Strom/Spannung bei 230V Wechselspannung messen via Mikrocontroller

[darkzone666]

Hallo,
ich hoffe einer von euch kann mir helfen. Ich möchte die Spannung und den Strom von einer 230V Wechselspannung leitung mithilfe eines Controllers messen.
Soweit ich weiß kan man den Strom über sogenante Current Sense Transformators messen, aber wie werden diese jetzt an meinen Controller angeschlossen?
Wie messe ich die spannung? Kann man einen Mikrocontroller rechnen lassen, also z.B. Fromeln ( P=U*I). Sodass er mir die Leistung ausrechnet?

Hoffe ihr könnt mir helfen

[Kampi]

Die Spannung misst du mit einem A/D-Wandler. Wenn du z.B. mit dem Wandler den Spannungsabfall an einem Widerstand misst kannst du anhand des Ohm´schen Gesetzes mit dem bekannten Widerstandswert und der gemessenen Spannung den Strom ausrechnen. Das geht natürlich auch mit der Leistung.
So wie ich das sehe geben die Transformatoren einen Strom aus der abhängig ist von dem zu messenden Strom. Den ausgegebenen Strom musst du dann nur noch in eine Spannung umwandeln (Strom-Spannungswandler z.B.).
230V Wechselspannung kannst du nicht ohne etwas aufwand mit einem Controller messen, da die Spannung eine negative Welle besitzt. D.h. du müsstest die negative Welle entfernen und die Spannung auf einen zu messenden Pegel bekommen (z.B. indem du diese Spannung in einen Sinus mit Vs 5V umwandelst).
Auch hier wieder......vorsichtig beim arbeiten mit 230V!!!

[PICture]

Hallo!

@ darkzone666

So wie der Kampi schon erwähnt hat, würde ich für Spnnungsmessung galvanisch trennenden kleinen Netztrafo empfehlen, falls die Messschaltung nicht von 230V Netz versorgt wird.. ;)

[Kampi]

Selbst die Spannungsversorgung kann er galvanisch getrennt machen :)
Sicher ist sicher. ;)

[ManuelB]

Hallo,
Strom geht z.B. mit einem Stromwandler. Sind prinzipelle Transformatoren die den Strom entsprechend dem Windungszahlenverhältnis scalieren und für eine galvanische Trennung sorgen. Diese werden mit einer Bürde (Widerstand) abgeschlossen der den Strom dann in eine entsprechende Spannung umsetzt. Spannung könnte man messen, wenn man gleichrichtet,glättet herunterteilt und dann entsprechend umrechnet von Spitzenwert auf rms (hier fehlt dann aber die Netztrennung). Oder man müsste es z.B. wie bei einem Verstärker machen und die Spannung kapazitiv einer bekannten DC-Spannung überlagern. So hätte man zumindes noch den Sinusverlauf.
Bei der Messung von Netzspannung und Strom gibt es aber ein noch schlimmere Probleme und zwar die Verzerrung und Phasenverschiebung (Oberschwingungsströme) die z.B. Schaltnetzteile ohne aktive PFC erzeugen. Man hat dann keine Sinusform mehr sondern hat eine Spannung mit gekappten Spitzen und nur noch impulsförmige Ströme. Das ganze zu berechnen (Wirkleistung) ist schon aufwendiger.

MfG
Manu

[PICture]

Wegen eingeborener Faulheit habe mir das zugelegt: http://www.pollin.de/shop/dt/NDQ4OTYxOTk-/Messtechnik_Uhren/Messtechnik/Sonstige_Messgeraete/Energiekosten_Messgeraet.html . ;)

[ManuelB]

Ja, ja die Faulheit ;)
Ich habe mir damals eines von Peaktech zugelegt. Das ist aber z.B. nicht imstande Standbymodi von Schaltnetzteilen zu vermessen. Liegt z.B. daran, dass viele Netzteile im Leerlauf Burstmode machen. Sind dann halt Paketweise sehr kurze Stromentnahmen vom Netz. Wenn dann noch dei PFC aus ist liegt das weit entfernt von einem Sinus. Mein Stromkostenmessgerät sagt z.B. ca. 20W bei meinem Rechner, wo der Hersteller angitb Standby < 0,5W.

