Metoda uśredniania próbek do pomiaru mocy czynnej w komputerach i silnikach

Fri Apr 20, 2012 4:09 pm   

Hej,

Kiedyś na grupie przewijał się temat pomiaru mocy czynnej, pobieranej
z sieci przez komputer lub inne nieliniowe obciążenie (załóżmy że bez
PFC - niech to będzie nawet nieodfiltrowany silnik). Wniosek był taki,
że trudno będzie poradzić sobie z cos(fi) i pomiar nie będzie dokładny,
i najlepiej jest kupić LE-01 lub podobny licznik i podłączyć się do
niego.

Ostatnio znowu zastanawiałem się nad tym tematem.

Załóżmy, że próbkujemy z dużą częstotliwością (np. 10kHz, co da 200
próbek na jeden cykl 50Hz) napięcie i prąd, zapisujemy je ze znakiem,
mnożymy przez siebie i uśredniamy w czasie jednego cyklu (lub w czasie
będącym wielokrotnością długości cyklu), czyli uśredniamy ostatnie K *
200 próbek. Czy nie wyjdzie z tego właśnie moc czynna? Moc bierna po
uśrednieniu powinna zniknąć (bo prąd, który wszedł do urządzenia w jednej
fazie cyklu, wyszedł z niego w innej) i wynik powinien równać się właśnie
mocy czynnej.

Coś źle kombinuję? Coś mi umyka?

Pozdr.

--
Gof

Fri Apr 20, 2012 4:09 pm   

Użytkownik "Adam Wysocki" napisał w wiadomości

Doskonale kombinujesz, tak wlasnie nalezy to zrobic, tylko:
a) czy 10kHz wystarczy czy lepiej pare razy wiecej,
a2) co bedzie jak odbiornik bedzie mial aktywne PFC,
b) czy 12-bitowe przetworniki wystarcza, wszak chcemy zakres pomiarowy
2-3kW, a potem sie pytamy ile bierze ladowarka bez telefonu,
c) damy sobie transformatory izolujace prad i napiecie, czy zrobimy
calosc na potencjale sieci ?
d) jaki rezystor uzyjemy na bocznik, tzn jakiej dokladnosci,
e) ile to razem bedzie kosztowac i czego mozemy sie spodziewac po
mierniku za 39.90 z Lidla ?

A nawet jak na wszystko odpowiemy pozytywnie, to zostanie nam ostatnie
pytanie - czy wyniki licznika ktory zczytuje inkasent beda takie same
jak naszego cuda, jesli podlaczymy jakis bardziej ciekawy odbiornik

I dlatego wlasnie polecamy cos zblizonego do tego co nam elektrownia
dala. Ale oni ostatnio tez instaluja cyfrowe.

http://www.analog.com/en/analog-to-digital-converters/energy-measurement/products/index.html
I tam juz ceny rzedu 1-2$ za chip.

Co za czasy, zeby obudowa kosztowala wiecej od elektroniki :-)

J.

Fri Apr 20, 2012 4:09 pm   

Hello Adam,

Friday, April 20, 2012, 4:09:09 PM, you wrote:



Dobrze kombinujesz, tylko próbek przydałoby się więcej.

--
Best regards,
RoMan mailto:roman@pik-net.pl.invalid
Nowa strona: http://www.elektronika.squadack.com (w budowie!)

Fri Apr 20, 2012 4:40 pm   

Tak działa LE-01. Po analizie, że nie zrobię lepiej, kupiłem LE-01.
Zaleta: pomiar pokrywa się z licznikem zakładu energetycznego.
Wada (którą trudno przeskoczyć) to że wysyła impuls co 1Wh.

--
Desoft

Fri Apr 20, 2012 6:25 pm   

W dniu 2012-04-20 16:09, Adam Wysocki pisze:

Robiłem 10 lat temu taki specjalny licznik energii na cs5460a. Zerknij
do dokumentacji, w niej wszystko jest opisane. Z układu można 'brać'
impulsy zliczonej energii lub czytać rejestry - Urms, Irms, moc czynną,
energię, czyli da się wyliczyć współczynnik mocy. Przetworniki o ile
dobrze pamiętam są 24-bit. Działał bardzo przyzwoicie!

Michał

Sat Apr 21, 2012 10:52 pm   

J.F <jfox_xnospamx@poczta.onet.pl> wrote:


Nie wiem czy wystarczy - kierowałem się zalecanym zegarem dla ADC w AVR.
Maksymalna zalecana wartość to 200kHz, a konwersja zajmuje 13 cykli, więc
mamy 15.3kHz. Dzielimy przez dwa (bo dwa kanały - napięcie i prąd) i zostaje
7.7kHz, a do tego sami wprowadzamy przesunięcie 65us, które pewnie potem
trzebaby kompensować... korci mnie do wykorzystania zewnętrznego ADC (lub
dwóch).


Tzn? Aktywne PFC wprowadza szpilki, których możemy nie wyłapać?


AVR ma 10-bitowy ale skoro i tak zbieramy tyle próbek to nic nie stoi na
przeszkodzie, żeby przy okazji zrobić z nich oversampling i przy uśrednianiu
nie dzielić wartości przez ich ilość, tylko przez ilość / współczynnik.


