Wisselstroommeter die ook richting van het vermogen geeft

Hoi,

dat is waar, maar toen dacht ik nog dat ik gewoon de schakeling kon kopieren en klaar. Maar dat was niet zo!

Ik zit zelf ook weer aan het wiel te denken, ik vond net deze:
https://www.youtube.com/watch?v=xtModjpxfxM
Niet heel relevant in deze discussie maar wel interessant.

Ik denk eraan, zeker voor de proefopstelling, om een oude kWh meter te slopen en de draairichting van het wiel te meten. Net zoals je de draairichting van een muiswieltje meet, misschien sloop ik wel een muis en maak ik wat gaten in het aluminium wiel. Die gaten zijn wel van invloed op het meetresultaat, maar ik hoef alleen de richting te weten. Ik heb al uitgevonden dat Ferraris wielen die niet achteruit lopen, mechanisch geblokkeerd zijn. Het wiel doet dat van nature wel. En mechanische blokkades zijn te verwijderen.

Betere oplossingen blijven welkom, nu op naar marktplaats...

Hugo

Ik heb dat ook geprobeerd met een ferraris en 2 reedcontacten, maar dat werkte niet naar mijn zin.

ik heb het uiteindelijk gedaan met 2 dinrail kwh metertjes met rucklaufsperre.

https://bg-etech.de/download/manual/DRS155DCV2.pdf

Een microcontroller telt elke 60 seconden het aantal pulsen, zo kan je de richting en het vermogen aflezen en bv op sturen.

Je hebt wel een redelijke tijd nodig om bv bij weinig afname/leveren te tellen, maar wellicht zijn er nauwkeuriger te verkrijgen met bv 2000 pulsen per KWH.

Ik weet niet of de ACS71020 het kan. (kan wel heel veel, ook power berekenen, en je kunt heel veel instellen...)
https://www.allegromicro.com/~/media/Files/Datasheets/ACS71020-Datashe…

Dat is ook een idee, ik had in het topic dat ik in mijn openingspost linkte die bg-etech ook gevonden maar ik zit wel met de hoeveelheid pulsen / tijdsduur.

Ik zit nu achter mijn laptop die oplaadt, de tv staat aan en er is in huis (LED) verlichting aan in de woonkamer, eetkamer, keuken en op de bovengang. En twee kleine lampjes op de kinderkamers. Mijn 'slimmme' meter vertelt me dat het huis nu 250W verbruikt.
1000 pulsen per kWh
1 puls per Wh
Verbruik 250 Wh in 3600s
1Wh in 3600/250 = 14,4 seconde per puls

Andersom; ik wil maximaal een minuut lang verkeerde meting hebben, dan gebeurt vanaf 60W verbruik. Hmmmm... 2000 pulsen per minuut is inderdaad leuker...

Opties, opties, opties...

[edit]
https://nl.aliexpress.com/item/SDM120-Modbus-RS485-Single-Phase-DIN-Ra…
Dit lijkt op 2000 pulsen en op verschillende pulsen uitgangen per richting. Niet goedkoop genoeg om zomaar te proberen en te weinig info. Ik zal de verkoper eens wat vragen [/edit]

Hugo

[Bericht gewijzigd door HugoW op woensdag 17 oktober 2018 23:02:26 (19%)

@Arco; ik was op de vorige post nog aan het reageren, sorry. Ik ga je link bekijken, later. Nu de hond uitlaten en naar bed.

Hugo

Op 17 oktober 2018 20:52:45 schreef ohm pi:

[...]Omdat deze transformator gebruikt (misbruikt?) wordt als stroomtransformator zal de secundaire stroom rechtevenredig zijn aan de primaire stroom. Voeg je in de schakeling extra serieweerstanden in, dan zal de secundaire spanning oplopen en de secundaire stroom ongewijzigd blijven.

euh . aangezien ik één weerstand voorstel op het knooppunt van de diodes gaat de diodestroom wel degelijk naar beneden (het was de bedoeling de diodes te ontlasten van een te grote stroom). De stroom door de 10 Ohm weerstanden neemt daarentegen toe. Een te hoge spanning kan je tegengaan door twee zeners parallel met de 10 ohms. stroomsterkte meten gaat dan niet meer, stroomrichting meten des te beter. Maar stroommeting gaat met deze schakeling , ook in de originele vorm al niet goed .

