Elektroda.pl
Elektroda.pl
X
Osprzęt kablowy
Proszę, dodaj wyjątek dla www.elektroda.pl do Adblock.
Dzięki temu, że oglądasz reklamy, wspierasz portal i użytkowników.

Trójfazowy, dwukierunkowy, wielotaryfowy miernik zużycia prądu 40kW

krzbor 19 Sie 2019 19:41 5103 27
  • Trójfazowy, dwukierunkowy, wielotaryfowy miernik zużycia prądu 40kW
    Budując „inteligentny dom” zawsze chciałem wiedzieć, jak wygląda pobór prądu. Jest to o tyle istotne, że cały dom – z ogrzewaniem łącznie – jest oparty o prąd. Dodatkowo postanowiłem zainstalować panele PV i chciałem wiedzieć, ile energii wprowadzam i pobieram z sieci. Jest to mój pierwszy tego rodzaju układ. Wiedziałem, że napięcie i prąd są często przesunięte w fazie, ale na forum elektrody dowiedziałem się też, że ich przebiegi są dalekie od matematycznego sinusa. Niezależnie od kształtu przebiegu napięcia i prądu moc określa się jednak wzorem P=U*I, przy czym wynik może być zarówno dodatni jak i ujemny. Aby określić wymianę energii (pobór lub oddawanie) wystarczy tylko zsumować dE=P*I*dt. Przy odpowiednio krótkim czasie dt (szybkim próbkowaniu) otrzymujemy całkiem dokładny wynik. Układ, który prezentuję, wymaga podłączenia do trójfazowej instalacji sieciowej, a przekładniki prądowe należy założyć na główne przewody doprowadzające energię. Pomimo prostoty stanowczo odradzam wykonanie tego układu przez osoby nieposiadające doświadczenia z pracą z napięciami 400V.

    Schemat układu
    Trójfazowy, dwukierunkowy, wielotaryfowy miernik zużycia prądu 40kW
    Najbardziej rozbudowana jest sekcja zasilania – dostarcza ona prąd do ESP12, MCP3208 oraz napięć referencyjnych VREF i VREF2. VREF2 to połowa napięcia VREF i umożliwia przesunięcie przebiegów z dzielnika i przekładnika w zakres napięć dodatnich. Jak widać, układ nie ma separacji galwanicznej od sieci. Napięcie sieci jest mierzone przez dzielnik 660k (dwa rezystory 330k) i rezystor 3.9k. Prąd jest mierzony poprzez pomiar napięcia na rezystorze 33R zwierającego przekładnik prądowy. Wszystkie rezystory oznaczone na schemacie jako 1% to rezystory metalizowane. Rezystory z dzielnika powinny być o mocy 1W – nie chodzi o moc rozpraszaną, a o możliwość pracy przy większych napięciach. Zastosowane kondensatory elektrolityczne to kondensatory tantalowe. Dioda „D” to dowolna dioda prostownicza. Na schemacie jest AMS1117 – w rzeczywistości jest to mały chiński układ oparty o AMS1117 do montażu przewlekanego z dodatkową diodą LED. ESP12 ma dopisek „board”, gdyż jest on umieszczony na adapterze do montażu przewlekanego, na którym są dwa rezystory polaryzujące GPIO15 oraz CH_PD (tych rezystorów brak na schemacie). W necie znalazłem prosty rysunek tego adaptera: Trójfazowy, dwukierunkowy, wielotaryfowy miernik zużycia prądu 40kW.
    Oprogramowanie ESP
    Kod: c
    Zaloguj się, aby zobaczyć kod

