Vermogensmeter bouwen

alweer !

gisteren was er ook al eentje.

-kopen bij C**

-webcast van Bob Pease eens volgen.

Kopen is geen optie. Het betreft hier een schoolvraag.

Spanning en stroom meten. Deze waarden continu vermenigvuldigen en dit product middelen. Voor het vermeningvuldigen bestaan speciale lineaire IC's, of pak een microcontroller.

Meer uitleg over het principe: http://www.meettechniek.info/basis/uipe/definities.html

Move -> Schoolvragen.

Er zijn hier in het verleden goede suggesties op het forum gedaan.

Op 9 maart 2006 11:22:54 schreef Freddy:
Kopen is geen optie. Het betreft hier een schoolvraag.

Spanning en stroom meten. Deze waarden continu vermenigvuldigen en dit product middelen. Voor het vermeningvuldigen bestaan speciale lineaire IC's, of pak een microcontroller.

Meer uitleg over het principe: http://www.meettechniek.info/basis/uipe/definities.html

Freddy heeft inderdaad een goed idee!
Eigenlijk lijkt het me het beste om een frequentiemetertje te bouwen, de periodeduur uitrekenen. Dan het aantal samples is f*2, spanning maal stroom maal sampletijd en dan delen door je totale periodetijd. En dan heb je een redelijk goede vermogenmeter.

Om het continu te doen moet je het product integreren met een integrator tussen perdiodetijdsinterval.

Maar Freddy is de meetexpert...

Je zei dat het voor gelijkspanning lukt? Gaat het niet met een gelijkrichter?

Je kunt de spanning in een RMS->DC converter ic stoppen.
Voor de stroom kun je een stroomtransformator gebruiken (pak er een die op het "zero flux" principe werkt, deze kunnen namelijk DC stromen meten). Deze duw je ook in een RMS-> DC ic. Beide spanningen tel je bij elkaar op met een opampje.

RMS-> DC:
http://www.analog.com/en/subCat/0,2879,773%255F866%255F0%255F%255F0%25…

Ook leuk om eens naar te kijken: http://www.analog.com/en/subCat/0,2879,760%255F790%255F0%255F%255F0%25…

@ No_Brain,
Sinds wanneer levert U_RMS + I_RMS een vermogen op? let op: plus!

Wat wel kan, en alleen onder de strikte voorwaarde dat de vorm van de spanning en stroom exact hetzelfde is en dat er geen faseverschuiving tussen spanning en stroom is, is:
P = U_RMS * I_RMS.
Dus alleen geldig bij ohmse belasting.
Volgens mij doe je er goed aan om het verhaal van die link die ik eerder gaf eens te lezen.

Maar waarom zo moeilijk doen. Gewoon de spanning en stroom naar verwerkbare spanningswaarden converteren. Deze aanbieden aan een vier quadrant vermenigvuldiger en dit resultaat middelen. Dit levert onder alle omstandigheden het actieve vermogen op. Vandaag de dag zou de keuze uitgaan naar een microcontroller met AD-converter. Daarmee is het continu vermenigvuldigen en middelen zo gepiept.

@ transistortje,
Gelijkrichten is geen optie bij het meten van wisselspanning. Bij belastingen waarbij de spanning en stroom een onderlinge faseverschuiving hebben bestaat er een continue wisseling van vermogen opnemen en weer afgeven. Richt je de boel gelijk, dan mis je het effect dat de faseverschuiving tot gevolg heeft.

@ Aedolon,
Een frequentiemeter heeft geen zin als je zowel wissel- als gelijkstroom wilt meten. Ook bij deze methode wordt er geen rekening gehouden met een eventuele faseverschuiving. En hebben de spanning en stroom niet exact dezelfde vorm, dan ga je ook de mist in.

power in een weerstand dumpen en de temperatuur meten
dat is de ENIGE manier om het correct te doen.
dit houd rekening met AC / DC fazevershcuivingen, frequentie , komische straling en andere affecten.

der zijn chips daarvoor. maar das $$$

anders 2 breedbandige gelijkrichters maken en daar het product van maken. maar dat houdt geen rekening met fazeverschuiving. je kan daar dus geen blindvermogen mee meten ..

@ free_electron,
Dat is een fijne onpraktische oplossing. Er wordt niet gevraagt om het vermogen in een weerstand. Dus moet uitgaan van een willekeurige belasting. Dat kan bijvoorbeeld een PC zijn. Is jou voorstel misschien om de temperatuur van de PC te meten? Als er iets onnauwkeurig is, dan is dat die meetmethode wel.