Myślałem o potencjale sieci i zasilaczu symetrycznym. Narysowałem jak bym
to widział.

http://www.chmurka.net/r/pwrmeter.png

To trzy układy dla przejrzystości. lewy górny to zasilacz symetryczny, prawy
górny to pomiar napięcia a dolny to pomiar prądu.

IN1 i IN2 to wejście sieci, OUT1 i OUT2 wyjście do obciążenia, a OUTU i OUTI
wyjście do ADC zasilanego niesymetrycznie (jego masa na poziomie V-). Dzielniki
R3+R8,R4 i R13,R14 obliczę tak, żeby dla 0V (lub 0A) było na wyjściach 1/2 Uref
wybranego ADC (miał być AVR, ale teraz się waham).


Jakiej uda się zdobyć w rozsądnej cenie. Wartość mniejsza niż większa. Mniejsze
straty = mniejsze grzanie się = większa dokładność.


To osobna sprawa :)


Do tego dążę, żeby takie były Zresztą oprócz mocy czynnej chciałbym też
mierzyć moc bierną, obliczać moc pozorną i na tej podstawie współczynnik
mocy (dobrze rozumiem że cos(fi) to to samo co moc czynna / moc pozorna?).

Teraz jeszcze jedno pytanie mi się nasunęło - czy żeby obliczyć moc bierną,
wystarczy podzielić sumę iloczynów U*I z ujemnymi wartościami przez ogólną
liczbę próbek? Nie trzeba tego potem mnożyć przez 2? Idealne obciążenie
reaktancyjne, które pobierze X mocy, odda też X - czy wtedy moc bierna
to X, czy 2X (bo była przesłana w obie strony)?


Ciekawe jak z dostępnością w Polsce...

--
Gof

Sun Apr 22, 2012 12:40 pm   

Dnia Sat, 21 Apr 2012 20:52:38 +0000 (UTC), Adam Wysocki napisał(a):

Najprosciej uzyc takiego samego licznika :-)


Tak, ale cos(fi) ma coraz mniejszy sens stosowania.



O bierna sie tu kiedys pytalem i ciekawe odpowiedzi padly ... to nie takie
proste ja obliczyc, jak to nie sa czyste sinusoidy.

J.

Sun Apr 22, 2012 5:53 pm   

W dniu 2012-04-22 14:40, J.F. pisze:


Co producent miernika to inksza definicja :|


--
P. Jankisz
O rowerach: http://coogee.republika.pl/pj/pj.html
"Dopóki nie skorzystałem z Internetu, nie wiedziałem, że na świecie jest
tylu idiotów" Stanisław Lem

Sun Apr 22, 2012 9:34 pm   

W dniu 2012-04-21 22:52, Adam Wysocki pisze:

Do bani pomysł. Chyba że słaba dynamika i 5% dokładność wystarczy. Użyj
układu pokroju CS5460 (odpisałem w tym wątku). W środku ma wszystko
zrobione jak należy, aby dobrze pomierzyć energię, moc i pozostałe.
Brnięcie w AVRa i jego wewnętrzny przetwornik to strata czasu, podobnie
jak dopinanie 'jakiegoś' zewnętrznego.

Michał

Mon Apr 23, 2012 3:01 pm   

Użytkownik "Adam Wysocki" napisał w
Michał Lankosz <mike2001@tlen.pl> wrote:

Te to nie wiem, ale uklady ADE7xxx w tme po kilkanascie zl.

(gotowe mierniki w sklepach po ~50 :-(

J.

Mon Apr 23, 2012 4:19 pm   

Michał Lankosz <mike2001@tlen.pl> wrote:


Gdzie (i w jakiej cenie) można dostać ten układ? elecena.pl nie znajduje,
a Google wypluwa tylko szczoteczkę CURAPROX, nawet po wpisaniu Cirrus...

--
Gof

Mon Apr 23, 2012 4:33 pm   

W dniu 2012-04-22 14:40, J.F. pisze:


Obliczyć jak obliczyć... najpierw trzeba dogadać się co do definicji :-)

Poniżej link do poczytania nt. różnych podejść do energii (mocy) biernej:
http://www.epqu.agh.edu.pl/archives/juee/juee_t3_z2/juee_t3_z2_04.pdf

Mam wrażenie, że jednak ciągle ma się dobrze teoria mocy Budeanu --
bardzo krytykowana przez autora powyższego artykułu.

Powyższe to nie wszystko, jeśli w grę wchodzą niesymetryczne układy
trójfazowe... -- czyli przypadek rzeczywisty.

Istnieje co prawda norma (PN-EN 62053-23) tycząca się pomiarów energii
biernej przez liczniki półprzewodnikowe. Definicja energii biernej
zaczynała się od klauzuli "Dla przebiegów sinusoidalnych..." (czy jakoś
tak -- piszę z pamięci). Co dla przebiegów odbiegających od sinusoidy,
tego daremnie szukać w tej normie.

pzdr
mk

Mon Apr 23, 2012 6:53 pm   

Użytkownik "Adam Wysocki" <gophi.at.chmurka.net@nospam.invalid> napisał w
wiadomości news:pme.1335190790@news.chmurka.net...

natomiast na avr zrobili cos takiego:
doc2566.pdf
AVR465: Single-Phase Power/Energy Meter with Tamper Detection
czyli da sie i ponoc nawet parametry ma wymagane, jednak osobiscie uwazam ze
nie jest to dobra droga, a scalaki typu cs czy analoga sa lepszym pomyslem.
mm