Reczny pomiar mocy czynnej z uzyciem uC

Jan 24, 2008 13 Replies

Witam!



Mam do przemyślenia i może do zrobienia kawałek elektorniki mierzący moc czynną i pozorną. Dodatkowo mając te dane (trójkąt mocy) prąd czynny i pozorny (i bierny, ale to już raczej proste).



Założenia:



a) prąd jest sinusoidalny bez zniekształceń (lub z pomijalnymi)



b) odbiornik to silnik 1-fazowy klatkowy



c) pobór mocy prawie wyłącznie indukcyjno-rezystancyjny, czasem słabo indukcyjny (blokada wału).



d) prądy rzedu 2-3 A



e) napięcia rzędu 230V i mniejsze (do ok. 100V).



f) dokładnośc na poziomie 2-5% pomiaru pradu.



Potrzebuje to zmierzyć w sposób galwanicznie odseparowany.


Przyszło mi do głowy takie rozwiązanie:



a) mały uC mający dwa wejścia na A/C ok. 10bitów.



b) pomiar napięcia "wprost" poprzez dzielnik rezystancyjny



c) pomiar prądu poprzez gotowca, np: ACS712



d) separacja częsci komunikacyjnej przez transoptory.



e) zasilanie pomiarowego uC przez jakiś prymitywny "zasilacz" z kondensatora.



I teraz najważniejsze:



Mały uC siedzacy po stronie sieciowej powinien dość prędko mierzyć A/C dwie wartości i jakoś je analizować.



Jak poprawnie zabrać się za taki algorytm ? Przychodzą mi do głowy takie strategie:



a) mierzyć wartości szczytowe napięcia i prądu. "jakoś" zgadywac jakie jest między nimi przesunięcie fazowe na przykład na podsatwie momentu wystąpienia maksimów. Ale to mało dokładne.



b) próbować znaleźć wartość średnią w paru okresach i na tej podstawie policzyć moment przejścia przez "zero" każdej z sinusoid. Chyba dokładniejsze, ale mało reaktywne na zmiany.



c) zrobić pomiar przejścia przez zero sprzętowo.



Coś jeszcze można wymyślić ?



Zakładam, że kontroler chodzący po stronie WN powinien być malutki i w grę wchodzą raczej jakieś AVRy z serii tiny z AC. Zapewne ktoś poradzi procesor DSP do tego, ale chciałbym to zrobic małym kosztem, DSP do tanich nie należą no i muszę stracić masę czasu na naukę.



Nie wiem który kontoler powinien być zagoniony do roboty obliczeniowej: czy ten od strony WN (w sumie będzie się głównie nudził i sporadycznie mierzył A/C) czy ten od strony NN (poza obliczeniami musiałby taktować w równych odstępach czasu małego tiny i zajmować się komunikacją z resztą systemu). Ten po stronie NN to będzie ATMega8 (wybór podyktowany faktem, że jest ich w systemie parenaście i łatwiej mi utrzymywac kod komunikacyjny kiedy są identyczne - a są to ATMega8 właśnie).


z ta mala uwaga ze na raz mierzysz jedno wejscie a wiec pomiedzy mierzonymi wartosciami z dwoch wejsc jest roznica czasu - takie pomiary powinno robic sie A/C ktory ma dwa niezalezne kanaly pomiarowe

  1. LEM sztuk 1 na faze. Zasilasz z 5V (wzglednie +/-15V) i masz prad odseparowany galwanicznie. Detekcje przejscia przez zero robisz komparatorem (do pomiaru fazy).