MfG
Manu

[darkzone666]

erstmal danke an alle. Also hat jemand sowas wie ein Beispielschaltung für Strom und Spannungsmessung für 230V?
Ich würde gerne einen ATmega32 und folgende Current Sense Transformers CSI-0050.

[Klebwax]

So wie man den Strom mit einem Stromwandler galvanisch getrennt messen kann, kann man die Spannung mit einem Spannungswandler galvanisch getrennt messen. Das Teil heißt auch Netztrafo. Da man zum Messen kaum Leistung braucht, tut's der kleinste den man bekommen kann. Wenn der ADC von 0 bist 5V messen kann, sollte man den Trafo (auf seiner Sekundärseite) einmal an 2,5V und an den ADC anschließen. Wenn man dann schnell genug misst, braucht man nichts über Crestfaktor oder ähnliches zu wissen, man misst die Leistung direkt.

MfG Klebwax

[wassermann]

Du kannst auch mal nach AVR465 (aber lediglich als Grundlage) schauen.
Für das Auslesen meiner PV-Anlage habe ich mich intensiv damit beschäftigt (Messung in sehr kurzen Zyklen, Berechnung der Wirkleistung übers Integral, Scheinleistung, Messung des Nulldurchganges, Phasenverschiebung, usw.).

Vorsicht bei den Potentialen in der o.a. Schaltung.

gruss,
wassermann

[darkzone666]

Ich habe mir gerade den Schaltplan von der Atmel AVR 465 angeschaut. Kann man sollch eine schaltung auch auf 3 Phasen erweitern oder soll amn diese schaltung einfach 3 mal aufbauen und jede Phase einzeln messen??

http://atmel.com/dyn/resources/prod_documents/doc2566.pdf

[wassermann]

In deiner Anfangsfrage gings um 230V Wechselspannung. Selbst hier wirst du schon das eine oder andere Problem (neben der Schaltungsentwicklung) lösen müssen. Wenn du bei einer dreiphpasigen Anwendung der Einfachheit halber mal von einer symmetrischen Last ausgehst, dann sollte sich mit den allgemein gültigen Formeln die jeweilige Ausgangsgröße ergeben.
Mein Vorschlag ist also erstmal bei den 230V anzufangen. Und bitte hier die jeweiligen Vorschriften und Sicherheitsmaßnahmen einhalten.

gruss,
wassermann

[darkzone666]

Hallo, ich habe den Schaltplan mal in eagle soweit wie möglich aufgebaut, aber da ist mir was aufgefalln. Ist es klug das man die Digitale/Analoge Masse mit dem N-Leiter von 230V verbindet, so wie es im original Schaltplan von Atmel ist.

Und wieso ist der R40 bzw. R30 nur für 10A berechnet und nicht für 16A?

Grüß Dave

[wassermann]

Hallo,

ich gehe davon aus, dass du die Erdschlussüberwachung ohnehin nicht benötigst, denn für diesen Fall wird dir dein FI zuhause die Versorgung deiner Schaltung verweigern. Somit brauchst du ja nur den einen Wandler in der Zuleitung. Und da muss sich schon alles auf ein Bezugspotential (ich gehöre noch zur Generation vor der neuen Rechtschreibreform :() beziehen.

Die 10A kommen aus den Definitionen der Entwickler. Wenn du 16A haben möchtest und dein Wandler das verkraftet, wirst du am Widerstand einen höheren Spannungsfall haben, welcher über den Verstärker auf den Controller kommt. Also entweder Widerstand oder Verstärker anpassen.

gruss,
wassermann