Elektroda.pl
Elektroda.pl
X

Search our partners

Find the latest content on electronic components. Datasheets.com
Elektroda.pl
Please add exception to AdBlock for elektroda.pl.
If you watch the ads, you support portal and users.

Ogniwa s這neczne - pomiar energii pobranej z ogniwa fotowoltaicznego - jak najl

Stefan_2000 17 Jun 2013 22:09 5922 13
Tespol
  • #1
    Stefan_2000
    Level 19  
    Witam.
    Posiadam sze嗆 ogniw fotowoltaicznych:
    Code:

    Solar Direct Group SDP6-235
    Nominal power 235 Wp
    Rated voltage 29,5 V
    Rated current 7,97 A
    Open circuit voltage 36,8 V
    Short circuit current 8,59 A
    Max system voltage 1000 V

    B璠 one po陰czone szeregowe, a zasila b璠 albo inwerter, albo bezpo鈔ednio grza趾. Chcia豚ym w陰czy w obw鏚 uk豉d pomiarowy, kt鏎y pozwoli豚y mi zbiera informacje o napi璚iu chwilowym, nat篹eniu chwilowym oraz sumarycznej pobranej energii (kWh). Dane te chcia豚ym gromadzi i przetwarza, ale jak tylko b璠 mie do nich dost瘼 np. z poziomu mikrokontrolera to dam ju sobie rad. De facto potrzebuj miernik DC, kt鏎y mierzy pr康 do ~10A oraz napi璚ie do ~240V i robi to z na tyle du膨 cz瘰totliwo軼i, 瞠by mo積a by這 z rozs康n dok豉dno軼i policzy moc i pobran energi.

    Widz trzy pomys造 na uk豉d pomiarowy:
    1. ATmega8 i wbudowany przetwornik ADC
    ATmega8 ma przetwornik ADC o rozdzielczo軼i 10 bit闚, zak豉dam, 瞠 u篡tecznych b璠zie 8, co daje rozdzielczo嗆 ~0,02 A oraz 0,5V, nie mam poj璚ia jak oszacowa dok豉dno嗆, czy liniowo嗆 pomiaru.

    2. ATmega8 plus zewn皻rzny przetwornik ADC
    Tutaj mo積a by dobra co lepszego ni wbudowany przetwornik.

    3. Dedykowany uk豉d pomiarowy
    Tak jak s uk豉dy typu ADE7759 do pomiaru energii w uk豉dach pr康u przemiennego, tak zak豉dam, 瞠 musz by gotowe scalaki do pomiaru w uk豉dach pr康u sta貫go. K這pot polega na tym, 瞠 najwyra幡iej nie potrafi odpowiednio zapyta wujka Gogle. Zak豉dam, 瞠 taki scalak potrafi豚y mi poda 鈔edni warto嗆 napi璚ia i nat篹enia np. z ostatniej sekundy (i z tego mam 鈔edni moc z ostatniej sekundy), plus dok豉dn, sumaryczn warto嗆 przes豉nej energii.

    M鏬豚ym wykorzysta z ATmega8 dwa przetworniki ADC i zrobi uk豉d zbli穎ny chocia瘺y do prostych miernik闚 panelowych. Jakby uda這 si zrobi np. 10 pomiar闚 w ci庵u sekundy to ich warto嗆 鈔edni m鏬豚ym wykorzysta jako warto嗆 chwilow, a na podstawie poszczeg鏊nych par warto軼i (napi璚ie - nat篹enie) wylicza pobran energi. Zak豉dam, 瞠 takie podej軼ie ma szans zadzia豉, ale odnosz wra瞠nie, 瞠 wywa瘸m otwarte drzwi - skoro s dedykowane uk豉dy do takich pomiar闚 w uk豉dach pr康u przemiennego, to powinny te analogiczne dla uk豉d闚 pr康u sta貫go, tylko ja ich nie umiem odszuka.

    Czy mo瞠cie podpowiedzie jak sensownie podej嗆 do takich pomiar闚? Czy mo瞠cie wskaza dedykowanego scalaka do takich pomiar闚?