    Cały program to niewiele ponad 100 linii kodu. Został napisany w Arduino. Chciałem zwrócić uwagę na zastosowaną bibliotekę WiFiManager. Działanie biblioteki polega na tym, że w przypadku pierwszego uruchomienia lub w przypadku braku sieci WiFi program przechodzi w tryb AP i uruchamia swój serwer WWW. Wystarczy połączyć się z tym AP (najlepiej z komórki) i uruchomić stronę konfiguracyjną z ESP (adres: 192.168.4.1). Na stronie wybieramy naszą sieć WiFi i podajemy hasło. Po tej konfiguracji następuje restart ESP, który już normalnie połączy się do naszej sieci. Fantastyczna rzecz, która wymaga dodania kilku linii w setup(). Biblioteka stworzona jest przez tzapu. Biblioteka do MCP320x została stworzona przez Patricka Rogalla.
    W moich układach staram się wykorzystać wbudowane w ESP diody do sygnalizacji stanu. Jak widać, przy starcie następuje zapalenie diody na 1 s, co oznacza, że start przebiegł prawidłowo. Po połączeniu z siecią WiFi są dwa krótkie błyski – od tego momentu układ powinien pracować już prawidłowo. Błyskami sygnalizowane są także wysyłki informacji na serwer. Polecam to rozwiązanie, gdyż nic nie kosztuje (dioda i tak jest na ESP) a my mamy dobrą wizualną informację działania naszego programu.
    W procedurze loop() jest właściwy pomiar i okresowa wysyłka danych.
    Postanowiłem, że będę sumował wymianę energii w cyklach 5 s, po których nastąpi przesłanie średniej mocy w tym okresie na serwer. Można mierzyć w krótszych interwałach, ale uznałem, że 5 s jest optymalne ze względu na częstotliwość wysyłki danych. Dane te muszą być nie tylko wysłane ale i zapisane przez serwer. Jak widać, w pierwszym kroku następuje pomiar napięcia referencyjnego VREF2. Wartość ta będzie następnie odejmowana od zmierzonych napięć. Ponieważ jedną z mierzonych wartości jest napięcie sieci postanowiłem mierzyć także wartość napięcia skutecznego. Mierzę także maksymalną odchyłkę napięcia referencyjnego od teoretycznego VREF2 – ułatwia to analizę działania układu i było przydatne podczas uruchamiania. Na serwer wysyłana jest liczba pomiarów, odchyłka VREF2, czas pomiaru i oczywiście średnie moce w każdej fazie oraz średnie napięcia skuteczne. Przeciętna liczba pomiarów w okresie 5 s to 28500, co daje 114 pomiarów wszystkich wartości na jeden okres. Aby uzyskać taki wynik zmieniłem szybkość taktowania ESP z 80MHz na 160MHz. ESP nie oblicza bezpośrednio mocy w watach i napięcia w woltach. Robi to serwer, który oprogramowałem w PHP. Można to zrobić w dowolnym języku. Poniżej algorytm przeliczania:
    Kod: php
    Zaloguj się, aby zobaczyć kod

    Wszystkie wyniki są zapisywane po stronie serwera wraz z czasem. Ponieważ mierzona jest moc średnia, obliczanie wymiany energii (przyjęcia/oddania) następuje na podstawie tych czasów. Istnieje możliwość obliczania w taryfach - skrypt PHP może ustalić taryfę na podstawie czasu, dnia tygodnia i daty. Mam taryfę G12 i skrypt PHP osobno liczy energię dla taryfy dziennej i nocnej. Ze względu na pewność i szybkość działania serwer powinien pracować w sieci lokalnej.

