Jedoch musste ich früher oder später feststellen, dass die geätzte Platine nicht richtig funktionierte. So wurde das ganze noch mal aufm Steckboard gebastelt:

Jetzt, nach vielen Änderungen, funktioniert es ziemlich gut. Das heißt, er kann bereits Volt und Ampere messen. Aus Volt mal Ampere erechnet er auch die Scheinleistung. Um nun jetzt aber die Wirkleistung zu erfahren, so muss die Scheinleistung mit dem Cosinus(Phasenwinkel) multipliziert werden. Der Phasenwinkel wird bereits gemessen. Was nur noch fehlt, ist der Cosinus.

So wollt ich euch fragen ob einer von euch nen Assemblercode zum Cosinus hat. Würde mich sehr freuen... weil bei mir könnte es noch ne weile dauern, bis er fertig wäre. So wäre ich für jegliche Implementierungsvorschläge in Assembler dankbar.

Gruß
Adrian

PS: Hier noch ein Bild mit einem angeschlossenem Verbraucher. (Aufm Display: Oben links Volt, oben rechts Ampere, unten Watt (Scheinleistung))

Du schreibst ja nicht, was du für ADC verwendest.
Wenn die schnell genug sind kommst du ohne cos aus, und machst auch bei nichtsinusförmigen Strom und Spannungsverlauf nichts falsch.
Ich vermute aber, daß du einen einzelnen evtl. sogar noch integrierenden Typ hast, den du sequentiell zur Strom und Spannungsmessung verwendest.
Dann ist die erzielbare Genauigkeit ohnehin nicht sehr hoch, und es sollte ausreichen, wenn du für 0..pi/2 je nach vorhandenem Speicher 64 oder 128 cos Werte mit dem Taschenrechner ermittelst und sie in einer LUT ablegst.

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Bei obigem Beitrag handelt es sich um meine private Meinung.



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Hallo Perl, ich verwende den 10-Bit Atmel(Atmega16) internen ADC. Somit wird der Strom und die Spannung nacheinander gemessen. Ich vermute auch, dass der Atmel interne ADC zu langsam ist um annähernd gleichzeitig messen zu können.

Die Idee mit den vorgespeicherten Werten hatte ich auch schon, nur wird das dann nicht "zu" ungenau? Das Teil soll bis 3000 Watt ausgelegt sein und bis jetzt hat es etwa die Genauigkeit von +/- einem Watt, das wäre noch verkraftbar. Aber grundsätzlich müsste doch der interne ADC von Atmel einigermaßen genau sein, oder?

Der Ampere-Wertebereich geht zur Zeit von 0A bis 20,05A, das wäre eine Genauigkeit von ca. (20,05/1023) 0.0196A
Der Volt-Wertebereich geht von 0V-480V, das wären etwa (480/1023) 0.4692V. Den Volt-Wertebereich werde ich aber vermutlich noch veringern.
Und bei der Multiplikation ergeben sich kleine Rundungsfehler.

Gr
Adrian

[ Diese Nachricht wurde geändert von: Magni am  7 Jul 2004 11:17 ]

Zitat :

Das Teil soll bis 3000 Watt ausgelegt sein und bis jetzt hat es etwa die Genauigkeit von +/- einem Watt, das wäre noch verkraftbar.

(Un)Genauigkeit und Auflösung sind zwei Paar Schuhe.

Eine Ungenauigkeit von einem Watt bei einem Bereich von 3000 Watt entspräche einem Fehler von 0,03%.
Das ist mit einem 10-Bit ADC garnicht zu schaffen, denn der hat nur eine Auflösung von 0,1%.
Wenn du ihn ohne Umschaltung zur Messung von positiver und negativer Halbwelle verwendest, hast du sogar nur eine Auflösung von 0,2%.
Wenn du zwei mit einem Fehler von 0,2% behaftete Werte miteinander multiplizierst, hat das Ergebnis einen Fehler von 0,4%.
Das war jetzt nur der durch die Quantisierung hervorgerufene Fehler.
Nullpunktsfehler, Verstärkungsfehler und Kennlinienkrümmung sind hierbei noch garnicht berücksichtigt.
Unter praktischen Gesichtspunkten denke ich, daß du recht zufrieden sein kannst, wenn du eine Genauigkeit von 2% erreichst.
Unter diesem Gesichtspunkt sollte wohl eine 8-Bit LUT ausreichend sein.

Außerdem weiß ich immer noch nicht, was du wirklich mißt.
Für eine echte Effektivwertmessung brauchst du den Cosinus überhaupt nicht, sondern nur die Quadratwurzel.




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Hmmmmmmmmm

Ist nur dir positive Halbwelle.
Das einzige was ich zu messen versuche ist die Leistung, die auch auch wirklich verbraucht wird, die das E-Werk für die Berechnung der Gebühren benötigt. Denn ich möchte ausrechnen, bzw. protokolieren, was ein Wirlpool im Jahr an Stromkosten verursacht. Und laut ELV ist die Wirkleistung die richtige, Zitat aus einem ELV journal:
"Wirkleistung: Wird die Scheinleistung mit dem Cosinus des Phasenwinkels multipliziert, so ergibt sich die Wirkleistung (W). Das ist diejenige Leistung, die in entsprechende Wirkung(Arbeit) umgesetzt wird und z.B. einen Heizstrahler erwährmt oder eine Glühlampe zum leuchten bringt. Im privaten Haushalt dient die Wirkleistung üblicherweise dem E-Werk als Grundlage für die Berechnung der Gebühren."