    Z g鏎y dzi瘯uj za wszelkie podpowiedzi i pozdrawiam.
  • Tespol
  • #2
    D214d3k
    Level 39  
    MK-30-DC dost瘼ny na przyk豉d tu convert.com.pl
  • #3
    jarek_lnx
    Level 43  
    Mo積a i na atmedze,wszystkie b喚dy przetwornika ADC w ATMEGA8 mieszcz si w 3LSB, trzeba doliczy jeszcze tolerancj rezystor闚 w dzielnikach i dok豉dno嗆 廝鏚豉 napi璚ia odniesienia (lepiej da zewn皻rzne).

    A jak dok豉dne to ma by?
  • Tespol
  • #4
    Stefan_2000
    Level 19  
    3LSB czyli mamy u篡teczne 7 bit闚, oporniki o tolerancji 0.1% s spokojnie osi庵alne w sklepach (pewnie o lepszej te by si da這 kupi), 廝鏚這 napi璚ia odniesienia - w tutorialach dot. mikrokontroler闚 pojawia si np. MCP1525/MCP1541, chyba innych nie kojarz.

    Jeszcze jest pytanie jak cz瘰to ATmega8 mo瞠 dokonywa pomiar闚, ale zak豉dam, 瞠 napi璚ie z ogniwa s這necznego nie zmienia si na tyle dynamicznie, 瞠by to by這 problemem.

    Quote:
    A jak dok豉dne to ma by?

    Tego pytania si ba貫m, domowe liczniki energii (takie wtykane do kontaktu) maj dok豉dno嗆 rz璠u 3-5% (warto嗆 znalaz貫m tutaj: http://www.cyfronika.com.pl/domowe_mierniki.htm ). Je郵i jestem w stanie osi庵n望 tak dok豉dno嗆, to chyba super. Je郵i nie, to pytanie co jestem w stanie osi庵n望 za niedu瞠 pieni康ze - zaproponowany przez D214d3k miernik jest na pewno bardzo fajny, du穎 dok豉dniejszy ni potrzebuj, tylko cena jest dla mnie zaporowa.

    pozdrawiam,
    sw.
  • #6
    Colina2
    Level 16  
    pomiar pr康u o takim nat篹eniu b璠zie chyba najlepiej zrobi za pomoc uk豉du ACS712. Dok豉dno嗆 wg noty na poziomie 1.5%. Strat na tym za du篡ch te nie b璠ziesz mia bo przy 1.2m omach i 10 amperach b璠zie to jakie 12mW

    Edit.
    Zapomnia貫m doda 瞠 jest tani :)
  • #7
    jarek_lnx
    Level 43  
    Quote:
    3LSB czyli mamy u篡teczne 7 bit闚
    Nie to znaczy 瞠 warto嗆 wyj軼iowa przetwornika mo瞠 r騜ni si o trzy jednostki od warto軼i teoretycznej, czyli zostaje 8,4 bitu ;)
    Quote:
    oporniki o tolerancji 0.1% s spokojnie osi庵alne w sklepach (pewnie o lepszej te by si da這 kupi)
    Troch trudniej znale潭 dok豉dny bocznik w dobrej cenie, ale 1% nie powinno by trudno軼i.
    Quote:
    廝鏚這 napi璚ia odniesienia - w tutorialach dot. mikrokontroler闚 pojawia si np. MCP1525/MCP1541, chyba innych nie kojarz.
    Jest wiele 廝鏚e napi璚ia odniesienia, te ta雟ze maj niez陰 stabilno嗆 ale s豉b tolerancj (initial accuracy) MCP1541 ma 1%, chyba 瞠 masz porz康ny miernik (lepszy ni ten 1%) i zrobisz kalibracj.
    Quote:

    Jeszcze jest pytanie jak cz瘰to ATmega8 mo瞠 dokonywa pomiar闚, ale zak豉dam, 瞠 napi璚ie z ogniwa s這necznego nie zmienia si na tyle dynamicznie, 瞠by to by這 problemem.
    Szybciej ni potrzeba.
    Quote:
    Tego pytania si ba貫m, domowe liczniki energii (takie wtykane do kontaktu) maj dok豉dno嗆 rz璠u 3-5% (warto嗆 znalaz貫m tutaj: http://www.cyfronika.com.pl/domowe_mierniki.htm ). Je郵i jestem w stanie osi庵n望 tak dok豉dno嗆, to chyba super.
    Jeste w stanie osi庵n望 lepsz dok豉dno嗆, z powodu 瞠 nie masz masowej produkcji i mo瞠sz sobie pozwoli na elementy lepsze a dro窺ze, za這輳 si 瞠 w wi瘯szo軼i fabrycznych miernik闚 nie znajdziesz rezystor闚 0,1% bo dla nich by造 by za drogie, mo瞠sz sobie te pozwoli na pomiary i kalibracje co w masowej produkcji by這 by nie do przyj璚ia.
  • #8
    Stefan_2000
    Level 19  
    Dzi瘯i wielkie za wszelkie podpowiedzi :-)

    _jta_ wrote:
    Przejrzyj list uk豉d闚 1-Wire i I2C - w鈔鏚 nich jest uk豉d przeznaczony do monitorowania akumulatora (w opisie jest mowa o baterii) - mierzenia 豉dunku magazynowanego/zu篡wanego, napi璚ia - powinien si nadawa.

    Wujek gogle wypluwa np. DS2438, wygl康a to ciekawie, aczkolwiek chyba nie jest w stanie to zlicza energii. B璠 jeszcze gogla w tym kierunku.

    Colina2 wrote:
    pomiar pr康u o takim nat篹eniu b璠zie chyba najlepiej zrobi za pomoc uk豉du ACS712. Dok豉dno嗆 wg noty na poziomie 1.5%. Strat na tym za du篡ch te nie b璠ziesz mia bo przy 1.2m omach i 10 amperach b璠zie to jakie 12mW

    Edit.
    Zapomnia貫m doda 瞠 jest tani :)

    Bardzo fajny uk豉d, faktycznie nie kosztuje jako strasznie du穎 z這t闚ek, natomiast chyba nie do ko鎍a jest to to czego potrzebuj:
    * 1,2m Ohm to chyba jest lepiej ni potrzebuj, posiadany przeze mnie bocznik ma 10m Ohm 1%, czyli przy pr康zie 10A wydzieli si na nim 1W ciep豉 (dla ACS712 by這by to 120 mW). Przy ogniwach o mocy rz璠u 1 kW my郵, 瞠 1 W jest to warto嗆 akceptowalna
    * ACS712 pokazuje przep造w pr康u w obu kierunkach, u mnie pr康 b璠zie p造n望 tylko w jednym kierunku przez co trac po這w rozdzielczo軼i przetwornika ADC.

    jarek_lnx wrote:
    Quote:
    3LSB czyli mamy u篡teczne 7 bit闚
    Nie to znaczy 瞠 warto嗆 wyj軼iowa przetwornika mo瞠 r騜ni si o trzy jednostki od warto軼i teoretycznej, czyli zostaje 8,4 bitu ;)

    Przeczyta貫m rozdzia z noty katalogowej ATmega8, 陰cznie z tabelk na ko鎍u (,,ADC Characteristics'') i dalej nie mam poj璚ia, czemu 8,4 bita :)

    Wypatrzy貫m w nocie katalogowej MCP1525/41 taki schemat:
    Ogniwa s這neczne - pomiar energii pobranej z ogniwa fotowoltaicznego - jak najl
    Zamiast MCP3201 u篡豚ym MCP3202 (dwa kana造) i w ten spos鏏 mam przetwornik ADC o teoretycznej rozdzielczo軼i 12 bit闚.

    Pomiar pr康u
    Bocznik ma oporno嗆 10m Ohm, co przy zak豉danym pr康zie maksymalnym (10A) daje 100mV. 疾by w pe軟i wykorzysta przetwornik ADC, musz to napi璚ie ,,rozci庵n望'' do 4V.
    Ogniwa s這neczne - pomiar energii pobranej z ogniwa fotowoltaicznego - jak najl


    Pomiar napi璚ia
    Dzielnik napi璚ia np. z這穎ny z opornik闚 1,3k oraz 80k, maksymalny pr康 ~3mA, mocy wydzielona na dzielniku 0,75 W, chyba troch za du瞠 straty...

