Svenska ElektronikForumet

Sidospårsvar: Roborealm kanske?

Oj vad tråden drog iväg plötsligt!

Många verkar förutsätta att jag vill mäta förbrukad energi. Det vill jag inte. (Inte den här gången).
Jag vill mäta ström som flyter genom en säkring, för att kunna reglera ner någon eller några av lasterna om det överstiger t.ex. 10A eller annan max-ström som jag väljer med omkopplare.

nifelheim: Alltså, ingen energimätare.

Miam: slippa att säkringen löser ut då och då.

Protte: Det är inget jag byggt eller ska bygga, det är en gammal batteriladdare. Men den används tillsammans med belysning, värme med mera (ibland dator). jag vet inte hur strömkurvan ser ut , om den har PFC eller inte, den är konstruerad i början av 90-talet.

XXargs: Jag sa: inte energimätare men visst, 8 ksampel/s... det kanske är lättare än att hålla på att trixa analogt? (Webbkameror etc. är uteslutet. Det här ska ske i en liten låda, 2 x 5 x 10 cm och vara 100% tillförlitligt dygnet runt utan tillsyn, tåla stötar rörelser, skakning. EN Clas-I-Sjön mätare duger inte, de är inte driftsäkra.)

SvenW: Intressant och kul metod! Jag har själv funderat på temperatur-metoden eftersom det bör väl spegla ganska väl hur en säkring fungerar. Men jag dissar det tror jag, eftersom omgivningstemperaturen kan variera så väldigt mycket (utomhus) och det kan bli knepigt att avgöra vad som skapar en plötslig temperaturskillnad. Men som du säger Sven, om jag bara kan kontrollera temperaturflödet mellan motståndet och "kylflänsen" bör det kunna ge ett någorlunda OK resultat. Men hur snabbt kan det bli? När strömmen går från 0 till 20A direkt så vill jag kunna veta det inom ett par sekunder helst. Motståndet ska ju först värma upp sig självt, sedan tempsensor nr1.... och vad händer sedan, när "kylflänsen" blivit varm? Jag antar att regeln fortfarande gäller att energin är proportionell mot temperaturskillnaden, oavsett hur varm omgivningen är? Fallgropar är att energi kan spillas åt ett annat håll, där det kanske är kallare eller varmare än referens-mätaren. Då kan det bli stora fel.

OK. Jag har inte bestämt mig än:

* Själva "sensorn" : strömtrafo eller hallelement?
* Mätning: Analog beräkning av amplitud, eller sampling med processor?

Jag tror jag ska simulera lite olika kurvor och se hur stor skillnad det blir med ett RC-filter jämfört med true-RMS-mätning. Kan jag acceptera avvikelsen som uppstår? Skulle vara kul att bara sampla en period för att se hur "skitig" den är i verkligheten

Jag vill mäta ström som flyter genom en säkring, för att kunna reglera ner någon eller några av lasterna om det överstiger t.ex. 10A eller annan max-ström som jag väljer med omkopplare.

I så fall är det toppvärdet du är ute efter då säkringen inte känner spänningen utan bara strömmen.
Att få "exakt RMS" är heller inte viktigt och du kan bortse från den induktiva komponenten i lasten.
Välj först valfri sensor metod, sen gör du det enkelt med en "ideal diod" till en kondensator och sedan ett motstånd som långsamt laddar ur kondensatorn då toppvärdena är lägre. Detta mäts sedan av din AD ingång så sällan att din CPU hinner med men så ofta att du hinner reagera på ökningen i ström.

Jag ska väl mäta medelvärde snarare än toppvärde, annars blir det väl ganska fel?

RMS är högre än medelvärdet. Likriktad AC med höga korta strömtoppar har mer än 50% högre RMS jämfört med medelvärde.

vad är det för laster?

