Mäta ström (AC)

[jesse]

Jag tänkte mäta AC ström (50 Hz från elnätet) upp till ca 20A, tänkte använda hallsensor ACS758 som ger 2,50 volt DC ut vid 0 ampere.
Utsignalen speglar strömmen genom sensorn, t.ex. 40mV/ampere.

Jag tänkte att jag kan använda några OP-förstärkare för att skapa en "ideal diod" som vänder på den negativa delen av perioden (allt under 2.50 volt) , men eftersom referensspänningen 2.50 volt kan ha en viss offset så måste jag dra bort eventuell DC-fel. Så jag sätter en kondensator i serie (före "likriktningen" med OP) för att få en växelströmsignal där jag kan sätta en känd spänning som signaljord som jag kan ha som referens.

Sen tänkte jag att det är enkelt, när man väl likriktat, att få ut medelströmmen genom ett enkelt lågpassfilter (RC-filter). Denna spänning kan jag sedan läsa av med inbyggd ADC i min Atmel AVR-processor.

(Nu tänker alla , varför inte läsa in direkt från hallsensorn till AVR:en och behandla signalen digitalt?
Jo, för AVR:en är tungt belastad med andra uppgifter och kan inte sitta och läsa av ADC:n tillräckligt ofta för att få en bra kurva vid 50 Hz. That's why!)

Men så till mina största frågetecken:

1) Det går åt flera OP för att skapa en ideal diod. Finns det nåt annat knep att läsa av medelströmmen?
2) Medelström trodde jag var exakt vad jag ville ha. Men när jag tänker efter lite så borde jag istället räkna ut RMS? Kurvan kommer troligtvis inte vara särskilt sinusformad. Det finns viss resistiv last, men en stor del av lasten är en likriktad och glättad transformator. Då kanske RMS och medelström skiljer sig åt markant? Jag är inte ute efter presicion, men jag vill ha ett någorlunda rätt värde, gärna inom +/- 5%, men hur beräknas jag RMS-värdet med analoga kretsar? Går det?
3) Finns det nåt betydligt enklare sätt att mäta ström på (data ska in till en AVR-processor)? (Jag har redan hallsensorn)

Jag är inte intresserad av snabba förändringar ( > 0.1 Hz), utan hur medelströmmen (eller RMS) varierar under en längre tid, kanske med 0,1 - 1 Hz samplingsfrekvens.

[YD1150]

En:

http://www.analog.com/en/products/linea ... t-overview

[jesse]

Herregud. Ja , Analog Devices har minsann allt! Men så är dom ofta svindyra också.
Mycket riktigt, på DigiKey kostar en AD636 i DIP-kapsel 337 kr.
Eller så har dom den i en gammal plåtkapsling (TO100), för "endast" 197 kr/st...

Då sätter jag nog hellre dit en Attiny45 och gör beräkningen digitalt...

[jesse]

Linear har en krets också, i MSOP-8 , för endast 50 kr.
En lustig sida i databladet:

[RoPa]

En transformator speglar lasten på andra sidan och den är inte linjär om den där likriktas OCH glättas.
Svar på 2) Ett sätt är att integrera över en halvvåg, läsa av värdet och nolla. Då får du ut "ytan" vilket är faktisk genomfluten ström.
Läsa av kan du göra genom att sampla den till en RC krets och då får du även en filtrering även om det inte är ett glidande medelvärde.
Eftersom du har glättning kommer strömmen huvudsakligen dras på "toppen" av halvvågen så du hinner lätt läsa och nolla vid nollgenomgången utan att påverka värdet nämnvärt.

Lycka till!

[nifelheim]

ADE7763

Active and apparent energy, sampled waveform, and current
and voltage rms
Less than 0.1% error in active energy measurement over a
dynamic range of 1000 to 1 at 25°C

http://www.analog.com/media/en/technica ... DE7763.pdf

den är som gjord för jobbet, 40 spänn på Farnell

[MiaM]

Bonusfrågan är vad du vill använda mätresultatet till?

Ska du hålla koll på hur nära du är att lösa ut matande säkringar? - mät ström

Ska du hålla koll på energiförbrukningen? Mät både spänning och ström och räkna rätt bra.

Jag minns inte om det var på detta forum eller någon annan stans, men har sett en tråd som tittat på de billiga energimätarna som kopplas mellan vägguttag och belastning och som brukar kosta från nån hundring och uppåt. De brukar tydligen innehålla såpass avancerad elektronik att de mäter riktigt bra även på krångliga laster. Det skulle alltså i princip kunna löna sig att köpa en sådan och bygga en krets som översätter displaydrivningen i energimätaren till signaler som du kan använda.

[prototypen]

Nu är jag utanför boxen, men ett nätagg som drar upp till 20A utan PFC?
Är det något som ska serietillverkas?

Protte

[xxargs]

Skall man mäta på en sådan komplicerad last som järntrafo med likriktarbrygga och glättning (och strömmen dras till huvudelen bara vid periodtopparna) med någon som helst noggrannhet ( dvs bättre än 10% noggranhet) så får man sampla väldigt ofta (ca 8 ksampel/s) både på spänningen och strömmen vid samma tidpunkter och göra matematiken (multiplicera samplens värden med avdragen offset och rätt skalning och intergrera över tid) - järntrafon drar också induktiv tomgångsström nästan 90 grader efter spänningen - så här har man både reaktiv effekt och olinearitet att ta hänsyn till.

Dessutom behöver man rejäl dynamik på ingångarna och 8 eller 10 bitar kommer man inte långt med - utan typ 16 bitar är nog ett minimum, och skall man få ihop det ens nästan så måste man mäta spänning och ström exakt samtidigt i samplen.