Groot voordeel van slecht slapen is dat je tijdens het wakker liggen uit de doos kan denken;

Wat als ik twee van die kant en klaar digitale kWh meters koop, die allebei voor en achteruit kunnen tellen en geen apart signaal voor voor of achteruit geven en 'slechts' 1000 pulsen per kWh. Ik zet die twee in serie. Eenmaal aangesloten en in gebruik reset ik meter B net een paar seconden na meter A, terwijl er vermogen 'het huis in' loopt.

Wat ik denk dat er dan gebeurd:
Stroomt het vermogen het huis in, dan krijg ik eerst van meter A een puls en daarna van meter B. Stroomt het vermogen het huis uit (zonnepanelen en niemand thuis) dan geeft meter B eerst een puls en daarna meter A. Dat bepaalt de richting van het vermogen. Daarnaast zal het tijdsverschil tussen de pulsen van A en B variëren naar gelang de hoogte van het vermogen. Met twee binaire ingangen van de Arduino in gebruik en wat timerfuncties en wat gereken weet ik dan dus stroom en vermogensrichting. Even er vanuit gaande dat het voltage redelijk constant is. Dat zou ik ook nog kunnen meten, maar perfectie is (nog) niet het doel.

Wel vraag ik me af wat er gebeurt als de meter zijn maximale stand bereikt heeft, gaan de pulsen dan gewoon door? Moet ik uitzoeken.

Hugo

De meeste Chinese KWh meters zijn bagger kwa nauwkeurigheid en resolutie.Goede oplossing is een energiemeter development boardje.

https://www.st.com/content/st_com/en/products/evaluation-tools/solutio…

Ik merk dat de stroomtrafo, of liever algemeen: het transformeren van stroom, voor velen hier nog een onbetreden terrein is.
De totale stroom door de weerstanden en dioden is gelijk aan de belastingstroom gedeeld door de transformatieverhouding.
Het toevoegen van extra weerstand is daarom ongewenst, omdat daardoor de spanning nodeloos oploopt.

Uit de mail die ik aan @TS heb gestuurd:

Wat ik heb gepost is eigenlijk niet veel meer dan het schema van een fasedetector zoals die in de HF-wereld wel wordt gebruikt. Omdat ik indertijd nog een paar 12V-trafo's had liggen had ik het daarmee getest, en dat werkte.
De opmerkingen over die trafo's in het forum snijden wel hout. Een daarvoor bedoelde stroomtrafo (boven in het schema) zou logischer zijn en zou ook een stuk kleiner zijn. De spanningstrafo (links) hoeft bijna geen stroom te leveren en kan dus ook klein zijn.

Wat de werking betreft: Stel de stroom eerst even nul.
De spanning uit de linker trafo komt, via de twee weerstanden van 10 ohm, op de twee diodes. Die worden afwissend open gestuurd, en de wisselspanning komt dus vrijwel onverminderd op de weerstand van 1 k terecht. De gemiddelde spanning over de 1k-weerstand is dan nul.

Loopt er echter stroom, dan zal ook de bovenste trafo spanning op de diodes zetten. De ene diode krijgt daardoor een grotere spanning te zien, de andere juist een kleinere. Op de 1k-weerstand zullen dus de positieve helften groter worden, en de negatieve kleiner, zodat de gemiddelde spanning niet nul meer is, maar positief.
Loopt de stroom andersom, 'tegen de bron in', dan draait de zaak om; de negatieve periodehelften worden nu groter en de positieve kleiner, en de gemiddelde spanning is dan dus negatief: de bron neemt nu vermogen op.

En stel eens dat de stroom niet 0 of 180, maar 90 graden uit fase is. De spanningen op de dioden verlopen [verschuiven] dan wel in fase, maar blijven even groot, zodat ondanks de stroom de gemiddelde spanning over de 1k-weerstand nul blijft, wat ook klopt: cos phi is dan nul.

Twee transformatoren zijn vaak nog wel in de junkbox te vinden; dioden en weerstanden kosten niets. Hang een voltmeter over de 1k-weerstand en overtuig jezelf. En kijk of de dioden werkelijk heet worden.

