Üdvözletem!

Szeretnék egy kis segítséget kérni. Egy olyan áramkört építenék, amely egy adott fogyasztó teljesítményét mérné (pl. egy 12 V-os 9 W-os izzóét), és ha kiégne az izzó, akkor egy LED-et bekapcsolna, figyelmeztetve arra, hogy az égő kiégett.
Mindezt egy PIC16F877-el szeretném megoldani. (Azért PIC-el, mert mást is szeretnék még vezérelni vele.)

Tudna valaki segíteni abban, hogy milyen csatoló áramkörök kellenek ennek az áramkörnek a megépítéséhez? A másik kérdésem, hogy programban ezt hogy valósíthatom meg? Hogy viszem be a mérőáramkör jeleit?

A válaszokat előre is köszönöm!

Üdv.: Nagy Péter

Egy cement ellenállás és egy 5V1-es Zéner.

Ellenálláson átfolyatod a mérendő áramot, ekkor az ellenálláson az U=R*I-nek megfelelő feszültség jön létre. Zéner pedig azért kell, hogy ha nagyobb áram folyik az ellenálláson mint kellene (pl. rövidzár), akkor akár a Vcc-nél nagyobb feszültség is eshet, így több mint Vcc jutna a PIC analóg bemenetére.

Szerk: 12V 9W esetén ugye 0,75A folyik. Ez legyen mondjuk a max kivezérlés, ahol pl 1V essen az ellenálláson.
U = R*I, 1V = R*0,75A
R = 1V/0,75A = 1,33R

Mivel 1V esik ekkor az ellenálláson, az eldisszipálódik. P = I^2*R = 0,75^2*1,33 = 0,75W
Tehát egy 2W-os vagy 5W-os ellenállás egy bőven elegendő túlméretezés.
10bites ADC esetén az 1V = 1024/5*1 = 205, így 205 egység pontosan kapod meg az áramot. Mivel 12V-ról max 0,75A folyhat, így 0,75/205 = 3,67mA pontosan tudod mekkora áram folyik.

Az ellenállást úgy kell bekötni, hogy a föld felé folyó áramot nézze, így a föld és az ellenállás izzó felöli vége között keletkező feszültség esést kell mérned. A Zénerhez még kell egy áram korlátozó ellenállás. Mivel a PIC bemenete eléggé nagyimpedanciás, a mérendő jelet akár egy 1K-s ellenállással is korlátozhatod.

A dolog, pofon egyszerű. Ha kérdésed van, írd meg.

Ilyen kis feszültségeknél és viszonylag nagy áramoknál eléggé problémás jól eltalálni a sönt értékét. Ha nagy a sönt ellenállása, akkor kisebb feszültség jut a fogyasztóra, és nagy a veszteség a söntön. Ha kicsi a sönt, akkor esetleg kevés lesz a jel, ami a pic-be jut.

Csatoltam, ahogy én csinálnám (közben Topi is szerkesztette a sajátját, és ugyanezt írta le). Ha csak az kell, hogy a fogyasztón folyik-e áram, és nincs szükség a pontos értékére, akkor a sönt helyett inkább egy schottky diódát tennék be, azon fogyasztótól függetlenül kb. állandó feszültség esik, ha folyik rajta áram.

Igen... Én pont ezt írtam le szavakkal. Azért választottam a példában 1V-os max feszültség esést, mert akkor 9W esetén még 1W sem disszipálódik el.

Ha 5V-ot vennénk, akkor már az 5W-os ellenállás is kevés lenne, és az izzó nagyon visszafogottan világítana

Üdv!
A PIC analóg részét érdemes használni. Az égővel sorba kötsz egy 1 Ohmos kábel tekercset (mint ellenállást), és a PIC-kel ezen méred a feszültséget. Ha kiég az égő, a PIC 0V-ot mér, ha működik, akkor pedig kb 0,5V-ot, nem számoltam ki. Csatoltam egy rajzot az elképzelésemről.

Amíg rajzoltam látom beelőztek páran

Üdv.