    Budowa układu
    Układ zbudowałem na płytce uniwersalnej. Pomiędzy fazami L1, L2, L3 oraz N zostały usunięte złącza, aby zwiększyć odległości. Od spodu usunąłem także cześć punktów lutowniczych, co ilustruje poniższe zdjęcie:
    Trójfazowy, dwukierunkowy, wielotaryfowy miernik zużycia prądu 40kW
    Ponieważ chciałem zmieścić układ w skrzynce bezpiecznikowej, a na szynie DIN nie mam już miejsca, budowa układu rozpoczęła się od znalezienia właściwej obudowy. Wybór padł na Z51U, z której odciąłem „uszy” i dodatkowo wewnątrz usunąłem słupki montażowe. Wieczko wchodzi do wewnątrz i nawet nieprzykręcone dobrze siedzi – wystarczy je zabezpieczyć taśmą izolacyjną. Zdecydowałem się także na wprowadzanie przewodów bezpośrednio z zewnątrz, stąd złącza są przy samej krawędzi:
    Trójfazowy, dwukierunkowy, wielotaryfowy miernik zużycia prądu 40kW
    Dobór elementów podyktowany był dostępnością wersji przewlekanej – dotyczy to zwłaszcza MCP3208. Początkowo zamiast tego układu chciałem użyć ATMEGA8, ale jego przetwornik A/C jest stanowczo za wolny. Kluczowe elementy: MCP3208, MCP1541, przekładniki AZ-1000 nabyłem w TME. Reszta jest znacznie łatwiej dostępna. Sporo czasu spędziłem na szukaniu przekładników – musiały być minimum na 40A i być małe. Rozmiar ma znaczenie, gdyż przewody doprowadzające prąd są podłączone bezpośrednio do wyłącznika różnicowo-prądowego, co pozostawia mało miejsca pomiędzy tymi przewodami. Szukałem także w miarę możliwości przekładnika z wyprowadzonymi przewodami, a nie do druku. Przewody doprowadzające prąd mają 16 mm2 – a więc otwór w przekładniku musiał być odpowiednio duży. Wszystkie te warunki spełnił przekładnik AZ-1000. Warto wspomnieć, że istnieją także wersje o przełożeniu 750 i 500, a więc można wykonać urządzenie dla mniejszych mocy. Podczas podłączania układu należy zwrócić szczególną uwagę na miejsce podłączenia przewodu „N”. Ważna jest także identyczna kolejność przewodów doprowadzających napięcia i przekładników – inaczej nastąpi pomiar napięcia jednej fazy, a pomiar prądu z innej.

    Uzyskane wyniki
    Od początku pisałem o „mierniku”, a nie „liczniku”, gdyż zadaniem układu miało być uzyskanie bieżącej informacji o bilansie energetycznym. Dane są jednak przesyłane na serwer, a więc można wykonać obliczenia i porównać z odczytem z licznika. Dla licznika jednokierunkowego mój układ pokazywał mniejsze zużycie o ok. 3-4%. Jak dla mnie wynik był przyzwoity, tym bardziej, że błąd był systematyczny i po wprowadzeniu korekty w kodzie PHP można uzyskać wyniki zbieżne ze wskazaniem licznika. Należy jednak pamiętać, że jeżeli główny serwer nie pracuje np. z powodu awarii, to dane nie są przesyłane i są tracone.
    Po montażu paneli PV otrzymałem licznik dwukierunkowy i jakie było moje zdziwienie, gdy wyniki znacznie się różniły. Co mnie zastanowiło - suma energii oddanej i pobranej się jednak zgadzała. Zagłębiłem się w temat (jest szeroko opisywany na „elektrodzie”) i odkryłem przyczynę – licznik powinien bilansować energię międzyfazowo (tak przynajmniej wynika z przepisów), a mój licznik tego nie robi! Jest to problem wielu osób i podobno ma być kiedyś uregulowany. Wyłączyłem zatem w moich obliczeniach bilansowanie i wyniki się znowu zgadzały z dokładnością jak poprzednio. Mogę dokonać dowolnych obliczeń (z bilansowaniem lub bez), gdyż zapisywane są moce w każdej fazie, a nie moc łączna.

    Koszty
    Podstawowe elementy (ceny orientacyjne):
    • Przekładniki AZ-1000 (3 sztuki): 60zł
    • MCP3208: 20zł
    • MCP1541: 3zł
    • IRM-02-5: 23zł
    • ESP12 z adapterem 12zł
    • Obudowa: 7zł
    Co daje 125zł. Do ceny należy jednak doliczyć koszt płytki, rezystorów i kondensatorów. Nie jest to może szczególnie niska cena za cały układ, ale w przeciwieństwie do prostych podliczników, dane wysyłam bezpośrednio na serwer, mam wyniki z każdej fazy i układ mierzy przepływ energii w obu kierunkach (moc może być dodatnia i ujemna) i dodatkowo w wielu taryfach.

