Netzspannung/Strom messen

[ferdimh]

Die Ursache des krummen Stroms dürfte eher teilweise Sättigung sein. So ne Induktivität ist erstmal ein Tiefpass, damit wird die Kurve an und für sich erstmal glatter. Allerdings sieht die Kurve generell ungefähr so aus wie die Stromaufnahme eines Trafos halt aussieht.

[Fritzler]

Ja, das kanns auch sein, ich guck mir so selten Stromverläufe über Trafos an.
Also bis jetzt!

Hmpf, die Nulldurchgangserkennung zum Berechnen der Phasenverschiebung hat ein ADC Rauschproblem.
Da wird der Nulldurchgang mal zu früh erkannt und er zeigt mir nicht +16deg an, sondern zB nur +5.
Auch ein Moving Average mit 16 Elementen bringt nur wenig Besserung, bai 128 Elemnten auch nicht (aber dann brauchts zu viel Rechenleistung).
Ich messe aber auch grade 100mA im 5A Stromwandlerbereich, der beste Worstcase zum Unter Kontrolle bringen also.

Da muss ich mir noch was überlegen.

[ferdimh]

Wenn man es ordentlich machen würde, würde man alle Werte nehmen, und eine 1-Punkt-Fouriertransformation machen:
Multiplizieren mit 50Hz-Sinus, Aufaddieren.
Multiplizieren mit 50Hz-Cosinus, Aufaddieren.
Der Arkustangens aus beiden Werten ergibt die Phase (den Quadranten muss man vorher ausknobeln - oder in C atan2 benutzen).
Ich fürchte aber, dass dafür die Rechenleistung nicht reicht.

Die Nulldurchgangserkennung für die Phase scheitert auch bei stark verzerrten Strömen...

[Fritzler]

Stark verzerrte Ströme solls ja auch erkennen, eigentlich.
Oder meinste so stark verzerrt, dass es mehr als 2 Nullstellen gibt ?
PHI soll eh nur zum nett draufgucken sein, der PowerFaktor ist wichtiger.
Die Frequenzerkennung ist wegen dem gleichen Problem auch total kaputt.
50,5Hz? janeiskla, dann wär hier schon dunkel. (schwankt von 49,94Hz bis 50,50Hz).
Ein Sample Unterschied sind bereits 0,02Hz Unterschied.

P, Q, S, PF, IRMS, URMS sind aber nicht betroffen, die werden alle ordentlich durch Integration ausgeknobelt wodurch jeder Mist auf dem Sinus mitgerechnet wird.
Wegen diesen Werten hab ich das Teil ja auch gebaut. Alles Andere is zum Spielen.

Also für FFTs gibts von ST ne AppNote mit Rechenzeitwerten für 64/1024 Punkte.
https://www.st.com/resource/en/applicat ... 273990.pdf
Das wär garnicht mal sooooo langsam.
Für dem STM32F205 (M3 ohne FPU) sins 1,7ms für 1024p auf 120MHz. (auf -O3)
Da eh geplant ist die CPU noch gegen einen F405 zu tauschen könnte das noch runter gehen auf 0,8ms.
Aber ansonsten ist es auch möglich die ADC Rohdaten per USB an den PC zu schicken, der hat dann genug Power für alle Schweinereien.

Zudem muss ich eh ne FFT machen, ich will ja die Anteile an Oberwellen als Balkendiagramm anzeigen können.
Villeicht fällt dein Vorschlag dann nebenbei ab.

[ferdimh]

Wenns noch um die Frequenzmessung geht, kann man auch eine PLL basteln
Genauso wie es in Hardware wäre, "Oszillator" (also cos omega t) mal Signal, GLÄTTEN, integrieren, Oszillator nachstimmen. Der Sinus zu dem erzeugten Cosinus ist dann auch immer genau in Phase mit der Quelle.

[Fritzler]

FFT läuft!
Aber ein Problem gibts: 125kS/s und 1024p FFT heißt: 122Hz pro bin. -> doof
eine 2048er wären immernoch 60Hz/bin
Also bräucht ich ne 4096er, für die hab ich aber weder genug samples noch genug Rechenleistung, meh.
Das bleibt also dem PC Programm vorenthalten.