Op 10 maart 2006 01:56:34 schreef Freddy:
@ free_electron,
Dat is een fijne onpraktische oplossing. Er wordt niet gevraagt om het vermogen in een weerstand. Dus moet uitgaan van een willekeurige belasting. Dat kan bijvoorbeeld een PC zijn. Is jou voorstel misschien om de temperatuur van de PC te meten? Als er iets onnauwkeurig is, dan is dat die meetmethode wel.

ALs er iets nauwkeurig is is dat het wel. Vermogensmeters voor hoogfrequent hebben vaak een soort gelijke methode voor het meten van erg kleine vermogens. De vermogensmeter sensor die we bij ons op het werk gebruiken meet tot -70dBm

Je hebt (via verzwakker) een apparaat dat een bepaalde hoeveelheid warmte genereert in een weerstand of een half geleider. Je meet de temperatuur en belast een gelijke weerstand/halfgeleider met een DC stroom en DC spanning tot je de zelfde temperatuur krijgt. De DC stroom en DC spanning mag je gewoon vermenigvuldigen waarna je het vermogen krijgt.

Toegegeven bij een vermogen van 300watt wordt het praktisch iets onhandiger maar is het nog steeds te doen.

je zal alleen je meter via een verzwakker schakeling moeten aansluiten.

Electronica is een vak waar het specificeren van wat je wilt erg belangrijk is. Ik heb in de vraag van de topicstarter nergens gelezen waar hij het vermogen van moet meten.

@free_electron wat is Komische straling ?

@ jovak,
Ik ben bekend met die HF meetmethode. Erg leuk voor ohmse belastingen maar niet voor een willekeurige belasting. Je moet ook lezen in welke context ik het bericht plaatste. Het was een reactie op free_electron.

power in een weerstand dumpen en de temperatuur meten
dat is de ENIGE manier om het correct te doen.

Dat is dus niet de juiste methode voor een onbekende willekeurige belasting.

Je hebt gelijk als je zegt dat de gebruikte meetmethode afhankelijk is van de toepassing en de eisen die gesteld worden. Waar het om gaat mag onze topic-starter nog wel even specificeren. (Als scholieren daar de tijd voor kunnen vinden).

Op 10 maart 2006 01:20:17 schreef Freddy:
@ No_Brain,
Sinds wanneer levert U_RMS + I_RMS een vermogen op? let op: plus!

DOWH!! Stomme fout.. Je hebt helemaal gelijk! Je moet ze vermenigvuldigen, dan gaat 't wel.

No_Brain,
Lees jij wel eens dingen die anderen schrijven? Ook met vermenigvuldigen gaat het niet.

Op 10 maart 2006 01:20:17 schreef Freddy:
@ Aedolon,
Een frequentiemeter heeft geen zin als je zowel wissel- als gelijkstroom wilt meten. Ook bij deze methode wordt er geen rekening gehouden met een eventuele faseverschuiving. En hebben de spanning en stroom niet exact dezelfde vorm, dan ga je ook de mist in.

Freddy, de frequentiemeter is om te voldoen aan het nyquist criterium, je hebt gelijk dat er inderdaad een faseverschuiving kan zijn maar erg belangrijk is dit niet.
Had er alleen niet zo over nagedacht want bij rare stroomgolfvormen klopt het niet (bijvoorbeeld een spoel met grote inductantie op een blokgolf)

Er wordt wel rekening gehouden met de faseverschuiving want er wordt namelijk in 1 periode f*2 keer het spanningsstroomproduct genomen en dan gedeeld!

Ik ben nog steeds benieuwd naar de exacte school opdracht van de TS.

Meest nette methode lijkt me om de temperatuur van een laagohmige weerstand in de toevoer leiding te plaatsen en de temperatuur te meten van die weerstand. Daaruit is het vermogen af te leiden. Over de weerstand meet je meteen de spanning, die is evenredig aan de hoeveelheid stroom door het te meten apparaat.

Meet vervolgens de spanning over de voedingsklemmen.

Dan kan je fase, stroom en spanning bepalen en daarmee vermogen meten en je blind vermogen.

Ik moet toegeven dat deze vermogensmetingen voor mij zelden voorkomen en ik meer met vermogens metingen op HF speel.