    Licencja
    Możesz wykorzystywać wszystkie informacje oraz kod programu w celach niekomercyjnych. Jeśli chcesz wykorzystać układ komercyjnie skontaktuj się ze mną na PW.

    Fajne! Ranking DIY
    Potrafisz napisać podobny artykuł? Wyślij do mnie a otrzymasz kartę SD 64GB.
    O autorze
    krzbor
    Poziom 17  
    Offline 
    krzbor napisał 337 postów o ocenie 127, pomógł 11 razy. Jest z nami od 2004 roku.
  • Osprzęt kablowy
  • #2
    xury
    Poziom 39  
    Fajny pomysł. Podobny zrealizowałem przy pomocy ESP32 i STC-013. I Tobie bym polecał użycie ESP32 i rezygnację z zewnętrznych przetworników A/D
    Ja oparłem się na: http://technik-fan.de/index.php/Open_Energy_Monitor_mit_dem_ESP32
    Ale dzięki Twojej wersji spróbuję dopisać sobie webserwer, którego nie mam.
    Kolejnym alternatywnym rozwiązaniem jest użycie PZEM-004. Na przykład Tasmota daje nam możliwość "pomiaru" dodatkowo mocy biernej i pozornej, cos fi oraz pomiaru częstotliwości sieci (PZEM-004T wersja 3.0)
  • #3
    Dariusz Goliński
    Poziom 22  
    Siema
    Super zabawkę zmontowałeś.
    A nie myślałeś żeby to zgrać z domoticzem ?
  • #4
    krzbor
    Poziom 17  
    @xury STC-013 są ogromne w porównaniu z AZ-1000, a ESP32 ma za wolny przetwornik. MCP3208 ma 80k sampli na sekundę.
    @Dariusz Goliński nie używam domoticza, ale skrypt PHP może przecież wysłać dane w dowolne miejsce.
  • #6
    krychast
    Poziom 20  
    krzbor napisał:
    Niezależnie od kształtu przebiegu napięcia i prądu moc określa się jednak wzorem P=U*I


    A co z cos Fi?
  • Osprzęt kablowy
  • #7
    khoam
    Poziom 33  
    krzbor napisał:
    a ESP32 ma za wolny przetwornik. MCP3208 ma 80k sampli na sekundę.

    krzbor napisał:
    Przeciętna liczba pomiarów w okresie 5 s to 28500, co daje 114 pomiarów wszystkich wartości na jeden okres.

    Sądzę, że ESP32 by się "wyrobił" przy takich założeniach ;)
  • #8
    kj1
    Specjalista elektryk
    krychast napisał:
    A co z cos Fi?