1024er Ausgabe für U:

[ferdimh]

Oder du muss halt erst runtersamplen. Ich denke, dass man mit 16kS/s in der FFT schon gut hinkäme. Wirklich gut wirds aber erst, wenn die Samplerate so gewählt ist, dass Bins im 50 Hz-Raster rauskommen.

[Fritzler]

Also 12,8kS/s und 256er FFT -> genau 50Hz bins.
Spart Rechenleistung und umkopieren muss ich eh.
Ein ordentliches resampling könnt man noch machen, aber erstmal muss ein jumpover reichen zum Testen.

Code: Alles auswählen

jumpover = (samplenum*100)/FFT_SIZE;
		for (i = 0; i < FFT_SIZE; i++){
			uint16_t j = 2*((i*jumpover)/100);
			fft_in[i] = samplebuf[j];
		}
		
		
		arm_rfft_q15(&fft_inst, (q15_t*)fft_in, (q15_t*)fft_out);
		//arm_abs_q15((q15_t*)fft_out, (q15_t*)fft_out, FFT_SIZE*2);

Jetzt grübel ich aber etwas über den Output, der ist irgendwie nicht so wirklich dokumentiert.
Wie in Matlab ist er jedenfalls nicht.

Die Ausgabe ist doppelt so groß wie die Eingabe.
Das kenn ich eigentlich andersrum, weil mehr Frequenzen als samplerate/2 kannste ja nicht ausrechnen in der FFT.
So, dann ist die obere Hälfte der Ausgabe eh das konjugierte, ignorieren wirs.
Jetzt könnt man meinen, dass ich interleaved real und complex bekomme, die RFFT ruft intern die CFFT auf.
Aber hier sagense is alles complexx bis auf [0] und [FFT_SIZE].
Scheit nach dem Link aber nicht so zu sein:
https://siliconlabs.github.io/Gecko_SDK ... _fast.html

Die 50Hz sind aber wohl ziemlich eindeutig in index 3 des Ausgangsarrays:
(die abs Funktion hab ich mal auskommentiert)


Ich such mal weiter nach ner Antwort wie das Ausgangsarray codiert ist.

[Fritzler]

Ich bin jetz einfach mal davon ausgegangen, dass die Ausgabe wie bei der CFFT ist.
real[0], im[0], real[1], im[1], etc
Also mal den Betrag der Komplexen Zahl gebildet und das Ergebnis sieht jetzt recht sinnvoll aus:


Ganz schön Oberwellig die Spannung, aber bei der plattegeklopften Signalform kein Wunder.

edit:
Mal noch mit der OSzi FFT verglichen.
Sieht so weit gut aus, jede zweite Oberwelle trägt zum Signal bei.
Selbst, dass die Oberwelle 15 nochmal stärker ist ist zu erkennen.

[Fritzler]

Da ich jetzt nur 2 mal ne 64er FFT in 16Bit mache geht das sogar richtig flott!

Dieser Graph ist der ausgelesene Wert der Samples.
Wenn der ADC fertig ist habe ich 2780 Samples (falls die Frequenz auf 45Hz runtergeht).
Der Berechnungsthread erkennt dann, dass der Nulldurchgang schon früher kommt und begrenzt die samples auf 2500.
Daran ist zu erkenne wann der Berechnungsthread einen neuen ADC Samplesatz bekommt.

Das ist alle 60ms, also jede dritte Vollwelle wird ausgewertet.
-> Da ist noch etwas Rechenleisung über zum verbraten

Ich sollte aber dem Rechenfred mal ne niedriegerere Prio geben im RTOS, sonst wird die GUI langsam.

Die THD kommen mir aber etwas hoch vor?
(man sieht auch wie PHI grade sehr unbrauchbar ist)

Mit dem Oszi kann ichs leider nicht gegenmessen das kann kein THD.

Aber gegenrechnen kann mans, denn:
PF = 1/sqrt(1+THD^2)
Um den PF von 0,87 zu haben darf der ITHD nur bei 60% liegen.

Die THD berechne ich indem ich die Amplituden der FFT bins>1 mit sich quadriere dann addiere und die Wurzel ziehe.
Das dann eben durch bin[1].

