SÜPS Stromverbrauch Überwachungs- und Protokollierungs System

Cassio

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29. Okt. 2008
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  1. BascomAVR
Hallo zusammen!

Der name SÜPS "Stromverbrauch Überwachungs- und Protokollierungs System" ist mir eben nur so spontan eingefallen und muss nicht beibehalten werden. ;)


Da Markus, Dino, Nico und ich Interesse an so einem System per Mikrocontroller haben dachte ich mir, ich eröffne einfach mal einen Projekte-Thread dafür.

Worum soll es hier gehen?

Ich kopiere mal einige Ideen aus dem Thread:
Umfrage: Wer hat Interesse an einem gemeinschaftlichen Projekt?
hier hinein.
Damit bleibt der Zusammenhang auch bestehen......


Im Zeitalter des Energiesparens könnte ich mir eine Energie-Verbrauchs-Messsystem im Schaltschrank für das Eigenheim vorstellen mittels dem man für jeden Raum den Energieverbracuth ermitteln, tracken, via USB ausgeben und mittels PC-Software erfassen und auswerten kann.
Schwerpunktthemen sind dabei sicherlich USB, Leistungserfassung für 230V~ Netzspannung, Datenbufferung und auswertung sowie skalierung der Sensoren und eine schöne kleine Menüsteuerung.

....

To be continued!



Diese Idee finde ich ganz gut.
Hier kann man z.B. sowas in Erfahrung bringen.

Gruß Nico



Hallo Nico!

Danke für den Link!

Das wäre ja auch eine Möglichkeit, die gespeicherten Daten via Intranet abfragen zu können.

Was mir nicht gefällt ist die benötigte Wandlerzange!
Das muss einfach kleiner ausfallen. Schließlich sollen mehrere Stromkreise überwacht werden und die Verteilungen bieten an den Abgangsdrähten meist nicht viel Platz!

Also ich bin auch für das Projekt! :)

Maaaarkuuuuus, mach doch mal den Anfang! ;)

Gruß,
Cassio



Hi Cassio,


Ich mach jetzt mal nen Anfang ... :D :D
Über sowas hab ich mir zuuuuufffääääääälllliiiigg auch schon Gedanken
gemacht :rolleyes: Und bei der Strommessung bin ich auf die Idee
gekommen, die Stromwandler selber zu bauen. Es gibt wunderbare
Ferritkerne, die bereits geteilt sind und die man zur Entstörung von Kabeln
im Computerbereich verwendet. Also diese Kunststoffummantelten
Halbschalen, die dann einfach zusammengeklippt werden. Wenn man
jetzt eine Halbschale sagen wir mal mit 100Wdg 0,2CuL oder so versieht
und das ganze um die 16qmm Zuleitung für zB L1 oder L2 oder L3 klippt
dann hat man einen wunderbaren galvanisch getrennten Stromwandler :D
Muß man das Signal nur noch mit ein paar OP-Verstärkern ATmega
kompatibel aufbereiten :D :D Aber wenn wir sowas bauen dann mit
Drehrichtungserkennung, Spannungsmessung, Erkennung von Spikes
und Halbwellenausfällen usw. :D :D Wenn dann richtig :rolleyes: :rolleyes:

Gruß
Dino



So, damit ist der Gedankenaustausch zum Projekt eröffnet! ;)

Gruß,
Cassio
 
Hallo !

So, nun möchte ich aber auch noch etwas persönlich hinzufügen...

@Dino:
Zum einen würde ich nicht die drei Eingangsphasen L1, L2, L3 überwachen wollen, sondern wirklich JEDEN einzelnen Sicherungsabgang!

Es würde keinen Sinn machen wenn ich nach einem Monat weiß, dass mein Verbraucher auf L1 und L3 scheibar zuviel unnötigen Strom ziehen. Dann muss man wieder anfangen und suchen. ;)

Was mir vorschwebt wäre eine Einrichtung die jeden einzelnen Sicherungsabgang protokolliert und das ganze Erfassungssystem sollte kaskadierbar sein.
So wäre die Grundeinheit z.B. für sechs bis acht Sicherungen.... die man dann mit der nächsten 6er (8er) Gruppe erweitern könnte.
Eine Signalleitung wird durch alle Erfassungsmodule hindurch geschleust und endet an der Kontrolleinheit.
Dort werden die Daten gespeichert und ggf. auch ein gewisser Abschnitt grafisch dargestellt.

Was mir Kopfzerbrechen macht.... und da wird uns Markus bestimmt weiterhelfen können..... sind zwei Dinge.
Wandler oder Stromshunt?
Die Auflösung bei der Erfassung.

