung um grob 10V, das ist auf Dauer besser für die Geräte und kostet mich praktisch nichts. Es gibt auch moderne HiFi Geräte die auf 230V ausgelegt sind, dafür gibt es auch Steckdosen an der Rückseite.

Die Idee war jetzt die Leistungsanzeige für beide Ausgänge zusammen zu legen, 2 einzelne Anzeigen bringen keinen wirklichen nutzen. Das bedeutet aber auch das ich 2x messen muss und später aufaddieren.

Gruß, Jan

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