Code: Alles auswählen

// UTHD
		calc_temp64u = 0;
		for (i = 2; i < FFT_SIZE/2; i++){
			calc_temp64u += fft_magn_u[i]*fft_magn_u[i];
		}
		calc_temp32u = isqrt64(calc_temp64u)*1000000; // % and millis
		measures.uthd = calc_temp32u/fft_magn_u[1];

Die ganzen THD Formeln wollen aber U/I RMS.
Jetzt könnte ich natürlich den URMS Wert nehmen und mit der Amplitude des passenden bins Multiplizieren, aber das lässt sich ja per Potenzgesetz rausziehen.
Am Ende gehts bei THD eh nur um die Verhältnisse:


[ ] Ja
[ ] Nein
[ ] villeicht
[ ] Denkfehler
[ ] MEHR KAFFEE!

[E_Tobi]

Wenn der ADC fertig ist habe ich 2780 Samples (falls die Frequenz auf 45Hz runtergeht).
Der Berechnungsthread erkennt dann, dass der Nulldurchgang schon früher kommt und begrenzt die samples auf 2500.

Wenn du eine Nulldurchgangserkennung in Hardware hast könntest du "den Spieß umdrehen".
Einen Timer nehmen, den laufen lassen der den ADC triggert, mitzählen wie oft er überläuft bis der nächste Nulldurchgang kommt und dann nachstellen bis du genau deine gewünschte Anzahl von Samples zwischen zwei Nulldurchgängen hast. Die Netzfrequenz steht dann im Moduloregister. Zusätzlich kannst du das ganze filtern um Ausreißer in der Messung oder auf der Netzspannung wegzubekommen.

[ferdimh]

Ich glaube, in deiner THD-Berechnung ist irgendwo Mist versteckt.
Aus deinen Rohdaten:

Code: Alles auswählen

sqrt(64^2+121^2+44^2+22^2+8^2+9^2+15^2)/4307
.03406566597043377310

Und 3,4% THD glaube ich sofort.
Hast du evtl die ganz hohen Bins, die ein Spiegel der ersten Bins sind, mitgezählt?

PF = 1/sqrt(1+THD^2)

Das gilt aber, wenn überhaupt, nur für "keine Phasenverschieben", oder?
Denn ich kann dir mit einem Kondensator eine THD von 0 bauen (wenn das Netz sinusförmig wäre), der PF wäre aber auch Null...

[Fritzler]

Ja der Displacemementfaktor = cosphi fehlt da noch als Multiplikator.
Der ist bei echten phi von 16°= 0,96 -> der reist das Ruder auch nicht um.

Da ich nur bis FFT_SIZE/2 gehe gucke ich mir nur die erste Hälfte an, also die konjugierten zähle ich nicht dazu.
(FFT_SIZE = 64)
"fft_magn_x" enthält die auch garnicht mehr.

ARG! ICH SEHES!!!
Die Codezeile mit "// % and millis"
Das muss dann *100_000 sein und nicht *1000_000
ich weis wieso ich Magic Numbers nicht mag...

Macht dann 3,5% UTHD und 8% ITHD

@E_Tobi:
Ja die Hardwareerkännung hätte man villeicht einbauen sollen.
Den ADC kann ich aber nicht triggern, der hängt am SPI und hat sein eigenen Taktgeber.
Triggern wäre zu ersetzen durch "speichere erst die samples ab wenn der Nulldurchgang IRQ kam und das bis zum nächsten"
Für den Stromnulldurchgang bräuchts dann auch noch ne Hardwareerkennung.

[Chefbastler]

Mal so als Nebenfrage. Was hast du da als GUI lib und als Hardwaretreiber zum Display genomen?

[Fritzler]

Lib was?
Sowas gibts?

Da ich mich mit dem Display etwas in die Nesseln gesetzt habe musste die GUI selbergebaut werden.
Ich dachte: 240x240px zu 8Bit Farben reichen, macht 57k.
Ja nix is das Display will 16Bit Farben, macht 114k.
Etwas blöd wenn man nur 128k hat .
Daher muss die GUI mit Teilframebuffern umgehen können (240x40 hab ich genommen).
(Nicht immer Dinge annehmen, sondern ins DB gucken)

Dadurch vielen schonmal viele GUI Libs weg.
Die hier funzt mit Teilbuffern und auch ganz ohne (Buffer im Display selber), aber ist dann zu viel auf Touch gebaut.
-> https://littlevgl.com/

Man baut sich eben grundlegene Dinge zum Zeichnen selber (Striche, Boxen, Schrift, Iconkopierer) und aus denen baut man sich dann "Widgets" (Anzeigebox, Diagramme, Textselektor).