---

för hobbyändamål är det nästan så att man skulle överväga att köpa clas i sjönmätare för 99:- (just den - inte de andra dyrare sorter då de visar mer fel på skrynklig ström... den är också dissekerad på en av foruminläggen här), sätta en liten billig webbkamera och en vit lysdiod som belysning och titta på skärmen - skall man växla mellan olika moder får man kanske sätta en tryckmagnet som trycker på knappen...

---

att mäta på elförbrukning på 230V sidan hör till bland det knepigaste man kan ge sig på som hobbyelekroniker - både mätmässigt och att hantera elsäkerheten på bra sätt och som redan konstaterat, inget man gör med bara ett par OP-ampar om man vill ha minsta i noggrannhet.

Drar utrustningen konstant lika med ström/effekt över tiden med väldigt små variationer så kan den enkla lösningen vara en drifttidsmätare * uppmätt effekt - tagen med riktig energimätare under exakt 1 timme som en konstant.

[SvenW]

Här bjuder jag på ett vild ide:
Gör en strömtransformator av en ferrittoroid.
Primären är ett varv rejäl elkabel, och på så sätt får man
en partiallösning på elsäkerhetsproblemet.
Sekundärlindningen får sedan värma ett lågohmsmotstånd som
är monterat på ett sådant sätt så att värmeflödet är kontrollerat.
Mät sedan temperaturen på motståndet och på plåten med ett par
tempsensorer. Välj ett effektmotstånd som det som går att montera på.
Kapsla så att luftströmmar hämmas.
Noggrannheten beror mycket på utförandet men kan nog bli
5% eller bättre efter kalibrering. Sann RMS.

[rikkitikkitavi]

Skall man mäta på en sådan komplicerad last som järntrafo med likriktarbrygga och glättning (och strömmen dras till huvudelen bara vid periodtopparna) med någon som helst noggrannhet ( dvs bättre än 10% noggranhet) så får man sampla väldigt ofta (ca 8 ksampel/s) både på spänningen och strömmen vid samma tidpunkter och göra matematiken (multiplicera samplens värden med avdragen offset och rätt skalning och intergrera över tid) - järntrafon drar också induktiv tomgångsström nästan 90 grader efter spänningen - så här har man både reaktiv effekt och olinearitet att ta hänsyn till.

Dessutom behöver man rejäl dynamik på ingångarna och 8 eller 10 bitar kommer man inte långt med - utan typ 16 bitar är nog ett minimum, och skall man få ihop det ens nästan så måste man mäta spänning och ström exakt samtidigt i samplen.

---

för hobbyändamål är det nästan så att man skulle överväga att köpa clas i sjönmätare för 99:- (just den - inte de andra dyrare sorter då de visar mer fel på skrynklig ström... den är också dissekerad på en av foruminläggen här), sätta en liten billig webbkamera och en vit lysdiod som belysning och titta på skärmen - skall man växla mellan olika moder får man kanske sätta en tryckmagnet som trycker på knappen...

---

att mäta på elförbrukning på 230V sidan hör till bland det knepigaste man kan ge sig på som hobbyelekroniker - både mätmässigt och att hantera elsäkerheten på bra sätt och som redan konstaterat, inget man gör med bara ett par OP-ampar om man vill ha minsta i noggrannhet.

Drar utrustningen konstant lika med ström/effekt över tiden med väldigt små variationer så kan den enkla lösningen vara en drifttidsmätare * uppmätt effekt - tagen med riktig energimätare under exakt 1 timme som en konstant.

Hur kom du fram till 8ks/s? (> 100 samples per period a 20ms> 5 ks/s ?)
Och 16 bitar minimum?

Två kanalers A/D , en som mäter spänningen via spänningsdelare och en som mäter spänningen via strömshunt (med förstärkare såklart)

Det går ju att göra med analog elektronik också.

[rikkitikkitavi]

Nu är jag utanför boxen, men ett nätagg som drar upp till 20A utan PFC?
Är det något som ska serietillverkas?

Protte

Hur gör man med större audioförstärkare tex?
No way de är PFC korrigerade, omfattas dessa av kraven?

De flesta drar ju idag lite effekt, eller ialla fall märkeffekt på rätt stora VA om det är en kraftigare sådan (hemmabio ex)

Tag annars mikrovågsugnar. Är de resistiva i sin last? (trafo, enkel likriktare m spänningsdubbling, minimal kapacitans) ?

[limpan4all]

Enligt nu gällande regelverk så skall alla laster över 100W vara PFC reglerade, i ett direktiv som "är på G" så skall det ändras till 5W...
Nu kommer jag inte ihåg om det var 0,85 eller om det var 0,9 som var kravet så...

[rikkitikkitavi]

Jahap, då är det bara att stänga av sin stereo då

Allt kommer bli klass D med switchade nätdelar. I bästa fall kan man få ca 0,8 på en trafo-diodbrygga-induktans-glättningskondensatorlösning.
Och det kräver en stor induktans och rejäl spänningsfall över denna.

[MiaM]

för hobbyändamål är det nästan så att man skulle överväga att köpa clas i sjönmätare för 99:- (just den - inte de andra dyrare sorter då de visar mer fel på skrynklig ström... den är också dissekerad på en av foruminläggen här), sätta en liten billig webbkamera och en vit lysdiod som belysning och titta på skärmen - skall man växla mellan olika moder får man kanske sätta en tryckmagnet som trycker på knappen...

Sidospårsfråga på det: Vad är lämplig mjukvara för att "OCR:a" displayen?