Köszönöm az eddigi válaszokat, de nekem egy kicsit ennél pontosabb mérési eredményre lenne szükségem és teljesítményt kellene mérnem nem pedig azt, hogy egy égő kiégett-e vagy sem.

Ezt úgy gondoltam, hogy mérje a PIC a teljesítményt és, hogy be lehessen állítani egy pontos teljesítmény tartományt. Ezért kellene egy olyan áramkör vagy érzésekelő, amely 0,10 W-os pontosággal mér. Ismer valaki ilyen csatolót? Még gondot jelentene nekem a program is.

Köszönöm a választ!
Üdv.: Nagy Péter

A megoldás: MAX471
Ez az IC áramerősséget konvertál feszültséggé, max 3A-ig mér, 1A bemenet = 1V kimenet. Ezt figyelné a PIC egyik analóg portja, egy másik pedig a feszültséget. Ebből már ki lehet számolni a teljesítményt pontosan. 12V-on 12*3=36W-ig tud mérni.

Akkor miért PIC-kel csinálod, és mit akarsz még ezen kívül is vezérelni?

Üdv!

Ez jónak tűnik, de nem tudom a bekötését. Tudnál mellékelni egy rajzot hozzá?

Egyébként még egy LCD kijelzőt is szeretnék vezérelni, ezért mondtam, hogy más is menne a PIC-ről. Az LCD-n jelenítené meg, hogy hány W-ot mér az áramkör a fogyasztóról.

Összedobtam Paintben egy egyszerű kapcsolást hozzá.
Adatlap itt van.
Van ebből az IC-ből 2 db itt az asztalon, de odáig még nem jutottam el, hogy be is kössem őket DIP8-as tokozásúak, szóval felhasználóbarát... :yes:

Üdv.!

Váltakozóáramra kötött terhelés által felvett teljesítményt szeretném mérni, PIC-el. Van pár homályos dolog még ennek a gyakorlati megvalósításával kapcsolatban. Elméletileg ugyebár a feszültség effektív értékét kellene szoroznom az áram effektív értékével, majd ezt szoroznom a fázisszög koszinuszával. Namármost:

1.- Hogyan mérjek effektív értéket? Az addig oké hogy unipoláris A/D-val veszek egy csomó mintát amiket négyzetre emelek majd átlagolok és gyököt vonok belőlük. Ez nem probléma. De mennyi mintát vegyek és mennyi idő alatt? Hány periódust kellene lefednie egy mérésnek és ez idő alatt kb hány mérés történjen? Netán a mintavételi időnek összefüggésben kellene lennie a frekvenciával? Ha igen, akkor gondolom szándékosan nem kerek egész periódusidő alatt kellene lemennie a mintavétel-sorozatnak hogy nehogy mindig ugyan ott vegyek mintákat a jelből...

2.- Jó az ha veszek valahány darab mintát a feszültségből majd az áramból ugyan annyit, vagy jól sejtem hogy azonnal egymás után kellene venni 1-1 mintát a feszből és az áramból is?

3.- A fázisszöget hogyan szokták mérni? Én arra gondoltam hogy 1-1 komparátorral figyelném a fesz és az áram nullátmenetét megszakításból, majd mondjuk a feszültség két nullátmenetéből számított periódusidejéhez megnézném hogy mekkora a feszültség és az áram nullátmenete közti idő.

Hali
A uchipnel az AN939 errol szol. 16F873-ra HW es SW, RS232 caliration es egyebek.
Udv Vili

Én inkább úgy csinálnám, hogy felváltva vennék mintát mind a feszültségből, mind az áramból, egy-egy mintapárt összeszorzok (persze előjelesen), majd a szorzatokat öszeadom egy (vagy néhány) periódusnyi ideig (szintén előjelesen). Azután az összeget elosztom azzal, ahány mintám van, és megvan a teljesítmény. Minél nagyobb sebességgel mintavételezel, annál pontosabb eredményt kapsz. Aztán ha akarod, akkor külön számolhatod a feszültség és az áram effektív értékét is közben, majd a végén a három adat ismeretében meg tudod határozni a teljesítménytényezőt, abból pedig a fázisszöget.

