Projekt: Stromzähler optisch auslesen mit Leistungsmessung

[thoweiss]

So, ich habe die Hardware soweit am laufen...

Zwei CNY70 auf den ADC gelegt. Bei silberner Scheibe habe ich einen Wert zwischen 0 - 7, bei der roten markierung habe ich einen wert >15 .

'Emon.bas
'Energiemonitor für Strom, Gas und Wasser
'Sensor für Strom: 2 CNY70 am AD-Wandler
'Sensor für Gas und Wasser  Kontakte an Portpins

'v0.1 16.01.2010 - Test der Analogen Eingänge, Debug über RS232


$regfile = "m8def.dat"
$crystal = 8000000
$baud = 9600


Config Lcd = 16 * 2
Config Lcdpin = Pin , Db4 = Portb.0 , Db5 = Portb.1 , Db6 = Portb.2 , Db7 = Portb.3 , E = Portb.5 , Rs = Portb.4
Config Lcdbus = 4

Config Timer1 = Timer , Prescale = 256    'Konfiguriere Timer1
Enable Timer1                             'schalte den Timer1 ein
On Timer1 Isr_von_timer1                  'verzweige bei Timer1 überlauf zu   Isr_von_Timer1
Enable Interrupts
Timer1 = 34285                            'Timer1 soll schon von 34285 wegzählen


Config Adc = Single , Prescaler = Auto
Start Adc


Dim W1 As Word , W2 As Word , Diff As Word , Channel As Byte , Mark As Bit , Time As Word , Count As Word , Count2 As Word,
Dim Flanke1 As Bit , Flanke2 As Bit , Flanke3 As Bit
Dim Sek As Word , Sek_alt As Word , Sek_delta As Word



Channel = 0                                                 'Startkanal für ADC

Do
  W1 = Getadc(0)
  W2 = Getadc(1)
  Diff = W2 - W1
  Print "Kanal1: " ; W1 ; "Kanal2: " ; W2 ; "Differenz: " ; Diff
  Cls
  Locate 1 , 1
  Lcd "Diff.:" ; Diff

  If Diff > 15 Then
      Mark = 1
      Locate 2 , 1
      Lcd "---OOO---"
      Else
      Mark = 0
  End If

  If Mark = 0 Then

   Sek = Count
   Elseif Mark = 1 Then
      Sek_alt = Count
      Sek_delta = Sek - Sek_alt
      End If

  Locate 2 , 10
  Lcd "sek: " ; Sek_delta


  Waitms 100
Loop
End


Isr_von_timer1:                            'ISR von Timer1
Timer1 = 34285                             'Timer1 soll wieder von 34285 wegzählen
Incr Count
Toggle Flanke1
Return

Hier mal der Code bis jetzt. Was ich nicht ganz verstehe ist wie ich die Zeit messe zwischen dem Erscheinen der roten Markierung.

Ich müsste wenn die Markierung kommt den Zählerstand speichern, und wenn die Markierung erneut erscheint die Differenz zum Aktuellen Zählerstand ermitteln und Wieder neu starten...

Aber ich weiss nicht wie?

Irgenwas mit flankenerkennung, hat jemand einen Tip?

[Sauerbruch]

Irgenwas mit flankenerkennung, hat jemand einen Tip?

Geradezu prädestiniert hierfür wäre der Analog-Komparator anstelle des Analog-Digital-Konverters. Dieser Komparator hat zwei Eingänge: AIN0 und AIN1. Je nachdem an welchem Eingang die angelegte Spannung größer ist, ist sein Ausgang 1 oder 0. Im Laufe einer kompletten Umdrehung hättest Du also eine HL- und eine LH-Flanke. Und das beste daran ist, dass Du einen Interrupt von der steigenden, der fallenden oder von beiden Flanken auslösen lassen kannst. In Deinem Fall wäre natürlich nur eine von beiden sinnvoll, wobei es egal sein dürfte ob steigend oder fallend.

Das drumherum würde ich ganz ähnlich machen wie in Deinem Ansatz:

1. Alle 1 Sek. wird eine Variable in der Timer1-ISR hochgezählt.
2. In der ISR vom AD-Komparator wird einfach nur ein Flag gesetzt.
3. In der Hauptschleife wird das Flag abgefragt. Ist es 1, wird aus der Variablen (= vergangene Zeit) nach Deiner Formel die momentan entnommene Leistung errechnet, zur Gesamtenergie 0,0133 kWh addiert, und die Variable sowie das Flag auf 0 gesetzt.

Alle Infos zum Analog-Komparator gibt´s ab Seite 193 im Datenblatt des Mega8!

[Besserwessi]

Mit dem Analogkomperator könnte man es ganz gut machen, wenn es um schnelle Signale geht. Bei so langsamen Sachen geht der AD wandler besser. Da kann man wenn nötig noch ein entprellen in Software machen.

Statt 2 Lichtschranken, wäre ein mit einer schaltbaren LED besser gewesen. Die Differenz wäre dann ziwschen LED an und LED aus. So sollte es aber auch gehen.

Die Flankenerkennung in Software geht etwa so:
1) neuen Wert von der Lichtschranke einlesen
2) Testen ob man als neuen Wert rot, und als alten Silber hat,
dann hat man eine Flanke. Entsprenchend die Differenz bilden und Zeit für die nächste Flanke merken.
3) den Wert als alten Wert speichern

Wenn man im Programm noch was anderes zu tun hat, könnte man den AD wandler theoretisch in der timer ISR starten und dann in der AD-Wandler ISR auswerten. Allerdings muß man dann den AD-Wandler Direkt über die Register auslesen. Die Auswertung könnte so aber komplett in ISRs verschoben werden, ohne das man da warten muß. Das einzig schwere (weil etwas unübersichtlich) wird eventuell sein die verschiedenen AD Messungen auseinander zu halten.