    Pomiar czasu
    Skoro mam ca趾owa iloczyn pr康u i napi璚ia po czasie, to musz jako ten czas mierzy. Troch jest to k這pot, bo popularne RTC (np. DS1307) maj rozdzielczo嗆 na poziomie sekund. Zak豉daj帷, 瞠 chcia豚ym mie 10 pomiar闚 w ci庵u sekundy (nie wiem ile ich faktycznie powinienem mie) potrzebowa豚ym rozdzielczo嗆 na poziomie milisekund. Jak to ugry潭? Programowy RTC synchronizowany z sygna貫m z RTC?

    Co do kalibracji, to obawiam si, 瞠 b璠zie z tym k這pot, mam Unita UT70A, a niebawem b璠 mie w zasi璕u Unita UT204A. No bo Unitra 1331 to ju chyba tylko jako ciekawostka ;-)

    Z g鏎y dzi瘯uj za wszelkie krytyczne uwagi i pozdrawiam,
    sw.
  • #9
    _jta_
    Electronics specialist
    Je郵i ATmega8 ma przetwornik ADC o rozdzielczo軼i 10 bit闚, a b陰d mo瞠 by 3LSB, to przez ten b陰d tracimy log2(3/0.5) = 2.585 bitu, czyli na moje wyczucie zostaje oko這 7.4 bitu (nie 8.4 - idealny ADC daje b陰d 0.5LSB, a nie 1LSB), czy w nocie katalogowej podaj parametr tego ADC o nazwie ENOB (Efficient Number Of Bits)?

    Ten DS chyba rzeczywi軼ie opr鏂z pomiary pr康u i napi璚ia zlicza tylko 豉dunek (trzeba by doczyta w nocie katalogowej), ale pewnie napi璚ie b璠zie do嗆 sta貫?
  • #10
    Stefan_2000
    Level 19  
    _jta_ wrote:
    Je郵i ATmega8 ma przetwornik ADC o rozdzielczo軼i 10 bit闚, a b陰d mo瞠 by 3LSB, to przez ten b陰d tracimy log2(3/0.5) = 2.585 bitu, czyli na moje wyczucie zostaje oko這 7.4 bitu (nie 8.4 - idealny ADC daje b陰d 0.5LSB, a nie 1LSB), czy w nocie katalogowej podaj parametr tego ADC o nazwie ENOB (Efficient Number Of Bits)?


    Tabelka z noty katalogowej ATmega8:
    Ogniwa s這neczne - pomiar energii pobranej z ogniwa fotowoltaicznego - jak najl


    _jta_ wrote:
    Ten DS chyba rzeczywi軼ie opr鏂z pomiary pr康u i napi璚ia zlicza tylko 豉dunek (trzeba by doczyta w nocie katalogowej), ale pewnie napi璚ie b璠zie do嗆 sta貫?


    Napi璚ie b璠zie na pewno pochodn ilo軼i 鈍iat豉 docieraj帷ego do ogniwa, czyli zmienia b璠zie si w pe軟ym zakresie, ale raczej nie w ci庵u u豉mk闚 sekund.

    pzdr,
    sw.
  • #11
    jarek_lnx
    Level 43  
    _jta_ wrote:
    Je郵i ATmega8 ma przetwornik ADC o rozdzielczo軼i 10 bit闚, a b陰d mo瞠 by 3LSB, to przez ten b陰d tracimy log2(3/0.5) = 2.585 bitu, czyli na moje wyczucie zostaje oko這 7.4 bitu (nie 8.4 - idealny ADC daje b陰d 0.5LSB, a nie 1LSB), czy w nocie katalogowej podaj parametr tego ADC o nazwie ENOB (Efficient Number Of Bits)?
    ENOB rzadko wykorzystuje si do opisu b喚d闚 statycznych i chyba sam nie wiem jak powinno by, czy przypadkiem liczony w ten spos鏏 idealny 8-bitowy ADC kt鏎y daje b陰d 0.5LSB (co nie ulega w徠pliwo軼i) nie ma ENOB: log2(256/0.5)=9bit?
    Zreszt i w Wikipedii wspominaj o tej niejednoznaczno軼i ENOB

    Quote:
    Co do kalibracji, to obawiam si, 瞠 b璠zie z tym k這pot, mam Unita UT70A, a niebawem b璠 mie w zasi璕u Unita UT204A. No bo Unitra 1331 to ju chyba tylko jako ciekawostka
    UT70A UT204A marnie ±(0,8% + 1cyfra) nie wiem po co ma a 3 i 3/4 cyfry na wy鈍ietlaczu.