Op 10 maart 2006 01:20:17 schreef Freddy:
@ No_Brain,
Sinds wanneer levert U_RMS + I_RMS een vermogen op? let op: plus!

Simpel, als de waarden in dB's opgegeven zijn.
10dbV+ 10dBA= 20 dBW

dBVA dan toch ? ..

Het lijkt me nog niet zo simpel om een tussenschakel-vermogensmeter te bouwen welke bij een min of meer willekeurig spectrum van het verloop van U en I altijd goede meetgegevens geeft.

Je zult je afhankelijk van hoe snel en nauwkeurig beide gesampled (of analoog verwerkt) kunnen worden toch moeten beperken. Een ingebouwde indicatie van mogelijke problemen (met b.v. te hoge frq's) zou dan nuttig zijn.

Op 10 maart 2006 19:08:41 schreef jovak:
Meest nette methode lijkt me om de temperatuur van een laagohmige weerstand in de toevoer leiding te plaatsen en de temperatuur te meten van die weerstand. Daaruit is het vermogen af te leiden. Over de weerstand meet je meteen de spanning, die is evenredig aan de hoeveelheid stroom door het te meten apparaat.

Ik heb hier toch een paar opmerkingen over:

Ten eerste is zeer lastig om zeer nauwkeurig de temperatuur van een object vast te stellen. Ten tweede hangt de temperatuur van een object af van meer parameters dan alleen de stroom. Zo is ondermeer de omgevingstemperatuur van invloed en speelt de luchtstroom rond dat object een grote rol.
Nu zijn er wel speciale weerstandsdraad met vastgelaste thermokoppels in een glazen ballon te koop die veel effecten elimineren, maar niet alles.
In weze bepaald men met deze meetmethode de RMS-stroom.

Als ik het goed begrepen heb wil je naast de temperatuurmeting ook nog eens de spanning meten over de stroommeetweerstand om de stroom te bepalen. Waarom twee keer de stroom bepalen? (indirect en direct).

Tja Aart, de theorie achter vermogensbepaling blijkt lastig uitlegbaar. De optelling van de dB waarden van spanning en stroom levert inderdaad een VA waarde op in plaats van W. Harmonischen met hoge frequenties in relatie tot de grondgolf kunnen aardig roet in het eten gooien. Maar bij netspanningstoepassingen zit de meeste energie in de eerste drie, vier harmonischen.

Door de indirecte stroom de RMS te bepalen meetje het werkelijke vermogen. Door de spanning over die weerstand te bepalen en de spanning over het te meten device te bepalen kan je iets zeggen over het blinde vermogen en het werkelijke vermogen. Je kan het fase verschil van die 2 spanningen meten als het een AC spanning is.

De RMS waarde van een spanning of stroom is geen heilige graal die alle problemen oplost. De RMS-waarde van de stroom zegt alleen iets over de warmteontwikkeling in een ohmse weerstand waar de stroom doorheen vloeit. Hetzelfde geldt voor de RMS waarde van de spanning. Hiermee is de warmteontwikkeling in een ohmse weerstand te bepalen die is aangesloten op die spanning.
Deze getallen zijn waardeloos om het vermogen te bepalen als je belasting niet ohms is.

Verder is een fasemeting niet fatsoenlijk te doen als je de vorm van de spanning en stroom niet kent. Tevens is met behulp van een waarde voor de fase niets te doen als de de spanning of stroom niet sinusvormig is.

Hier een link naar een voorbeeldmeting die de boel wat duidelijker maakt:
http://www.meettechniek.info/basis/uipe/voorbeeld.html#pc-pow

Energie dissiperen in een weerstand heeft alleen zin om een uitgangsvermogen van een uitgang te meten met specifiek die belasting, en dan liefst nog met een half oog op eventuele vervorming - maar dat terzijde.

Je kunt zo een opstelling ook als RMS omzetter gebruiken, maar de RMS waarde is zoals Freddy (terecht) al vaker heeft opgemerkt maar een van de manieren om een cijfer aan een complex signaal te hangen, en in verband met complexere vermogensmetingen zeker niet zaligmakend.

Ik blijf dit wel een leuk onderwerp vinden Hoewel ik aan de ene kant ietwat twijfel aan het praktisch nut van bepaalde echt moeizame meet-vraagstukken (hoewel; leuk als serieuze luidspreker-powermeter..? ) is het aan de andere kant goed voor het inzicht.