    Jeżeli U i I są chwilowe i dotyczą amplitudy (a nie wartości skutecznej) to cos(fi) jest niepotrzebny.
  • #9
    krzbor
    Poziom 17  
    Z tym ESP32 nie jest tak różowo: Link. Rzeczywista prędkość 27 ksps. U mnie z obliczeniami itp mam 28500/5(sekund)*7(pomiary w cyklu) co daje prawie 40 ksps. Może jednak 27 ksps by wystarczyło?
  • #10
    Użytkownik usunął konto
    Poziom 1  
  • #11
    krzbor
    Poziom 17  
    Moc będzie mierzona poprawnie. W danym momencie mierzymy chwilowe U oraz chwilowe I. Każda z tych wartości może być dodatnia lub ujemna. Ich iloczyn też będzie dodatni lub ujemny. Jeśli brak przesunięcia, U oraz I mają zawsze ten sam znak, a iloczyn będzie zawsze dodatni. Przy przesunięciu napięcia i prądu iloczyn będzie raz dodatni raz ujemny, ale suma U*I*dt będzie poprawna. Szczególnym przypadkiem jest przesunięcie o 90 stopni - wówczas suma wyniesie zero - to co dodamy, to zostanie odjęte. Pokazuje to poniższy rysunek:
    Trójfazowy, dwukierunkowy, wielotaryfowy miernik zużycia prądu 40kW
    Jeśli czarny wykres przedstawia napięcie, a czerwony prąd, to iloczyn wartości jest przebiegiem oznaczonym na niebiesko. Mój algorytm obliczania energii polega na sumowaniu powierzchni nad i pod wykresem - jak widać będzie to zero.
  • #12
    Użytkownik usunął konto
    Poziom 1  
  • #13
    krzbor
    Poziom 17  
    Przebieg może być dowolny i zawsze będzie dobrze liczony. To po prostu siła szybkiego próbkowania. Absolutnie nie musi to być sinus. Problemem mogą być piki prądu lub napięcia o czasie krótszym niż 100 mikrosekund (mogą zakłócić pracę przetwornika AC), ale nie wiem, czy oryginalny licznik też to zauważy. Poza tym pomiarów jest 114 w każdym okresie. Nie trzeba się synchronizować z przejściem przez zero. Wystarczy jeśli pomiar będzie trwał wielokrotność 20ms. U mnie trwa 5 sekund czyli 250 okresów. Przy 250 okresach pomiaru przestaje być nawet ważne gdzie go zaczynamy, a gdzie kończymy (choć u mnie jest porównanie do 5000000 mikrosekund, a więc jest to dokładna wielokrotność 20 ms). Podana biblioteka dokonuje identycznych obliczeń (choć rzeczywiście szuka przejścia przez zero). Dokonuje także liniowej interpolacji odczytanego napięcia i napięcia poprzedniego prawdopodobnie w celu zrównoważenia różnicy czasu pomiaru prądu i napięcia. Mankamentem biblioteki jest podzielenie wyniku przez liczbę sampli. U mnie jest dokładne obliczania czasu - jest to istotne, gdyż pętla loop może być opóźniona przez ESP w związku z koniecznością kontroli komunikacji WiFi (ESP 8266 ma tylko jeden rdzeń).
  • #14
    metalMANiu
    Poziom 16  
    Kolego krzbor. Jeśli moc chwilową z niebieskiego przebiegu uśrednisz dla ostatnich 5 sekund to otrzymasz 0. Czyli całkiem poprawny wynik jak dla obciążenia czysto reaktancyjnego. Średnia moc będzie się zwiększała wraz ze zmniejszaniem się kąta pomiędzy napięciem a prądem. Według mnie przy przebiegach odksztalconych moc czynna również będzie mierzona poprawnie. Kwestia próbkowania - jak już Kolega mówił.
  • #15
    DarekMich
    Poziom 15  
    Witam, również dużo czytałem kiedy sam robiłem podobny układ. Nie ma potrzeby wyliczać mocy biernej i pozornej jaki cos fi. Te wszystkie wartości potrzebne są jednie gdy pracujemy na wartościach średnich lub RMS, nie kiedy pomiar jest dla wartości chwilowej, wtedy te jedynie się sumują i mierzona jest tylko i wyłącznie moc czynna. Jedynym problemem jest przesunięcie pomiędzy pomiarem napięcia i prądu z racji faktu, że oba dokonują sie w sumie w innym czasie oraz same odstępy pomiaru.
  • #16
    batot
    Poziom 12  
    Mam PV instalację i Inwerter mi cuda pokazuje przy niskim obciążeniu. Przy dużych >1,5kW(kVA) jest ok.
    Chciałem go sprawdzić ale jak to cudo nie mierzy mocy biernej to szkoda czasu na budowę.
    Jak już robić to kompleksowo i wszystko czynna bierna i pozorna ;)
    Może ktoś to potrafi ulepszyć?
  • #17
    krzbor
    Poziom 17  
    batot napisał:
    Mam PV instalację i Inwerter mi cuda pokazuje przy niskim obciążeniu. Przy dużych >1,5kW(kVA) jest ok.
    Chciałem go sprawdzić ale jak to cudo nie mierzy mocy biernej to szkoda czasu na budowę.
    Jak już robić to kompleksowo i wszystko czynna bierna i pozorna ;)
    Może ktoś to potrafi ulepszyć?