Sziasztok!
Útmutatást szeretnék kérni tőletek a teljesítménymérés matematikai oldalához.
A műszer kialakítása szerint tud majd váltakozó feszültséget és áramot is mérni.

A kérdésem az, hogy milyen számítás alkalmas arra, hogy a periodikus (szinusz) és a kaotikus energia áramlásokat is, például tranziensek vagy kapcsolóüzemű tápegységnél a pufferbe visszafolyó induktív áramot helyesen összegezze?

Háromféle esetet kell megkülönböztetni?
1. Ohmos terhelés: A mintákból átlagot képzünk és a szorzat megadja a teljesítményt.
2. Váltakozó áram: A mintákból négyzetes közepet számolunk és a fázisszöggel számíthatóak a teljesítmények. Mindenfajta jelalak esetén?
3. Induktív áramok egyenfeszültségű körben: Csak az áram előjele változik. A pozitív áram alatti feszültség és a negatív áram alatti feszültségből számított átlagok szorzatának előjeles összege?

Ilyenek nincsenek. Egyenfeszültséget rákapcsolsz egy induktivitásra, a tranziensektől eltekintve az állandósult állapotban egyenáram folyik, a tekercs egyenáramú (ohmos) ellenállásának megfelelően.
A vizsgálandó jelből elegendő sűrűséggel mintát veszünk, azoknak kiszámítjuk egy meghatározott időn belül az effektív értékét. Ha periodikus, akkor egy periódusra, ha csak változó, pl tranziens, akkor egy előre meghatározott időre. A mintavétel sűrűsége a kapott végeredmény pontosságát befolyásolja, annál pontosabb, minél több mintát veszel az adott időtartamba.
A fázis szöget a három feszültség mérős módszerrel számolhatod, generátor, árammérő söntön levő, és a terhelésen levő feszültségekből. A végén elvégezheted a szorzásokat.
A képlet:
cosφ=(U_g - U_s - U_t)/2R_s
A mérés akkor a legpontosabb, ha az R_s=R_t (a hibaszámítást hadd ne részletezzem)

Hello!
Kicsit félreértettél. Mellékeltem egy példa kapcsolást, hogy mire gondoltam. Van egy bemenetünk (a valóságban ez DC és AC is lehet), és egy mérendő eszköz, amibe nem tudjuk, hogy mi van. A cuccban a bemenő feszültségnél nagyobb forrásfeszültségű tápforrás is van, ha a kapcsolót bekapcsoljuk, akkor a mérőműszeren (söntön) átfolyó áram megfordul, de közben a feszültség iránya változatlan.
Erre a problémakörre kérdeztem, hogy az átlagteljesítmény mérésére megfelelő-e, ha a bemenő teljesítményből kivonjuk a visszaáramlott teljesítményt, vagyis a megfordult áramiránynak megfelelő előjelel és feszültséggel képzett szorzatot?

Azért kérdeztem rá a több lehetőségre, mivel váltakozóáramú körben effektívet kell képezni, de az nem ugyan az, mint az átlag. És egyenáramon az átlagképzéssel kell számolni, tehát DC esetben egy másik mintafeldolgozó rutint kellene használni, mint AC esetben!?

Ezzel nem fogsz tudni mérni, teljesítményméréshez kell feszültség és áramjel is.

Egyébként a teljesítmény szempontjából a váltakozóáramú és az egyenáramú kört is ugyanúgy kell kezelni. Kellően gyakran mintavételezel mind a feszültségből, mind az áramból, egy-egy feszültség és árammintát összeszorzol, ezzel kapsz egy pillanatnyi teljesítményt. Ezeket a pillanatnyi teljesítményeket átlagolod adott időszakra (váltakozófeszültségnél célszerűen egész számú periódusra), és megvan a teljesítmény. Mind az átlag, mind a pillanatnyi teljesítmény kijöhet akár negatívra is. Ha csak vannak negatív pillanatok, akkor azt jelenti, hogy nem tisztán ohmos a terhelés. Ha az átlag is negatívra jön ki, akkor azt jelenti, hogy rosszul feltételezzük az áramforrás és a fogyasztó helyét, és a valóságban meg vannak cserélve.