Generell wäre ich für einen Stromshunt, der auch gesichert 16A verträgt!
Alles was darüber hinaus geht... z.B. 25A-35A Durchlauferhitzer und ähnliches können per Wandler erfasst werden. Allerdings sollten diese möglichst klein und troztdem nach den VDE-Vorschriften gefertigt sein.

Wie eben schon erwähnt, ist ein grafisches Display unabdingbar.... auch wenn das Modul ggf. per Intranet abgefragt werden kann.
Obendrein würde ich eine 3x4 Matrixtastatur ganz praktisch finden, damit man relativ einfach den aktuellen Zählerstand und die Preise/kWh mit eingeben kann.


Zum Programm hätte ich noch mehr Ideen, lasse es jetzt aber erst einmal gut sein. ;)

Die Schwierigkeit wird wohl das sichere, baulich kleine, aber genaue Erfassen des Stromes von 1mA bis 16A sein.


So, nun seid ihr dran. ;)

Grüße,
Cassio
 
Stromshunt und Wandler

Hi Cassio,

Was mir Kopfzerbrechen macht.... und da wird uns Markus bestimmt weiterhelfen können..... sind zwei Dinge.
Wandler oder Stromshunt?
Die Auflösung bei der Erfassung.

Generell wäre ich für einen Stromshunt, der auch gesichert 16A verträgt!
Alles was darüber hinaus geht... z.B. 25A-35A Durchlauferhitzer und ähnliches können per Wandler erfasst werden. Allerdings sollten diese möglichst klein und troztdem nach den VDE-Vorschriften gefertigt sein.
Ich würde alleine schon wegen der galvanischen Trennung auf einen
Stromwandler gehen, vor allem weil man dafür die existierende Verkabelung
nicht für die Strommessung auftrennen muß. Meine Stromzange zuhause fängt
bei 300mA Meßbereich an. Das sollte also bei entsprechender Kopplung und
vor allem bei Wechselstrom kein Problem sein.

Ich habe gestern mal mein Elektor-Archiv durchgepflügt und dabei ein
Wattmeter für Audio-Anwendungen gefunden, das einen Stromwandler
benutzt. Außerdem habe ich Schaltungen für Spike-Erkennung usw gefunden.
Die muß man nur noch etwas anpassen und ATmega.kompatibel machen.

Das schwierigste wird wohl sein, einen Ferritring zu finden, der für sowas
paßt und auch klippbar ist (also aus 2 Hälften besteht). Ich hab keine Lust
an den 16qmm rumzuwurschteln - obwohl das kein Problem wäre.

Und dann kommt noch die Justierung der Stromwandler, damit die Messung
auch stimmt.

Das was mir im Moment noch etwas Kopfzerbrechen mach ist die Spannungs
und Spikeerkennung in Sichtfeld des Energiesparens. Früher waren ein paar
Milliampere ziemlich normal. Aber wenn man das zusammenrechnet, dann
kommt da auch was zusammen. Außerdem ist die Halbwellenerkennung mit
Optokoppler für Ausfalls- und Drehrichtungserkennung in Sachen
Stromverbrauch auch ziemlich suboptimal. Das sollte man auch hochohmig
ankoppeln und dann irgendwie galvanisch getrennt den Meßwert
übertragen. Wenn man für die Spannungsmessung Mini-Trafos für die
Trennung benutzt bekommt man leider Phasenverschiebungen rein.
Das ist alles nicht ganz so einfach :stupido3:

Na mal sehen was meine Bibliothek da noch an Schaltungsschnippseln
zu bieten hat :D

Gruß
Dino
 
Hi Dino!

Da hast du gute Ansätze geliefert !

Ich weiß aber immer noch nicht, warum du an den 16mm² rumbasteln möchtest?
Bei meiner Version sind es ja nur die Abgangsdrähte der einzelnen Sicherungen.... also 1,5mm² , 2,5mm² und ggf. 6mm² !

Tja und ob du nun Ferritkerne um die Adern klappst, oder ein isolierten Shunt einbauen würdest spielt keine Rolle. Ohne fachlichen Nachweis darfst du beides nicht. ;)
Ein Laie darf an einer Elektroanlage eben nichts öffnen, wofür er ein Hilfmittel benötigt...... auch ein 2Cent-Stück ist ein Hilfmittel!
Ansonsten handelt er mutwillig und bei Gefahr sogar fahrlässig!
Das käme bei einem Unfall gar nicht gut und die Lebensversicherung, oder Berufsgenossenschaft muss gar nichts zahlen!