    Układ mierzy moc czynną niezależnie od przebiegów napięcie-prąd. Pozostałe dwie wartości (póki co) nie są rejestrowane i rozliczane przez liczniki w instalacjach domowych.
  • #18
    batot
    Poziom 12  
    krzbor napisał:
    nie są rejestrowane i rozliczane przez liczniki w instalacjach domowych.

    Podejrzewam że się kolega myli.
    Nie potrafię tego dowieść, bo nie mam urządzenia sprawdzającego ale mój inwerter (Off Grid) po pierwsze mierzy P i S a więc i Q da się z tego wyliczyć.
    Druga sprawa podejrzewam go zgodnie z dokumentacją producenta o PF=1 czyli na wejściu od strony sieci energetycznej jest P=S, a na wyjściu ma P i Q czyli często gęsto będzie P<S.
    Może tak ogólnie co producenci maja na myśli opisując Inwerter sloganem PF=1? Ja to rozumuje, że pomimo obciążenia wyjścia mocą bierną na wejściu od strony sieci energetycznej pobiera tylko moc czynna także. Zgadzamy się?
    Czyli Tauron mnie "rucha" w plecy tak nawiasem mówiąc bo płacę za moc czynną wewnątrz swojej instalacji domowej kolego @krzbor.
    Nie mam jednak urządzenia pomiarowego aby to udowodnić.

    Mam oscyloskop, więc może dałoby się te przebiegi i przesunięcia sprawdzić na wej i wyj urządzenia co by tylko potwierdziło moją teorię. Jak czas pozwoli to sprawdzę oscyloskopem przy małym obciążeniu kiedy moc P się mocno rozjeżdża względem S wedle wskazań Inwertera o ile są prawdziwe.
    Przepraszam za zboczenie od głównego wątku ale chciałem wyjaśnić dlaczego przydałoby się tez pomiar mocy Q lub S.
  • #19
    metalMANiu
    Poziom 16  
    batot napisał:
    krzbor napisał:
    nie są rejestrowane i rozliczane przez liczniki w instalacjach domowych.

    Podejrzewam że się kolega myli.
    Nie potrafię tego dowieść, bo nie mam urządzenia sprawdzającego ale mój inwerter (Off Grid) po pierwsze mierzy P i S a więc i Q da się z tego wyliczyć.
    Druga sprawa podejrzewam go zgodnie z dokumentacją producenta o PF=1 czyli na wejściu od strony sieci energetycznej jest P=S, a na wyjściu ma P i Q czyli często gęsto będzie P<S.
    Może tak ogólnie co producenci maja na myśli opisując Inwerter sloganem PF=1? Ja to rozumuje, że pomimo obciążenia wyjścia mocą bierną na wejściu od strony sieci energetycznej pobiera tylko moc czynna także. Zgadzamy się?
    Czyli Tauron mnie "rucha" w plecy tak nawiasem mówiąc bo płacę za moc czynną wewnątrz swojej instalacji domowej kolego @krzbor.
    Nie mam jednak urządzenia pomiarowego aby to udowodnić.

    Mam oscyloskop, więc może dałoby się te przebiegi i przesunięcia sprawdzić na wej i wyj urządzenia co by tylko potwierdziło moją teorię. Jak czas pozwoli to sprawdzę oscyloskopem przy małym obciążeniu kiedy moc P się mocno rozjeżdża względem S wedle wskazań Inwertera o ile są prawdziwe.
    Przepraszam za zboczenie od głównego wątku ale chciałem wyjaśnić dlaczego przydałoby się tez pomiar mocy Q lub S.


    Witam. Przy przebiegach zawierających wyższe harmoniczne warto też uwzględnić moc odkształceń. Wtedy wektor mocy pozornej S jest równy sumie wektorów mocy czynnej P, biernej Q i odkształceń D.
  • #20
    Użytkownik usunął konto
    Poziom 1  
  • #21
    krzbor
    Poziom 17  
    batot napisał:
    krzbor napisał:
    nie są rejestrowane i rozliczane przez liczniki w instalacjach domowych.