De szerintem menj át mégegyszer az elektrotechnika alapjain, mielőtt mérőeszköz építésére adod a fejed!

Nyugi, ez csak egy skicc, hiszen a mérés matematikai oldala érdekelt mindvégig.

Arra voltam kíváncsi, hogy az áram illetve a minták szempontjából lehet e ugyan úgy kezelni az AC-t és DC-t. Bár állandó terhelés mellett mindkét esetben helyes eredményt adna, ha a mintákból mérés után számolnánk effektív értéket, csak nem lehetünk biztosak benne hogy a terhelés valóban állandó.

Ezek szerint pont a változó terhelőimpedancia miatt a teljesítmény számításnak közvetlenül a fesz és áram mintapárok vétele után kell megtörténnie, illetve a párok szorosan összetartozó értékek?
Mi akadályozza meg, hogy a mintavételezés után az értékeket eltároljuk és a két függvény ismeretében integrálással, effektív számítással, átlagszámítással "egyszerűsítsük" a függvényeket külön-külön, majd utána számoljunk teljesítményt?

Ha valóban pontos mérés kell akkor váltónál nem egyszerű a helyzet. Szerintem szükség van az adott freki fourier transzformáltjának im és re összetevőkre való visszabontására és ebből jön ki a valós, hatásos áram tényleges értéke. Ez nem túl egyszerű matek pláne pic-el pláne asm-ben. Szerintem inkább ds-pic kellene hozzá, az FFT miatt, minimum C vagy C+ függvények mert asm-ben beleőszülsz, ha egyáltalán sikerül. Szerintem inkább céleszközt keress a feladatra és pic-el csak a vezérlést, kijelzést csináld meg.
Ha nem kell pontos hatásos, meddő mérés, akkor meg mérd simán a fesz. esést egy soros ellenállaton, feszültséget a fogyasztón oszt jónapot, nagyságrendileg jó lesz az is.

Szia! Szerintem pedig van sokkal egyszerűbb mód is. A meddő sem más, mint olyan energia, amit felvett a rendszer, majd ezután vissza is adott. A műszer pedig megtudja különböztetni mind a négy állapotot, ezzel az energiaáramlások irányát.
Úgy gondolom, hogy a fázisszöget sem kell tudni a teljesítmények kiszámításához, ha alapból teljesítményekkel és nem külön áram és feszültség mintákkal dolgozunk egy mérési periódusban.
Ha nincs fáziskülönbség, akkor csak pozitív teljesítményű szakaszok vannak, vagyis összegződnek és nincs meddő, ami az ohmos terhelés.

A rajzon látható, hogy ha 90 fokos késés van, akkor a beáramló és visszaáramló teljesítmény megegyezik, tehát a forrás nem adott le energiát. A meddő pedig következésképpen a beáramló avagy visszaáramló teljesítmény lesz.

Az alsó ábrán egy köztes állapot van. Látható, hogy a beáramló nagyobb, mint a visszaáramló. A beáramló egy része nyilván meddő. A visszaáramló meddő, következésképpen a hatásos teljesítmény, ami munkát a táp végzett az a beáramló és a meddő különbsége lesz. Valószínűleg a látszólagos (S) az összes áramlott teljesítmény abszolútértékének összege lesz.

Látható, hogy ez a megközelítés bármilyen jelalakra alkalmazható, más kérdés hogy a teljesítményeken kívül még milyen információknak van haszna, például a fázisszög utólag számítható, de egy nem periódikus váltakozó áramú esetben nincs jelentősége, holott a program kiszámolná, ha nincs feltételhez kötve.

Egy freki, pl. 50Hz mérésére van mód egyszerűbben is, de nem úgy ahogy elképzelted. Összetett jeleket el lehet felejteni, a tranzienseket pedig pláne, ezek túl gyors folyamatok még egy jófajta DSP-nek is. Márpedig egy egyenáramú tápegység váltakozóáramú terhelése gyakran összetett jel, sztochasztikus jel vagy tranziens, aminek a kiértékelése digitálisan nem megy másképpen csak a jel felbontásával.