    1331 ±(0,1% +1cyfra) 8 krotnie lepiej ! o ile tylko jest w pe軟i sprawny, jako 瞠 ma swoje lata, wymaga by sprawdzenia.

    Czyli podsumowuj帷, na chwil obecn, masz bocznik 1% wi璚 nieco lepiej ni ACS, do bocznika dok豉dasz wzmacniacz, z rezystorami 0,1%, dzielnik napi璚ia z rezystor闚 0,1% (lepiej nie traci tam 0,75W cho熲y z powodu 瞠 podwy窺zona temperatura b璠zie niekorzystnie wp造wa na stabilno嗆 rezystora i warunki pracy blisko po這穎nych element闚)

    Do pomiaru pr康u raczej nie ma sensu stosowa wi璚ej ni 8bit chyba 瞠 zale篡 ci na wi瘯szej rozdzielczo軼i, kt鏎a i tak nie prze這篡 si na dok豉dno嗆. Poniewa moc wyliczysz z iloczynu napi璚ia i pr康u, b陰d pomiaru mocy mo瞠sz oszacowa jako sum b喚d闚 wzgl璠nych pomiaru napi璚ia i pr康u.

    Zak豉daj帷 瞠 multimetr 1331 jest w nieznanym stanie, powiniene kupi 廝鏚這 napi璚ia odniesienia kt鏎e da dobr dok豉dno嗆 bez dodatkowej kalibracji (lepsze "initial accuracy" ma np ADR3425 ±0,1%)

    Do pomiaru czasu - wystarczy wykonywa pomiar w chwilach ustalonych przez wewn皻rzny timer mikrokontrolera, je郵i mikrokontroler b璠zie taktowany kwarcem, to b喚dy pomiaru czasu b璠 pomijalne w por闚naniu z b喚dami pomiaru napi璚ia i pr康u.
  • #12
    Stefan_2000
    Level 19  
    [quote="jarek_lnx"]
    _jta_ wrote:
    Zak豉daj帷 瞠 multimetr 1331 jest w nieznanym stanie, powiniene kupi 廝鏚這 napi璚ia odniesienia kt鏎e da dobr dok豉dno嗆 bez dodatkowej kalibracji (lepsze "initial accuracy" ma np ADR3425 ±0,1%)


    Stan 1331 jest nieznany, tzn. dzia豉, ale zak豉dam, 瞠 wymaga kalibracji, kt鏎ej nie mam jak wykona.

    ADR3425 wygl康a na trudno dost瘼ny, usi逝j znale潭 na TME 廝鏚這 napi璚ia o zbli穎nych parametrach, natrafi貫m np. na ADR292GRZ. Pytanie czy powinienem bardziej szuka 廝鏚豉 napi璚ia odniesienia o warto軼i bli瞠j 2,5V czy raczej 4V? Dzielnik napi璚ia, jak i wzmacniacz mog dobra do obu napi耩 odniesienia, kt鏎a warto嗆 jest ,,lepsza''?

    pzdr,
    sw.
  • #13
    jarek_lnx
    Level 43  
    W dokumentacji Atmel'a podaj parametry dla Vref=4V, nie pisz nic o innych ale intuicyjnie, im wi瘯szy zakres, tym wzgl璠nie mniejszy wp造w sta造ch offset闚, szum闚 itp. Wi璚 da bym bli瞠j 4V.
  • #14
    _jta_
    Electronics specialist
    To raczej kwestia, jak dok豉dno嗆 % da to 廝鏚這 odniesienia, je郵i by to by這 co w stylu TL431, albo LM4041-ADJ, do kt鏎ych do陰cza si dzielnik, 瞠by zwi瘯szy napi璚ie.

    log2(256/0.5)=9bit? - to nie tak; jakby mia ADC z b喚dem o 256 LSB, to jego ENOB by豚y r闚ny jego ilo軼i bit闚 minus to 9 (czyli -1, jakby to by 8-bitowy).