Nun aber zurück zum Thema! ;)
Eine galvanische Trennung wäre aber schon wünschenswert, das gebe ich zu!
Probleme würden dann aber wohl evtl. verformte oder angeschnittene Sinuskurven bereiten.

Die sichere Erfassung bleibt einfach das A und O an der Geschichte.... der Rest sind ja nur Rechenoperationen und grafische Ausgaben. ;)

Warten wir mal, was Markus noch für Ideen hat. Vor allem..... was den Messbereich angeht.
Bis 1A oder 2A sollten wir schon in 1mA oder 2mA Schritten rechnen..... sonst wird das zu ungenau.
Danach würde ich mit 0,1A Schritten weiter machen...... bis etwa 5A. Das wär zwar dann schon eine Differenz von gut 20W.... aber eben auch bei 1100W. ;)

Aber bei dem Prblem sind wir ja noch nicht unbedingt.......

Grübeln wir also weiter.

Gruß,
Cassio
 
Hallo,

ich erlaube mir hier auch eine Kopie aus anderem Thread.

Hallo Nico!

Danke für den Link!

Das wäre ja auch eine Möglichkeit, die gespeicherten Daten via Intranet abfragen zu können.

Was mir nicht gefällt ist die benötigte Wandlerzange!
Das muss einfach kleiner ausfallen. Schließlich sollen mehrere Stromkreise überwacht werden und die Verteilungen bieten an den Abgangsdrähten meist nicht viel Platz!

Also ich bin auch für das Projekt! :)

Maaaarkuuuuus, mach doch mal den Anfang! ;)

Gruß,
Cassio

Dafür gibt's z.B. bei Coilcraft wunderschöne Stromwandler.
Manche sind so klein, dass man die sogar in einer UP-Dose problemlos einbauen könnte.

Edit: Damit muss man nicht an dem 230v-Netz fummeln :eek: und ist davon galvanisch getrennt.
Was meint ihr, wäre sowas dafür geeignet, oder? :D
 
Hallo Nico!

Da warst du schneller als ich... ;)

Ich wollte deinen anderen Beitrag gerade hierüber verschieben... aber nun hast du schon einen Neuen geschrieben. :)


Deinen Link kann ich folgen, aber die Homepage baut sich leider bei mir nicht auf. :mad:
Ich versuche es später noch mal....

Die Wandler sehen aber ganz passabel aus. Allerdings wäre eine Bauform die in die Verteilerdose passt immer noch mächtig groß.

Hm, mal sehen....

Gruß,
Cassio
 
Stromwandler

Hi Nico,

Manche sind so klein, dass man die sogar in einer UP-Dose problemlos einbauen könnte.

Edit: Damit muss man nicht an der 230v-Netz fummeln :eek: und ist davon galvanisch getrennt.
Was mein ihr, wäre sowas dafür geeignet, oder? :D
Das ist genau das, was man auch selber bauen kann ;) Nix anderes als ein
Ferrit-Kern, der mit Draht umwickelt ist. Man könnte theoretisch auch
Ferrit-Drosseln dafür verwenden ...
(Reichelt: FED 80µ - Funk-Entstördrossel, 40 Windungen, 80µ)
einfach in der Mitte den L1 durchschhieben und man hat nen Stromwandler.

Wegen dem Ferritkern ist der Übertrager dann auch relativ breitbandig. Das
größte Problem ist die Umwandlung in einen Effektivwert :D

Die Teile findest Du auch in Schaltnetzteilen zur Strommessung beim Wandler.

Gruß
dino
 
Es gibt aber auch Hall-ICs unter denen man nur eine Leiterbahn mit dem zu messenden Strom durführen muss: Siehe Anhang.
Ich denke aber dass man das für jede Strommessplatine extra eichen müsste.

Bezüglich der Dimensionierung eines Stromwandlers oder Shunts kann ich euch nichts neues sagen.
Man braucht aber nur ein billiges Asia-Netzteil mit nur einer Diode als Gleichrichter, und schon hat man einen Gleichanteil drinnen.
Wie will man den mit einem Stromwandler messen?(Ich weiß, es war euch vorher schon klar)

Bezüglich potentialfrei messen: Mit Optokopplern kann man mit entsprechend viel Schaltungsaufwand auch analoge Signale verzerrungsfrei übertragen.

Bezüglich Ethernet: Das NGW100 bietet sich für die Aufgabe nahezu an.

Edit: Ich hab doch niemanden beleidigt?:flowers:
 

Anhänge

  • ei07_03_050.pdf
    91,8 KB · Aufrufe: 138
Hallo Nomis!