Akkor már egyszerűbb ha a váltófeszültségű oldalon próbálsz teljesítményt mérni, akkor lehet azt csinálni, hogy az előállított fesz és áramjel egymáshoz viszonyított fázistolását vizsgálod, de enélkül bizony semmire nem fogsz menni. 50Hz-en működhet a dolog AD konverterrel is, de magasabb frekin már minimum nullátmeneti komparátor kellene. Tehát az eredeti felvetésed másképpen nem kivitelezhető hitelesen csak FFT-vel és igen komoly DSP-vel felszerelkezve. Szerintem felejtsd el és elégedj meg azzal, hogy az állandósult terhelést hozzávetőlegesen meg tudod majd állapítani.
A helyedben megnézném a céleszköz kínálatot a feladatra, a pic-et pedig használd arra amire lehet, kommunikáció, vezérlés stb.

Csak elméletileg, a gyakorlati kivitelezést egyenlőre hanyagoljuk.
Az egyen (időben nem változó), és váltófeszültség mérésénél az effektív érték mérése ugyanúgy történhet, hiszen az effektív érték az definíció szerűen pont az az érték, ami az egyenáram hőhatásával azonos. Ezokból nagyon nem is érdemes az átlagértékkel foglalkozni.
Egy általános helyzetű áram, és feszültség vektor abszolút értékét tudod mérni. Ehhez a fázisszög ismeretében ki tudod számolni a vektor valós, és képzetes részét is. Ehhez adtam a fázisszög mérésére módszert. Ha ismered a feszültség, és az áramvektor, és a fázisszög pillanatnyi értékét, akkor abból mindent kiszámíthatsz, amire szükséged van. Ennek feltétele, hogy mind a három feszültségből egyidőben kell mintát venni. Az árammérés miatt az Rs söntön amúgy is kell feszültséget mérni. Persze a minták feldolgozása, feldolgozhatósága más kérdés.

Nagyjából korrekt amit írtál, de a sima méréssel csak a látszólagos teljesítmény átlagát tudná meghatározni és a hatásosra lenne kíváncsi, ami valóban azonos az egyenáram teljesítményével. Azért azt mindjárt az elején érdemes tisztázni hogy milyen eszközökkel valósítható meg az elképzelés, mert ha túl bonyolult vagy túl drága vagy túlságosan lehetetlen, akkor az ember csak az idejét fecsérli.

Egy bibi van, hogy valójában semmi mást nem tudsz mérni csak feszültséget, akkor is ha áramot mérsz. Közvetlenül a teljesítményhez nem férsz hozzá.
Bármilyen jelalakra az egész elmélet nem érvényes, nem csak a tiéd, hanem az sem ami tényleg leképezi a valóságot. Állandósult forgó vektor, azaz fázor rendszerekre igaz. Jó hír, hogy bármilyen jel felbontható ilyenekre, vagyis periodikus szinuszos vagy koszinuszos rezgések összegére, de a valóságban ez is erősen korlátos. Mindenesetre már 5-7 összetevő energiatartalma igen jól leképezné a valóságot, de hogy mindezt megkerüld, az aligha fog menni.
Egy átlagos jó esetben 10 bitre konfigurált AD-val hogyan képzelted a tranziens feldolgozást? Előbb az eszközök korlátaival kéne megismerkedni.

Én az elejéről szoktam kezdeni. Tisztázni kell hogy mit kell mérni, aztán hogy hogyan lehet. akkor már lehet tudni, hogy mivel lehet egyáltalán megvalósítani. Ha minden egyes minta értékét négyzetre emeled, az egy periódus alatt vett minták négyzetét összegzed, (egy periódusra, vagy egy adott időtartamra integrálod) ezekből gyököt vonva pont az effektív értéket kapod. De ez a feszültség, ill. áram vektor abszolút értéke. Ehhez még kell a fázisszög kiszámolása. Ezekből aztán lehet bármit számolni, valós, meddő teljesítményt. Az más kérdés, hogy ezt ki tudja megfelelő sebességgel számolni, létezik-e egyáltalán megoldás.