Om de inte är alltför elaka kan du ju nöja dig med att likrikta ström-spänningsignalen och medelvärdesbilda över en konding. Antagandet att strömmen är då hyfsat sinusformad.

det blir hyfsat rätt och du måste ju ändå ha viss tolerans till vad säkringen tål om du skall koppla ner laster då det börjar bli kritiskt, en säkring är ju inte ett precisionsinstrument direkt....Kan kräva viss kalibrering dock i form av testa gränserna.

Och vilken marginal behöver du ?
Tröga säkringar?


Hallsensor känns som minst klabb, en strömtrafo är lite bökigare. Måste linadas eller köpas dyr.

Du kan välja annars mellan aritmetisk omvandling till TRMS via MCU eller via en separat krets (antingen dyr analog aka analog devices ADX36, eller billigare deltasigma, dvs Linearmodellen) Vilket som är enklast avgör du själv.

Skall du mäta strömmen motsvarande hur säkringen och ledningarna till och ifrån värms upp så måste du mäta RMS-värdet av strömmen.

Det beror på att värmeutvecklingen ökar kvadratiskt med strömmen vilket gör att pulser 1/10-del av tiden med 10 ggr högre ström och 9/10-delar ingen ström alls - värmer säkringen mer än om du kör 1 ggr i ström i likström eller sinus-växelström kontinuerligt.

Medelvärdet av strömmen varierar mycket beroende på kurvans form av strömmen för samma effektuttag.

RMS-värdet påverkas också men speglar exakt tex. hur en säkringstråd värms av strömmen.

Därför är PF (power factor) viktig dimensionerande uppgift (precis som VA förr i tiden) hur många apparater man kan sätta på en och samma säkring då tex. PF 0.5 berättar att prylen drar dubbelt så mycket RMS-mätt ström som prylens maximala effektangivelsen motsvarar ( tex. 100 Watt, 200 VA)

3-5 Watt ledlampor kan ha så låg PF som 0.3 eftersom den bara drar strömmen i spänningstoppen med just en likrikarbrygga och glättningskonding efter som ingångssteg, med kanske 10 ggr RMS-strömmen i periodtoppen och det berättar att man kan max sätta 138 sådana 5W lampor på samma 10 A säkring fast man bara tar ut totalt 690 Watt.

strömmen gentemot spänningen kan se ut så för en vit LED 1.7 Watt med förimpedans och viss avstörning:

http://www.algonet.se/~toek/bad_PF_white_LED_1_7W_1.PNG

schema inklusive förimpedans enlig EN61000-3-3 för 1-fas vägguttag, handske upp till 16 ampere

http://www.algonet.se/~toek/bad_PF_whit ... schema.PNG


Och förklarar också varför man måste sampla i hög takt för att fånga denna strömpuls inklusive maxvärdet och har man 138 st parallellt så inser man också att det gäller att ha högt till tak innan strömmätaren bottnar och klipper då strömspiken i 1.7 Watt lampa-fallet kan vara 7 ggr högre än RMS-värdet och skall du kunna mäta upp till 20 ampere avsäkrat säkert i fallet massor av parallellkopplade vita LED-lampor så behöver man höjd för 140 Ampere i Peak...

(nu kommer strömspiken att minska ju fler lampor som är inkopplade pga. förimpedansen i den matade ort-trafon - men strömmarna kommer ändå vara många gånger den uppmätta RMS-strömmen. )

Tittar man i gamla national-semiconductor-kok-böcker så fins det analaoga RMS-kopplingar mha OP-ampar och några transistorer som LIN/LOG-element (för kvadrat och root-funktion) och någon konding - men problemet är att få någon precision över större temperaturområde med en massa temperatur-kompenseringskretsar mm. vilket gör konstruktionen ganska stor.

Det kan se för djävligt ut, med andra ord.
Kanske skulle satsa på en RMS till DC-omvandlare ändå.

(glömde lägga dit länken i tidigare inlägg, här är den. Linear Technology LTC1966 Precision Micropower ∆∑ RMS-to-DC Converter

(Övriga frågor har redan besvarats ovan!)