@FET,
Ik hik tegen de stroomtransformator aan. In de junkbox liggen genoeg transformatoren, maar de laagspanningskant moet 30A kunnen hebben.
Als je voor de laagspanningskant 10V à 12V kiest, dan heb je toch een transformator van 300VA à 400VA te pakken en dat voor een meetinstrument.
Heb je daar een oplossing voor?
Ik kom niet verder dan alle laagspanningswikkelingen eraf gooien en in de vrijgekomen ruimte een paar windingen dik draad leggen.

Lijkt mij ook beter om de primaire door een paar dikke windingen te vervangen, want als je van een 12V trafo uitgaat verlies je ook 12V van je netspanning....

Het schema uit de openingspost (dat ik hierboven heb uitgelegd) was bedoeld tot 10A. Ik verdedigde alleen de werking.

Natuurlijk zou nu de stroomtrafo geschikt moeten zijn voor de grotere stroom die @TS wil meten. Maar ik geloof dat die al van dit principe heeft afgezien, omdat hij dan zou moeten experimenteren op een terrein wat het zijne niet is.
Voor wie het wel zou willen proberen: iedere ringkerntrafo kun je gemakkelijk van een paar extra windingen voorzien, die je dan als nieuwe laagspanningskant (voor de stroomtrafo: de primaire) kunt gebruiken.

Duidelijk.

Oh, het idee is nog niet dood, hoor, maar ik ben wat huiverig voor de vervolgstap. Ik snap niet dat er over R3 alleen een gelijkspanning staat, positief of negatief. Als dat wel zo is (ik laat me graag overtuigen) kan ik met twee optocouplers parallel en in tegengestelde richting gemonteerd dus de richting van het vermogen aan mijn Arduino vertellen. Maar als er geen stroom door TX1 loopt, dan staat er in mijn simpele beleving wel een wisselspanning over R3 en dan zullen beide optocouplers knipperen met 50Hz.

En toch kriebelt het om het ding gewoon te bouwen...

Hugo

Op 18 oktober 2018 23:29:07 schreef HugoW:
Oh, het idee is nog niet dood, hoor, maar ik ben wat huiverig voor de vervolgstap. Ik snap niet dat er over R3 alleen een gelijkspanning staat, positief of negatief. Als dat wel zo is (ik laat me graag overtuigen) kan ik met twee optocouplers parallel en in tegengestelde richting gemonteerd dus de richting van het vermogen aan mijn Arduino vertellen.
En toch kriebelt het om het ding gewoon te bouwen...

Hugo

er staat dan ook geen gelijkspanning over R3, maar een pulserende gelijkspanning. .. en die spanning is niet recht evenredig met het vermogen. Het niet lineaire karakter van de diodes (die ook een beetje als zener werken om te beletten dat de spanning te hoog wordt) zorgen daarvoor.

Er staat toch op diverse plaatsen, ook in het oorspronkelijke topic, dat er ook wisselspanning staat. Uit de uitleg:

Op de 1k-weerstand zullen dus de positieve helften groter worden, en de negatieve kleiner, zodat de gemiddelde spanning niet nul meer is, maar positief.

, maar ook elders.
Iedere diode is onderin zijn grafiek niet-lineair; dat geldt dus voor iedere detector. Uitgerekend hier, in de secundaire van een stroomtrafo, heb je er weinig last van.

Op 18 oktober 2018 14:59:48 schreef Tidak Ada:
Lijkt mij ook beter om de primaire door een paar dikke windingen te vervangen, want als je van een 12V trafo uitgaat verlies je ook 12V van je netspanning....

In dit voorbeeld niet.
We hebben een 230V 400VA trafo die de spanning omlaag transformeert naar 11,5V (rekent voor mij gemakkelijk). De stroom door de 11,5V wikkeling (netspanningszijde) is 30A. De stroom aan de meetzijde is 1,5A, want de transformatieverhouding is 11,5V:230V = 1:20. Deze stroom loopt door twee weerstanden van 10Ω. De dioden doen even niet mee, anders wordt het weer te moeilijk voor mij. De spanning over deze weerstanden is dus 1,5A x 20Ω = 30V. Omdat de transformator een wikkelverhouding van 1:20 heeft wordt de spanning aan netspanningszijde 30V/20 = 1,5V. De tussenzetspanningsverlies is hier dus 1,5V en geen 12V. Het verliesvermogen is 1,5V x 30A = 45W. Met dioden aan de meetzijde wordt de tussenzetspanningsverlies lager.