Nog kort @ meten met een opwarmende weerstand: Allicht is dit stukje bla over mijn thermische laserpowermeter interressant.

Op 10 maart 2006 01:56:34 schreef Freddy:
@ free_electron,
Dat is een fijne onpraktische oplossing. Er wordt niet gevraagt om het vermogen in een weerstand. Dus moet uitgaan van een willekeurige belasting. Dat kan bijvoorbeeld een PC zijn. Is jou voorstel misschien om de temperatuur van de PC te meten? Als er iets onnauwkeurig is, dan is dat die meetmethode wel.

Zo wordt het in de praktijk gedaan voor heel nauwkeurige metingen.
door middel van ene stroom en spanningsspiegel wordt een 'kopie' gemaakt van de aangelegde spanning en stroom

( stroom wordt meestal vertaald in een spanning door hem door een gekende beasting te sturen )

die boel wordt gedigitaliseerd en geintegreerd over tijd
klaar is kees
en meteen is met alles rekening gehouden : fazeverschil en al

Keithley en Hewlett Packard hebben toestellen die op dat princiepe werken
Rohde en Schwarz ook voor RF powermetingen ( de power wordt gemeten IN de lijn , dus niet in een dummy load ! )

tis een heel nauwkeurige voltmeter die via spiegels de spanning en stroom inlees.

zoek on NRVD bij R&S

sommige van die meetkoppen ( als ze RMS moeten meten ) werken op thermisch princiepe )

let wel : die toestellen zijn gene kattepis

@ free_elektron,
Waarom begin je opeens over stroomspiegels terwijl je quote op een opmerking over vermogensmetingen in ohmse belastingen doormiddel van temperatuurmetingen?

die boel wordt gedigitaliseerd en geintegreerd over tijd
klaar is kees
en meteen is met alles rekening gehouden : fazeverschil en al

Er kenmerkend voor jou posts: "pats, boem, klaar".
Ik mis minimaal één stap. Er zijn twee signalen. Eén die de spanning representeerd, en een tweede die de stroom representeerd. Wat daar mee te doen?

[Bericht gewijzigd door Freddy op zondag 12 maart 2006 00:25:23 ]

Op 12 maart 2006 00:23:35 schreef Freddy:
@ free_elektron,
Waarom begin je opeens over stroomspiegels terwijl je quote op een opmerking over vermogensmetingen in ohmse belastingen doormiddel van temperatuurmetingen?[...]Er kenmerkend voor jou posts: "pats, boem, klaar".
Ik mis minimaal één stap. Er zijn twee signalen. Eén die de spanning representeerd, en een tweede die de stroom representeerd. Wat daar mee te doen?

nu kan ik weer niet volgen

je kan het via temperatuurmeting doen in een gekende belasting.

je converteert de te meten grootheden (1x stroom en 1* spanning) naar een stroom ( door middel van 2 stroombronnen ) die je door een weerstand jaagt.
je meet de temperatuur van die weerstand ( rekening houdende met afstraalgedrag en vanalles , maar dat kan je wegcalibreren )

dat levert je het opgenomen vermogen. onafhankelijk van fase , frequentie en weet ik veel wat.

zo wordt het gedaan in echte powermeters

bon, dan is er oplossing twee
; je meet die spanning via een breedbandige opnemer ( je meet AC signalen, zo kan je ook weg met DC suporsitie of zuivere DC signalen ! )
je meet die stroom via een breedbandige stroomprobe. die levert je een spanning die recht evenredig is met de stroom golfvorm
die twee signalen digitaliseer je door middel van a/d convertoren zo snel je kan. ( hoe meer samples per seconde hoe beter )

al wat je nu moet doen is die twee getallen telkens vermenigvuldigen met elkaar.
dat geeft je vermogen per sample

en dan kan je de wiskunde er op los laten
piek piek , gemiddeld , rms , whatever je maar wilt

zo wordt het ook in de industrie gedaan

stroommeetkop , spanninsmeetkop en 2 analoge ingangen op een snelle meetkaart. de rest is history.

ook dit is onafhankelijk van fase, frequetie en weet ik vele wat, op voorwaarde dat je minstens 2x sneller sampelt dan de maximum frequentiecomponent in je signaal (nyquist weet je wel...)

en als je een digitale scoop hebt die multiply kan doen ist nog rapper.
je ziet dan direct de vermogengolfvorm.