Oftast när man bygger effektvakt så består 90% av lasten av värme. Strömtrafosarna för ändamålet är billiga eller gratis hos närmsta rörmokare. Det brukar bli över när man demonterar gamla elpannpor. Oftast består elektroniken bara av några opamps.

Det spelar ju ingen roll ifall lågenergilamporna drar 15 mA eller 150mA när elpannan drar 9A.

Ström till elelement är bland det lättaste att mäta på och då behöver man inte bry sig om konstiga kurvformer eftersom det är sinus till största delen och därmed enklare detektering och handlar det dessutom om slå av/på över eller under en viss nivå på strömmen så behöver det heller inte visa rätt om man är mycket över eller under den tänkta omslagsnivån.

men nu ville TS ha 5% noggrannhet upp till 20 Ampere och laster som var allt annat än linjär mellan spänning och ström under halvperioden och det är då det blir knepigt att mäta rätt...

limpan4all skrev: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...

Är det inte 75W för de flesta typer av produkter, iaf om vi pratar om 61000-3-2?
http://en.wikipedia.org/wiki/IEC_EN_61000-3-2
(Det finns lite undantag också...)

Om uppgiften var att ge en indikation på strömuttaget för att på ett ungefär veta hur stor marginal det är till att säkringen på 20A brinner av och lasterna i huvudsak är transformatorer med likriktning och efterföljande glättning så kommer det räcka gott med att mäta toppströmmen, som det skrevs ovan är P = Rsäkring x I x I i säkringen och absolut mest effekt kommer att levereras vid toppströ, då rellationen är kvadratisk.
För att få en skala måste det naturligtvis göras en refferensmätning med en riktig ampere meter för att ställa in skalan.
Men hittar man en färdig krets som gör hela mätningen så varför inte gå den vägen, om det nu inte var så att man eftersökte en analog beräkning vilket jag tror stod i tråden.

Lycka till hur det nu än löses.

Lasterna kommer att variera betydligt. Ibland bara resistiv (värme), ibland likriktad trafo, ofta både och.

Likriktad trafo och resistiv last ger väldigt olika profil så är det så det kommer vara krävs det integrerande toppvärde, inte så mycket svårare det heller förutom att man måste få en nollgenomgångs trigg.

En färdig krets är nog vägen att gå med så varierande laster, om du inte just "vill ha" en analog lösning.

Dock skall man simulera värmeverkan i tex. en säkring så behöver man göra en I*I i steget innan intergrering och det som kommer ut efter intergratorn är då motsvarande P - effekt-flöde, och skall man ha ut motsvarande ström igen så måste man dra roten ur värdet.

Sista steget kan man förvisso göra i mjukvara men problemet är att användbara dynamiken kan minska väldigt mycken då det blir stort sving (spänning eller ström) om man inte drar roten ur värden innan det går in som signalvärde i A/D-omvandlaren. 20 Ampere i kvadrat motsvarar att man måste ha sving för 400 ampere på AD-ingången och samtidig upplösning nog för att säkert kanske mäta ned till 10 mA i ström, detta är knepigt nog att få till utan att dessutom kvadrera signalen för AD-omvandlare med begränsad bitdjup...

Om 0.01 A som lägsta gräns så blir 0.01 * 0.01 = 0.0001 och högsta gräns är 20 A, 20*20 = 400, spänningsomfånget blir då 400/0.0001=4000000 och eftersom vi kvadrerat signalen så motsvarar spänningen effekten vilket med 20 * LOG10(4000000) = 132 dB dynamik på AD-omvandlaren, men hade vi roten ur-krets efter intergratorn så hade det räckt med 66 dB och fungerat med en 12 bitars AD-omvandlare.

Mjukvarumässigt kan man stoppa in tillräckligt med värdesiffror för att göra matematiken baserat på inkommande signalvärde från hallelementet - men då på bekostnaden att man kanske måste sampla 8000 ggr i sekunden för att få med de snabba förloppen på fulströmmen eftersom kvadreringen måste göras på varje sampel _innan_ intergreringen.