Op 19 oktober 2018 08:44:43 schreef Frederick E. Terman:
Er staat toch op diverse plaatsen, ook in het oorspronkelijke topic, dat er ook wisselspanning staat. Uit de uitleg:
[...], maar ook elders.
Iedere diode is onderin zijn grafiek niet-lineair; dat geldt dus voor iedere detector. Uitgerekend hier, in de secundaire van een stroomtrafo, heb je er weinig last van.

Je kan de schakeling wel aanpassen dat je van de niet lineariteit van de diodes geen last meer hebt, en ook het doorlekken van de spanning door de diodes kwijt bent als er geen stroom loopt. Zoals het hier getekend is werkt het geheel als een balansmodulator met te grote ingangssignalen aan een tak.
Door de spanning ipv de stroom te gebruiken om de diodes te schakelen en de door de stroomtrafo opgewekte spanning onder de +- 1,4 V volt te houden bekom je een schakeling die zonder stroom geen spanning uitstuurt, tevens is de uitgang veel meer lineair met de stroom.

zal het even tekenen , morgen.

Tadaaaaaaa:

https://www.youtube.com/watch?v=ugCWV2qpe_s

https://www.youtube.com/watch?v=8Fx9TyPwJi0

OK, hieruit mag eens te meer blijken dat ik geen electro man ben, maar het werkt al wel een beetje. Het straalkacheltje neemt in de eerste stand denk ik maar weinig stroom, dan blaast hij alleen maar. In de tweede stand verwarmt hij met 1kW en in de derde stand met 2kW.

De componentkeuze is heel interessant, ik heb diverse versnellingsbakken, cilinderkoppen en zulks meer in de garage, maar op electronisch gebied is de voorraad minder uitgebreid. De diodes zijn een onbekende grootheid, wel met relatief dikke draden dus kennelijk voor een flinke stroom. De R3 is daadwerkelijk een 1k weerstand, want die had ik. De R1 en R2 zijn 220 ohm, omdat dat het laagste was wat ik had liggen. De trafo is een 12V 5W versie, waar ik dus een gelijkrichtstuk aan gemaakt had maar dat heb ik nu weer los geknipt.

Het principe werkt dus. Dat wist iedereen hier al, maar ik vind het toch wel geinig.

Verder zijn er nog twee uitdagingen;
- Het is een pulserend signaal. Ik denk dat ik ergens wat diodes en elco's moet gebruiken om twee redelijk stabiele signalen te maken om de optocouplers mee aan te sturen.
- De waardes moet ik goed over gaan nadenken en ik hoop dat iemand een rekenvoorbeeld voor me kan maken. Dan kan ik er verder mee puzzelen. Ik wil bij een zo laag mogelijk vermogen door TX1 al een signaal op de optocoupler hebben, maar ik wil dat het geheel tot 40A wel bruikbaar blijft. Liefst zou ik een bij paar mW al een signaal willen hebben, maar wat haalbaar is weet ik niet. Ohja, die 40A is niet zomaar uit de lucht gegrepen, dat is de hoofdzekering van mijn stoppenkast. Als we boven de 40A gaan heb ik een groter probleem dan met mijn meter.

Hugo

Door de spanning ipv de stroom te gebruiken om de diodes te schakelen en de door de stroomtrafo opgewekte spanning onder de +- 1,4 V volt te houden bekom je een schakeling die zonder stroom geen spanning uitstuurt, tevens is de uitgang veel meer lineair met de stroom.

@kris van damme: In mijn schakeling worden de diodes door de spanning iedere periode af- en aangeschakeld, of er nu stroom loopt of niet.

Ik ben wel benieuwd naar jouw schema, maar ik vind intussen dat je alvorens mijn schakeling te, (hum), bespreken, eerst zou moeten begrijpen hoe hij werkt.