    Podejrzewam że się kolega myli.
    Nie potrafię tego dowieść, bo nie mam urządzenia sprawdzającego ale mój inwerter (Off Grid) po pierwsze mierzy P i S a więc i Q da się z tego wyliczyć.
    Z założenia licznik energii (dla instalacji domowych) zlicza energię czynną. Nie będę wnikał na ile dobrze to robi - od tego są przepisy. Miernik, który zaprezentowałem też mierzy energię czynną niezależnie od przesunięcia przebiegów napięcia i prądu, ich kształtu, działania falownika, działania urządzeń indukcyjnych w domu. Zanim miałem instalację PV miałem licznik, gdzie zgodność mojego miernika i licznika była bardzo duża (mój wskazywał mniej o niecałe 4%). Teraz mam licznik dwukierunkowy i podobny wynik (też mój miernik pokazuje o ok 4% mniej). Zatem można uznać poprawność przyjętych zasad obliczania mocy. Nie potrzebowałem prądu skutecznego. Gdybym sumował kwadraty prądów (tak jak kwadraty napięć), to mógłbym obliczyć prąd skuteczny. Mając napięcie i prąd skuteczny można obliczyć moc pozorną, a mając moc czynną i pozorną można już obliczyć bierną.
  • #22
    Slawek K.
    Poziom 31  
    Zrobiłem test szybkości odczytu ADC na ESP32.
    Kod: c
    Zaloguj się, aby zobaczyć kod



    Odczyt z 7 GPIO wygląda następująco dla różnych częstotliwości CPU :

    Trójfazowy, dwukierunkowy, wielotaryfowy miernik zużycia prądu 40kW

    Czas = 5000ms
    Liczba odczytow GPIO = 54680

    Trójfazowy, dwukierunkowy, wielotaryfowy miernik zużycia prądu 40kW

    Czas = 5000ms
    Liczba odczytow GPIO = 63472

    Trójfazowy, dwukierunkowy, wielotaryfowy miernik zużycia prądu 40kW

    Czas = 5000ms
    Liczba odczytow GPIO = 66322

    Pozdr
  • #23
    krzbor
    Poziom 17  
    Slawek K. napisał:
    Zrobiłem test szybkości odczytu ADC na ESP32.

    Dobra robota - takie testy trudno znaleźć w necie. - plus ode mnie. Jak widać prędkość jest wyższa niż w moim układzie. Zrobienie miernika na ESP32 będzie wymagało jednak trochę więcej zmian. Z tego co poczytałem, ESP32 nie ma linii dla zewnętrznego napięcia referencyjnego, ma jednak możliwość wystawienia swojego napięcia na jednym wyjściu. To napięcie jest konieczne dla uzyskania VREF2. Nie wiem jak z wydajnością prądową tego wyjścia. Ja budując swój układ też się nad tym zastanawiałem. Chciałem nawet dodać wtórnik napięciowy, ale miałem problemy - zbyt duża różnica napięcia wejściowego i wyjściowego (bynajmniej wtórnik nie dawał "1"). Wydaje się, że to miernik i wydajność prądowa nie ma znaczenia - to nieprawda - aby coś zmierzyć w bardzo krótkim czasie źródło nie może mieć zbyt wysokiego oporu.
  • #24
    khoam
    Poziom 33  
    krzbor napisał:
    Z tego co poczytałem, ESP32 nie ma linii dla zewnętrznego napięcia referencyjnego, ma jednak możliwość wystawienia swojego napięcia na jednym wyjściu. To napięcie jest konieczne dla uzyskania VREF2. Nie wiem jak z wydajnością prądową tego wyjścia.

    W tym wypadku nie więcej niż 12 mA.
  • #25
    Slawek K.
    Poziom 31  
    Pomiar napięcia planuję tak zrobić :

    Trójfazowy, dwukierunkowy, wielotaryfowy miernik zużycia prądu 40kW

    Do tego nie potrzebuję referencyjnego, a co do przekładnika, dam LM385 z ustawionym napięciem 1.65V jako napięcie referencyjne, ale najpierw przetestuję napiecie z przetwornika DAC z ESP32, co prawda tylko nędzne 8 bitów, ale jak stabilne to można uwzględnić odchyłkę w obliczeniach.