Beim Timer sollte man besser die Hardware zum Einstellen der Periode nutzen. Das wird etwas genauer, ist aber hier nicht unbedingt nötig.

[thoweiss]

So - nachdem ich das Brett vor meinem Kopf demontiert habe, klappt auch die Flankenauswertung.

Jetzt muss ich noch die Zeitmessung machen, aber das sollte das kleinere problem sein.


Danke euch für die Hilfe... Ich komme bestimmt nochmal darauf zurück wenn es an das Feintuning gehrt...

'Emon.bas
'Energiemonitor für Strom, Gas und Wasser
'Sensor für Strom: 2 CNY70 am AD-Wandler
'Sensor für Gas und Wasser  Kontakte an Portpins

'v0.1 16.01.2010 - Test der Analogen Eingänge, Debug über RS232


$regfile = "m8def.dat"
$crystal = 8000000
$baud = 9600

'LCD Display konfigurieren
Config Lcd = 16 * 2
Config Lcdpin = Pin , Db4 = Portb.0 , Db5 = Portb.1 , Db6 = Portb.2 , Db7 = Portb.3 , E = Portb.5 , Rs = Portb.4
Config Lcdbus = 4


'Timer 1 konfigurieren
'Wert für Timervorgabe
'Timer läuft bei 34286  alle 1 sek über
Const Timervorgabe = 34286
Config Timer1 = Timer , Prescale = 64
Enable Timer1
On Timer1 Isr_von_timer1
Enable Interrupts
'Timer1 Startwert
Timer1 = 34286

'AD-Wandler konfigurieren
Config Adc = Single , Prescaler = Auto
Start Adc


'Variablen deklarieren
Dim W1 As Word , W2 As Word , Diff As Word , Mark As Bit , Count As Word , Count2 As Word , Schwelle As Word
Dim Flanke As Bit , Flanke_old As Bit
Dim Sekunden As Word , Sekunden_alt As Word , Sekunden_delta As Word


'Schwellwert zur Erkennung der Markierung
'Bei Silber ist die Differenz 0...8
'Bei Rot (Markierung) ist die Differenz < 15
Schwelle = 15



'Init für Flankenerkennung und Zeitmessung
Flanke_old = 0
Sekunden_alt = 0

'Hauptschleife
Do
'ADC-Messwerte holen
   W1 = Getadc(0)
   W2 = Getadc(1)
'Differenzwert bilden
   Diff = W2 - W1

'Durchlauf der roten Markierung erkennen
   If Diff > Schwelle Then
      Mark = 1
      Elseif Diff < Schwelle Then
      Mark = 0
      End If

'Flankenauswertung
   Flanke = Mark
   If Flanke <> Flanke_old Then
      Flanke_old = Flanke
      If Flanke = 1 Then
         Incr Count2

         'Messung der Umdrehungszeit
         Sekunden = Count - Sekunden_alt
         Sekunden_alt = Count

         End If
   End If

'DEBUG-Ausgabe über RS232
   Print ";Kanal1:" ; W1 ; ";Kanal2:" ; W2 ; ";Differenz:" ; Diff ; ";Flanke:" ; Count2 ; ; ";Count" ; Count ; ";Time:" ; Sekunden

'DEBUG-Ausgabe über LCD
   Cls
   Locate 1 , 1
   Lcd "Diff.:" ; Diff
   Locate 2 , 1
   Lcd "Count.:" ; Count2
   Locate 2 , 12
   Lcd "s" ; Sekunden
   Waitms 250
Loop
End


Isr_von_timer1:                                             'ISR von Timer1
   Timer1 = 34286                                           'Timer1 soll wieder von 34285 wegzählen
   Incr Count
   Return

[Richard]

Hmm, ich habe gerade mal meinen Stromzähler angeschaut.
der hat na ner sich drehenden Scheibe sehr viele kleine Rillen
welche auch noch Schwarz eingefärbt sind. Möglich das eine
Lasermouse darauf reagiert? Dann hätte mann einige 100
Pulse/Umdrehung.

Gruß Richard

[thoweiss]

Ich habe das Programm jetzt mal einige Tage getestet.

Läuft soweit sehr gut, nur den Überlauf der count variable muss ich noch abfangen - das gibt sonst komische messwerte.

Die Auflösung werde ich noch auf 10'tel Sekunden erhöhen, und die Messwerterfassung evtl. in die ADC-ISR verlegen.

Dann noch die Hardware in ein passendes Hutschienengehäuse reinfrickeln und an den Rechner anbinden.

Dann noch ein Menü für die Einstellungen von Schwellwert und Zählerkonstante - dann kann ich es schon bald verkaufen


Achja - Dokumentation muss auch noch gemacht werden...

[Eisbaeeer]

@thoweis
Bei den Energieversorgern gibt es verschiedene Abrechnungsmodelle, welche bei den Privathaushalten aber keine Rolle spielen. Trotzdem hat sich auf dem Markt ein gewisser Standard, welches die Leistungsermittlung betrifft, festgesetzt.

Dabei wird nicht die Zeit zwischen den Impulsen zur Leistungsermittlung hergezogen, also nicht mit jeder Umdrehung, sondern über einen Zeitraum von 15 Minuten. Hierdurch wird das ganze einfacher zu handhaben. Die Messperiode beginnt immer mit der vollen Stunde. Auf das kann man aber zuhause auch verzichten

War nur eine Info als Anregung. Ich werde das Thema demnächst auch angehen. Bei mir wird dann der Zählerstand und die Leistung noch mit einem RFM12 an die Zentrale gefunkt.

Gruß Eisbaeeer