@HugoW: Kijk eens aan, dat is aardig! Je ziet dat het begint te werken. Door nu de onderdelen passend te kiezen bij de te meten stroom, zul je zien dat de schakeling echt heel leuk meet. De 'sterkstroomridders' hier in de discussie zullen daarbij wel willen helpen.
Het lijkt me wel lastig een schakeling te maken die zowel bij enkele mW, als bij 40 A even goed werkt. Je komt dan toch weer bij logaritmische detectors terecht vrees ik. Die zijn te koop, maar daarin weet ik de weg niet.

Op 20 oktober 2018 16:01:49 schreef HugoW:

https://www.youtube.com/watch?v=ugCWV2qpe_s

https://www.youtube.com/watch?v=8Fx9TyPwJi0

Geweldig mooi om je dochter erbij te betrekken.

Ach ja, mijn dochter (6) wil ook graag vlogger worden, dus een mij helpen met youtube filmpjes maken vind ze erg leuk. En zo doen we van alles samen.

Bedankt, Frederick, ik puzzel verder. Overigens heb ik de schakeling dus alleen nodig als richtingindicator. Dus wil ik bij minimaal vermogen al een optocoupler schakelen maar daarboven maakt het me weinig meer uit wat er gebeurt, als de optocoupler maar geschakeld blijft tot het vermogen wegvalt / de andere kant op gaat. Eigenlijk heb ik maar één optocoupler nodig, als die niet geschakeld is en ik meet toch een stroom met mijn stroommeter dan zal het wel de andere kant op lopen, gok ik zo.

Hugo

Hmmmm...

En dan een beetje spelen met de waardes van R1&2. C1 denk ik eigenlijk dat niet nodig is, geen idee waarom ik die getekend heb.

Dank,

Hugo

Op 20 oktober 2018 16:18:42 schreef Frederick E. Terman:
[...]@kris van damme: In mijn schakeling worden de diodes door de spanning iedere periode af- en aangeschakeld, of er nu stroom loopt of niet.

.

idd, en daar zit het probleem. De spanning is een constant gegeven, (zoals een draaggolf) en moet je zodanig aansluiten dat de productdetector 0 uitstuurt als er geen andere input is om het product te maken. Dat kan door de amplitude te beperken of door de andere ingang van de synchroondetector te kiezen.

in onderstaande schakeling is dat zo. V is bvb 5 volt.
R kies je zodanig dat je niet over de max spanning van de stroomtrafo gaat.
C is ene optie, maar als je die plaats wordt het een topsampleschakeling . De diodes gaan dan nog enkel geleiden en doorlaten op de pieken. Het voordeel daarvan is de de stroomtrafo nu grotere spanning kan uitsturen dan de 1,4 v. en dat je niet meer werkt in het gebied waar de diode meer of minder geleidt. Het is een aan/uitschakelaar geworden. Bij een goede balans is de output 0 als er geen stroom loopt. bij stroom is de uitgang evenredig met de stroomsterkte en de het teken hangt af van de richting. Tevens lopen er nooit grote stromen door de diodes.

Ik heb deze morgen de schakeling gemaakt van Kris en ik moet zeggen dat het allemaal heel delicaat is om goede metingen te doen, vooral de stroomtrafo is hier de spelbreker en moeilijk te reproduceren aangezien je moet werken met redelijk hoge spanningen.

Mijn stroomtrafo is een kleine 9/230Vac trafo waarvan de secundaire windingen eraf zijn en vervangen door 1 (stroom)winding.
De belasting is een 35W halogeenlampje op een 12V gewone trafo om het veilig te houden.

Door met de weerstanden te spelen kun je redelijke signalen opwekken.

Het grote probleem is de stroomverhouding, alles moet proefondervindelijk vastgesteld worden wat een heel werk is.

Als het enkel maar de stroomrichting is dat je wilt kan dat wel maar met een µcontroller heb je meer mogelijkheden.

Misschien bestel ik wel eens zo'n SCT-013 split core* trafo want ik vermoed dat er wel vraag zal zijn naar zo'n schakeling als er in BE bij iedereen de digitale meter zal geplaatst worden.
Mensen met zonnepanelen zullen dan beginnen nadenken als de wet in hun nadeel zou uitvallen.

-*Kwestie van niet teveel in de zekeringkast te moeten rommelen.