Van erre celeszkoz es semmifele FFT nincs benne. Analog Devices: ADE7756 Pontosan azt csinalja, amit potyo leirt. Csak nem 10 biten, hanem 20 bites sigma-delta konverterrekkel. En epitettem vele teljesitmeny- es hatasfokmerot. Ket ilyen IC plusz egy mikrokontroller.
Szerintem nincs az a fuggveny, ami leirja egy dida + elko altal adott aram hullamformat, es az ehhez tartozo feszultseget a konnektorban, ami ugye mar eleg reg ota valami csampas trapez es nem szinusz.

Amit végül is nem értek az a következő: Nem lehet tetszőleges kicsi időtartamra nézve (a két mintavétel) meghatározni a műszeren akkor átáramlott teljesítmény/energiát?
Mivel ha lehetne, akkor nyilván meghatározható lenne az is, hogy egy időtartam alatt mekkora volt az átlagos teljesítménye a tápforrásnak, azaz mennyi energiát adott le összességében.

Ez a megoldás csak akkor működne, ha a sönt elegendően nagy értékű? Tegyük fel a következőkben, hogy az áramot is elhanyagolhatóan kicsi ellenálláson mérjük (hall szenzor), vagyis csak a (bemenő) feszültséget és az áramot ismerjük és maximum a fázistolást nullkomparátorral vagy az adc értékek közötti időből kifolyólag. Az rendben van, hogy ezekből meghatározható mindhárom teljesítmény (szinusz esetén), de gondolom egy ilyen algoritmus, ami a szinuszos váltófeszre készült hibás eredményt adna ha folyamatosan (akár csak periódusonként?) változna a fázisszög is, például ha a mintákból külön számolunk effektívet, majd a fázisszöggel teljesítményeket.

persuadable: Értem, hogy csak egy bizonyos pontosságot lehet elérni x frekvenciáig, de csak van olyan számítás/összegzés, ami alkalmazható tetszőleges jelekre is, még ha ilyen eszközökkel csak a becslés pontosságba is fog tartozni a Fourrier transzformáció nélkül.

Kérdés, mi lenne ennek a haszna? Mert ha ki akarod jelezni a teljesítményt, akkor nem sok értelme van a tranziensekkel foglalkozni, hiszen úgysem tudsz szemmel leolvasni és aggyal feldolgozni másodpercenként 10+ mintát. Ha tranziens viselkedést kell mérni, akkor arra kell berendezkedni, és akkor nem teljesítménymérésről beszélünk, hanem akkor mérjünk külön áramo(ka)t és külön feszültsége(ke)t, a mintákat tároljuk el valami módon, majd utólag dolgozzuk fel, csinálunk belőle grafikont, stb. Ha valamilyen fogyasztó teljesítményfelvételét akarjuk mérni, akkor meg mérjük azt, ne bonyolítsuk a saját életünket feleslegesen.

Nem számít, hogy miből is ered az adott teljesítmény, pl. tranziensekből vagy éppen állandósult terheléstől. Ahogy írtad, ha az áram és feszültség mintát összeszorzom minden páros mintavétel után és ezt az adott mintavételezés időtartamának függvényében teszem, akkor ezen kis pillanatnyi energiacsomagok előjeles összegzésével megkapom a tápforrás által leadott hatásos energiát DC-n és bármilyen más jelalaknál és terheléssel azzal a feltétellel, hogy az előjeleket a négy feszültség és áramirány variáció alapján határozom meg?

Persze hogy nincs benne FFT, mivel csak szinuszos hálózati teljesítmény mérésére való az eszköz, ahhoz(1db szinuszos rezgést minek kellene felbontani saját magára??) nem is kell.
Én is azt javasoltam SKY-nak, hogy keressen a feladatra céleszközt. Ez, bár messze nem az amire neki szüksége lenne, de legalább egy javaslat!