2a. pomiar napiecia robisz przez dzielnik rezystancyjny rzedu MOhm i udajesz, ze jest separowane galwanicznie

2b. wstawiasz transformatorek 1:100 i mierzysz napiecie na wtornym bez obciazenia. detekcja przejscia przez zero komparatorem

pchasz 1 i 2 w jakies uC, poniewaz masz faze to mozesz robic nawet pseudo-TrueRMS, tj. samplowac przebieg synchronicznie 5 lub 7 razy na okres i wyliczac z tego zasyfienie harmocnicznymi.

jak jest przesuniecie fazowe to moze oba przebiegi samplowac w odpowiadajacych sobie punktach nawet na jednokanalowym ADC. A jak wezmie uC z czyms klasy 100us na pomiar, to bledu wiekszego niz wprowadzone przez reszte ukladu nie bedzie mial nawet jak obciazenie bedzie czysto rezystancyjne.

Ale jest ona stała i można ją odjąć podczas obliczeń. IMHO to nie problem.

Co to jest LEM? Mam tylko jedną fazę.

Czy tego nie robi własnie ACS712 ? Mam tego pare sztuk. To czujnik Halla z wbudowanym mechanicznie do środka odseparowanym przewodem pomiarowym.

Nie jest i nie musze udawać - część A/C jest separowana transoptorami od części komunikacyjnej.

Transformatorek nie zafałszuje wyników (przesuniecie fazy, nieliniwosc, itd)?

Samplowanie nie ma znaczenia. Moim głównym problemem jest to jak zmierzyć przesunięcie między dwoma sinusoidami o dowolnych amplitudach. Możliwie nie sprzetowo.

Po co masz mierzyæ przesuniêcie fazowe skoro masz mierzyæ moce? Mierzysz je jako odpowiednie ca³ki i ju¿. Korzystasz z przek³adnika pr±dowego i napiêciowego (czyli zwyk³ego malutkiego trafka sieciowego), które zapewni± separacjê i mo¿e nawet zasilanie. Do tego jeden procesor. Dla atmegi czy attiny to piku¶ trochê sbie pomno¿yæ. Czyba, ¿e masz ma³o miejsca to wtedy dajesz dzielniki rezystancyjne i gotowe wyniki wysy³asz przez optoizolacjê.

Al chce dodatkowo mierzyć prąd czynny. Właśnie jedna z opcji to taka gdzie mierzę moc i mając cos fi mogę obliczyć prąd czynny. Szukam po prostu prostej metody na to nie wymagającej ogromych nakładów obliczeniowych - procesor komunikacyjny musi się męczyć z dekodowaniem ramek i odpowiadaniem na komunikaty - a jest ich na magistrali dość dużo.

Ale prądu sobie tak nie zmierzę, choć oczywiście mogę kombinować z rezystorem pomiarowym. Wolałbym jednak nie tracić na nim dużo mocy a i napięcia chciałym mieć do analizy jakieś sensowne - nie chce rozbuddowywać elektroniki po stronie WN bo nie mam tam za dużo miejsca.

Dnia 2008-01-24 20:51, Użytkownik Sebastian Bialy napisał :

a któryś scalak analoga tego nie robi?

formatting link

Pozdr. Michał

Ale co to jest pr±d czynny?

Latwiej mnozyc chwilowy prad i napiecie oraz obliczac srednie wartosci i na tej podstawie obliczyc moc czynna i bierna niz szukac przejsc przez zero (i potem i tak usredniac wyniki). Atmegi (i attiny) maja mnozenie.

Malutki wzmacniaczyk operacyjny.

sygnal nie jest staly - musialbys mocno nadprobkowac sygnal by zmniejszyc blad - alternatywnie to dwa uklady S/H i konwersja wyniku z uwzgledniem S/H

jak jest przesuniecie fazowe to moze oba przebiegi samplowac w odpowiadajacych sobie punktach nawet na jednokanalowym ADC. A jak wezmie uC z czyms klasy 100us na pomiar, to bledu wiekszego niz wprowadzone przez reszte ukladu nie bedzie mial nawet jak obciazenie bedzie czysto rezystancyjne.

pod warunkiem nadprobkowania i to dosc obfitego

Join the Discussion

Have something to add? Share your thoughts — no account required.

Didn't find your answer?

Ask the community — no account required