Danke für das Datenblatt!

Ich habe zwar nur kurzeitig an Hall-Sensoren gedacht, aber das Ding klingt interessant.

Das Datenblatt habe ich zwar eben nur überflogen, aber liest sich wirklich brauchbar. :)


Das Problem wird dann wohl eher die Abnahme von 100.000 Stück zu 1 Euro sein ! ;)


Gruß,
Cassio
 
Hallo ,

Bezüglich potentialfrei messen: Mit Optokopplern kann man mit entsprechend viel Schaltungsaufwand auch analoge Signale verzerrungsfrei übertragen.
Dafür gibt es extra Optokoppler, für analoge Übertragungen. Die haben einen
Rückkopplungszweig mit drin. Ich glaube die hießen IL-300 oder so. Da hab ich
zuhause noch ein paar von rumliegen.

Edit: Ich hab doch niemanden beleidigt?:flowers:
:confused: :confused: Hä? Wen den ? Wer den ?
:flowers: :flowers: :flowers: :flowers: :flowers: :flowers:

Gruß
dino
 
Hallo ,


Dafür gibt es extra Optokoppler, für analoge Übertragungen. Die haben einen
Rückkopplungszweig mit drin. Ich glaube die hießen IL-300 oder so. Da hab ich
zuhause noch ein paar von rumliegen.
Oh! Noch besser. Das heißt natürlich auch ohne viel Schaltungsaufwand. Hab sowas mal im Labor mit einem Schulkolegen aufgebaut. Mit Wald und Wiesen-Optokopplern vesteht sich, sonst würde man dabei nichts lernen. Darum hab ich mich nicht weiter darüber informiert was fertige Bauteile angeht.
 
Il300

Hallo,

Das heißt natürlich auch ohne viel Schaltungsaufwand. Hab sowas mal im Labor mit einem Schulkolegen aufgebaut.
Naja ohne großen Aufwand ??
IL300.gif
Zwei Optokoppler braucht man aber trotzdem noch. Der IL300 von Vishay
arbeitet ähnlich wie eine Laserdiode. Die haben für die Leistunngsregelung
ja auch eine Photodiode mit drin. Das Prinzip wird hier auch verwendet um
die Ausgangsleistung der LED zu steuern.

Aber das ich mich noch an die Typenbezeichnung erinnern konnte ??
:cool: :cool: :cool: :cool: Wau !! Hätte ich nicht gedacht, das die sogar
noch gestimmt hat :rolleyes: :rolleyes:

Achja ... Bei Reichelt 2,45 eur

Gruß
Dino
 
Aha! Das heißt natürlich mit mehr Schaltungsaufwand als ich dachte. :rolleyes:
Wie gesagt, kenn ich nur Wald und Wiesen Optokoppler(und kannte daher deine Schaltung nicht). Es fällt mir schwer über diese "IL-300" zu sagen, ob sie für diesen Zweck geeignet sind.

Denkst du sie sind geeignet?
 
Hi ,

Es fällt mir schwer über diese "IL-300" zu sagen, ob sie für diesen Zweck geeignet sind.

Denkst du sie sind geeignet?
Für Meßzwecke würde ich die nicht verwenden. Für Audioübertragungen usw
sind die aber ok. Also 8-Bit AD-Wandler kann man guten Gewissens noch
anschließen. Aber wenn es auf exakte Werte und 10Bit-Wandlung ankommt
würde ich mir was anderes überlegen :D

Da könnte man z.B. nen I2C AD-Wandler mit 10Bit verwenden und den
Bus dann über Optokoppler (z.B. 6N139 High-Speed Koppler) trennen.

Gruß
Dino
 
Na das geht ja hier schnell...

SÜPS weckt das Forum zum Leben! :D

Es gibt sehr viele Möglichkeiten den Strom zu messen aber ich persönlich würde von Anfang an auf eine 100% Sicherheit angehen und auf keinen Fall Sensoren verwenden die doch in die Stromleitung integriert sind.
Deshalb die Idee von "dino03" mit einer Spule finde ich am sichersten und relativ einfach zu verwirklichen.
Damit müsste man erstmal ein paar Tests machen, wir brauchen ja gute Auflösung damit man auch in kleineren Bereichen messen könnte.
Die käuflichen Energie-Steckdosen-Messgeräte messen bereits ab 10mA.
 
Hab mich auch mal ein bissle Schlau gemacht und fand folgendes:
- siehe Datenblätter im Anhang -

Hmmm, vielleicht noch ein bissle teuer. Da soll ein Sensor bis zu 70 EUR :eek: kosten.