Tatsache ist, dass es im Rahmen von +/- 5 Watt bleiben sollte. Denn eine größere Ungenauigkeit, bzw. schlechtere Auflösung, würde für ein Jahr verteilt zu größeren Fehlbeträgen führen.

Ne, ich habe noch mal durchgerechnet und +/-3% Genauigkeit, wären noch akzeptabel, also bei 3000Watt etwa +/- 90Watt.

Hallo Magni,

also wenn ich Dich JETZT richtig verstanden habe, dann kommt es Dir eigentlich gar nicht auf die jeweilige (Augenblicks-) Wirkleistung an. Die müßtest Du dann ja erst noch aufwendig über die Zeit integrieren.
Sondern auf die WirkARBEIT !!!
Um die zu ermitteln genügt aber ein einfacher, billiger und zuverlässiger Ferrariszähler...

Übrigens:
Wenn das Dingens für Abrechnungszwecke genutzt werden soll, darf es sowieso nur zum Einsatz kommen, wenn es geeicht oder von zugelassener Stelle kalibriert ist!


Gruß,
sam2

P.S.
Wohl wieder so ein "Warum einfach, wenn´s sehr umständlich auch geht?"-Fall.

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"Das Gerät habe ich vor soundsoviel Jahren bei Ihnen gekauft! Immer ist es gegangen, immer. Aber seit gestern früh geht es plötzlich nicht mehr. Sagen Sie mal, DA STIMMT DOCH WAS NICHT???"

Deine Schaltungsaufbauten sehen sehr schön aus

Ich wünschte ich würde mal wieder die Motivation finden, irgendwas zu bauen.
So wie ich es sehe, misst Du Den Scheitelwert der Spannung und des Stromes, oder? Un dann mit einem Timer noch die Zeit zwischen dem Strom und dem Spannungs Nulldurchgang. Sehe ich das richtig?
Dieses Verfahren hat eben nur den Nachteil, dass du nicht damit True RMS sondern "pseudo RMS" misst. Soll heissen solange der Strom Sinusförmig ist, ist das Ergebnis richtig. baer sowei Du geräte mit Netzteil und Glättungselkos anschliesst misst Du alles, nur nicht den richtigen Wert. Für die Messung an dem Whirpool mag es aber reichen. Da wird ja wohl die Hauptlast durch Motoren erzeugt, die einen Sinusförmigen Stromverlauf haben.

Schau doch mal nach, wieviele Samples/s der Atmle machen kann. Wenn er sagen wir mal auf 5kHz kommt, dann brauchst Du nur noch zwei Sample & Hold Schaltungen, die gleichzeitig den aktuellen Strom und Spannugnswert erfassen, die liesst Du dann ein, Multiplizierst die miteinander, und addierst sie auf. nach einer Periode musst Du dann die Wurzel aus den aufaddierten Werten ausrechnen, und bekommst den True RMS. RMS bedeutet übrigens root mean square, was soviel heisst wie die Wurzrel aus dem Mittel der Quadrate - und das ist genau dieses Verfahren.

Zum Thema Genauigkeit: die ganze Schaltung ist nur so genau wie das ungenauste Bauteil, also denk an die 1% oder 0,1% Widerstände!

Motivation hin, sauberer Schaltungsentwurf her.

Denk aber auch daran:
Für 5 bis 10 EURO gibts den fertigen Ferrariszähler!

Zu Sam2: Es lassen sich ca. 90% aller selbst entwickelten/gebauten Endgeräte viel günstiger kaufen. Aber der Hobbyanteil und der Individualitätsanteil geht dabei flöten. Es ist auch für private Zwecke vorgesehen.

Zu tixiv: Dannke! Jo genau, ich messe mit dem AtmelCounter den zeitlichen Abstand der Nulldurchgänge zwischen Spannung und Strom. Aber bei der Schaltung entsteht durch den Operationsverstärker eine Rechteckspannung, die dann der µC auswertet. Die Verbraucher können doch den Stromverlauf nicht so verändern, dass die Nulldurchgänge der 50Hz Netzspannung nicht richtig ausgewertet werden können, oder?

Wie lang ist eine Periode? Und wenn ich ein Paar Scheinleistungswerte(StromxSpannung) zusammenaddiere und dann die Wurzel ziehe, dann bekomme ich doch irgendein Wert aber nicht die Wirkleistung, die für die Gebühren notwendig sind.

Beispiel
230V x 11A = 2599W
+ 231V x 10.7A = 2471.7
+ 229V x 10.9A = 2496.1
= 7566.8
Wurzeln: => 86.987 :)

oder vll, dauert die Periode länger mit mehr Werten?

Zitat :

dann die Wurzel ziehe, dann bekomme ich doch irgendein Wert aber nicht die Wirkleistung,

Hast Recht, da habe ich geschlafen. Die Wurzel brauchst du für eine Effektivwertberechnung.

Aber du mußt bei der Multiplikation die Vorzeichen der gemessenen Momentanwerte berücksichtigen, sonst wird das nix.
Um die zu bezahlende Arbeit anzuzeigen, brauchst du dann nicht einmal die Lage der Nulldurchgänge zu kennen. Wesentlich ist nur eine konstante Samplerate.


Am einfachsten gehts aber wirklich mit dem von Sam2 erwähnten Ferraris-Zähler.
Das ist auch das Prinzip der "amtlichen" kWh-Zähler und sie sind für wenig Geld hübsch genau.

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Danke für den Tip, aber diese Ferraris-Zähler sind Fertiggeräte zum montieren an die Wand. Ich möchte aber eine Basisstation bauen an die auch mitunter die Stromverbrauchsdaten gechickt werden.

Gruß