    Pozdr
  • #26
    krzbor
    Poziom 17  
    Ciekawe co wyjdzie. Zwróć uwagę na wysoką rezystancję źródła napięcia. Jeśli napięcie referencyjne ma wydajność na poziomie kilku mA bez spadku tego napięcia, to moje rozwiązanie jest znacznie prostsze i będzie skuteczniejsze - każdy pomiar w cyklu rozpoczynam od napięcia VREF2. Jest niezwykle ważne, aby napięcie i prąd miały ten sam poziom "0", a w ADC dokładnie to samo przesunięcie. Inaczej trzeba będzie korygować odejmowaną wartość dla każdej mierzonej wielkości. Jeśli "0" nie będzie identyczne, iloczyny U*I (już po przeskalowaniu) będą obarczone dużym błędem. We wcześniejszych postach przedstawiłem wykresy - łatwo sobie wyobrazić co się stanie, jeśli wykres prądu przesuniemy w górę lub dół w stosunku do wykresu napięcia. Iloczyn (a więc moc) będzie nieprawidłowy. Ustalenie "0" dla napięcia, w przedstawionym przez Ciebie schemacie też nie jest łatwe. Trzeba założyć, że dzielnik daje zawsze poprawną wartość, a to może być trudne - jest podłączony bezpośrednio do napięcia zasilania. U mnie całość opiera się o układ będący wzorcem napięcia, a nie zasilaczem.
  • #27
    Slawek K.
    Poziom 31  
    Widzę, że MCP1541 ma wydajność max 20mA, więc ESP powinno wyrobić.

    Absolute Maximum Ratings †
    VIN – VSS..........................................................................7.0V
    Input Current (VIN) .......................................................20 mA
    Output Current (VOUT) .............................................. ±20 mA
    Continuous Power Dissipation (TA = 125°C)............. 140 mW
    All Inputs and Outputs .....................VSS – 0.6V to VIN + 1.0V
    Storage Temperature.....................................-65°C to +150°C
    Maximum Junction Temperature (TJ)..........................+125°C

    Faktycznie, przemyślę jeszcze pomiar napięcia, aby zastosować to samo źródło napięcia referencyjnego. Przetestuję Twój schemat w oparciu o napięcie referencyjne z DAC, które też mogę mierzyć poprzez ADC.

    Dziś mają przyjść przekładniki, więć w ciągu kilku dni przetestuję, ale to już nie będę śmiecił w Twoim wątku ;)

    Pozdr
  • #28
    krzbor
    Poziom 17  
    Dokładnie o to mi chodziło - pobrać napięcie referencyjne z ESP32 i podzielić dzielnikiem tak jak na moim schemacie - to punkt na oznaczony VREF2. Do tego kondensatory, które ustabilizują ten punkt odniesienia. Ważne aby podłączenie dzielnika nie wpłynęło w istotny sposób ma napięcie referencyjne ESP - tu przyda się miernik i sprawdzenie zmiany tego napięcia. Drobne i stałe przesunięcie zostanie skompensowane poprzez odczyt VREF2 przez ADC. Jak się tak teraz zastanawiam, to ponieważ mierzymy VREF2, to najważniejsze jest jego umieszczenie "w połowie" aby nie dochodziło do obcięć sinusa z góry czy z dołu (zależy oczywiście od marginesu zakresu pomiarowego, który posiadamy). Druga ważna rzecz to stabilność tego punktu - podczas serii pomiarów, nie powinno się przesuwać. Sama wartość tego napięcia nie jest już tak kluczowa. Oczywiście trzeba też pamiętać o dobrym skalowaniu napięcia sieci i przekładnika - dla napięcia (z zapasem) jest to 245*sqrt(2)*2 czyli ok. 690V. Ja to napięcie skalowałem do zakresu 4V (stąd dzielnik zmniejszający 170 razy napięcie). Rezystor na przekładniku należy przeliczyć w analogiczny sposób.