Aber ich such weiter und ich glaub daheim habe ich noch was rumliegen was passen könnte ..... to be continued .....

Markus
 

Anhänge

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Ich habe mich auch bisschen umgesehen.
Interessant sind die Talema-Wandler mit ca. 100mV/A
Bei Schukat gibt es den ASM10 für 1,35Euro/bei 5Stück Abnahme; bei ab 25 Stück, was schnell erreicht wäre, sind dann 1,01€. Die sind aber leider zur Zeit nicht lieferbar.
Was mich bisschen irritiert ist bei vielen Modellen auch von anderen Herstellen der Lochdurchmesser von ca. 10mm. Man könnte die Leitung mit etwas Kunststoff/Gummi zentrisch fixieren, aber spielt in unserem Fall so eine Spalte zwischen dem Kern und der Leitung eine wichtige Rolle? Ich meine es kann sein, dass wir dadurch weniger Spannung induzieren können?
 

Anhänge

  • Talema_Stromwandler.pdf
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Hallo alle,

Das was ich meine ist so etwas ...
Ferritring 10
Da kann man auf eine Halbschale eine Spule aufbringen und das Ganze dann
ohne rumgeschraube einfach um das Kabel klippsen. Erledigt. :D :D

Das gibt es mit 3,5 , 5 , 6,5 , 7,5 , 9 , 10 , 13mm Innendurchmesser

Das sollte einen EinsA Stromwandler geben. Einfach mal testen :D :D

Dann geht ein abgeschirmtes 2adriges Kabel zum Meßverstärker und von da
geht es in den ATmega.

Gruß
Dino
 
Also Leute,

ich wäre da auch mit dabei. Allerdings würde ich noch einige Anforderungen stellen. Die Ganze Sache soll auch für eine Solaranlage tauglich sein. Nein nicht für die Gleichspannungsseite, sondern für die Wechselspannungsseite. So könnte ich effektiv meine Stromerzeugung in Rechnung bringen mit meinem Stromverbrauch. Dann noch die Preise für die eingespeiste kWh und den Preis für die entnommene kWh in den Prozessor eingeben und schon habe ich eine effektive Energiebilanz :cool:

Ich würde das Projekt in 2 Teilbereiche aufspalten. Einmal den analogen Meßteil mit Stromsensoren und Slave-Prozessor(en), der meinetwegen über Funk die Daten an eine Master-Station mit großem Grafikdisplay überträgt. Internetübertragung spielt für mich eine eher untergeordnete Rolle, dafür aber umso mehr die Auswertung am PC. Alle Betriebsdaten sollten ebenfalls auf dem Display einsehbar sein. Das Ganze sollte sich natürlich in Sensorenbaugruppen erweitern lassen.

Und bitte, spart nicht an den Stromsensoren. Die dürfen ruhig ein bißchen kosten. Dafür erwarte ich aber eine sehr hohe Empfindlichkeit (im mA-Bereich) und eine super Linearität. Und schnell sollten sie auch sein. Ich möchte jetzt keine Spikerekennung machen, aber wenn ein Verbraucher mal in einer Sekunde mehr Strom zieht, sollte ich das mitbekommen.

Bezüglich GLDC mit 240x128 Pixeln und Funkübertragung habe ich ja einige Erfahrung. Eventuell wären vielleicht mehrere Display oder eine schöne Menueführung sinnvoll. Ein Touchscreen wäre der Hammer !

Das Ganze in einem super Gehäuse, das Dirk fräst *fg* :D


Ähhh Dino,

wie soll das funktionieren mit der Spule auf einem Halbring ? Die Spule muß schon ganz rum gehen.

Thomas
 
Hallo alle,

Das was ich meine ist so etwas ...
Ferritring 10
Da kann man auf eine Halbschale eine Spule aufbringen und das Ganze dann
ohne rumgeschraube einfach um das Kabel klippsen. Erledigt. :D :D

Das gibt es mit 3,5 , 5 , 6,5 , 7,5 , 9 , 10 , 13mm Innendurchmesser

Das sollte einen EinsA Stromwandler geben. Einfach mal testen :D :D

Dann geht ein abgeschirmtes 2adriges Kabel zum Meßverstärker und von da
geht es in den ATmega.

Gruß
Dino

Was kosten denn diese Dinge? Ich meine wenn wir die unter 1€ inkl. Spule bekommen wäre es sinnvoll.
Ich habe ein paar Stück zu Hause, werde dann am WE auspobieren.
 

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