Den Treiber für den LCD Controller zu schreiben is nu auch nich sonderlich schwer, paar SPI Kommandos aus dem DB bauen und das Ding läuft.
Es ist ein st7789 im 4 Line SPI Mode.
Vor allem gebe ich meinen Libs gerne Callbacks für den HW Zugriff, damit die Lib von der SPI HW nix wissen muss:

Code: Alles auswählen

void st7789spi_RAMWR(struct st7789spicallbacks *ctx, const uint8_t *buf, uint32_t bufsize){

	st7789spi_singlecommand(ctx, COMMAND, 0x2C);
	
	ctx->ncs(0);
	ctx->dc(DATA);
	ctx->write(bufsize, (uint8_t*)buf);
	ctx->ncs(1);
}

Bei meinen Projekten verwaltet ein HAL die Hardware und der Devicetreiber klebt da nur dranne.
(Ein echter HAL und nich was ST da so als HAL bezeichnet!, die Elast zog so sehr schnell von AVR auf ARM um )
Also der HAL macht zB den SPI+GPIO Init und ruft dann die Devicetreiber auf welche mit den (vom HAL) bereitgestellten Callbacks auf dem SPI rumtrommelt.
Sieht dann so aus:

Code: Alles auswählen

// SPI Init
	spi_init_master(
		DISP_SPI, 	// SPI Base
		0, 			// LSB first = 1
		BR_DIV4,	// CLK div -> 60MHz/4 = 15MHz 
		0,			// CPOL
		0,			// CPHA
		SPI_8BIT);
	
	// DMA CLK
	rcc_enable_clock(RCC_DMA1);
	rcc_enable_clock(RCC_DMA2);
	
	// device descriptor init
	displayspi.ncs = display_ncs;
	displayspi.dc = display_dc;
	displayspi.write = display_write;
	displayspi.read = display_read;
	
	// sw reset
	st7789spi_SWRESET(&displayspi);
	sleep_ms(10);
	
	// display on
	st7789spi_SLPOUT(&displayspi);
	sleep_ms(10);
	st7789spi_DISPON(&displayspi);
	st7789spi_NORON(&displayspi);
	st7789spi_INVON(&displayspi);
	
	// Displaygröße
	st7789spi_CASET(&displayspi, 0, 239);
	st7789spi_RASET(&displayspi, 0, 239);
	
	// 16bit RGB
	st7789spi_COLMOD(&displayspi, st7789_col16bit);

Der HAL abstrahiert dann auch nach oben weg: send mal den Buffer raus hier:

Code: Alles auswählen

void display_sendout(struct gui_buf *buf){

	if (dma_check_active(DISP_SPI_DMA)){
		/* dma is busy with last one */
		return;
	}

	if (0 == buf->ystart){
		st7789spi_RAMWR_commandonly(&displayspi);
	}else{
		st7789spi_RAMWRC_commandonly(&displayspi);
	}
	
	display_ncs(0);
	
	int err = spi_dmamode(
		DISP_SPI, 					// Welcher SPI
		(uint8_t*)buf->buf, 		// SPI Sendebuffer
		NULL,						// SPI Empfangsbuffer
		DISP_SPI_DMA,				// DMA Sendestream
		0,							// DMA Empfangsstream
		(buf->ysize*buf->xsize*2),	// Anzahl der zu übertragenden Daten
		SPI_8BIT,					// Bitbreite auf dem SPI
		callb_dma_spi_int, 			// IRQ Handler DMA
		NULL, 						// IRQ Handler DMA Daten
		callb_dma_spi_irq_spi_err,	// IRQ Handler SPI Err
		NULL						// IRQ Handler SPI Err Daten
	);
	
	if (err){
		display_ncs(1);
	}
}

[Fritzler]

So ich kam nochmal kurz dazu das Phasenproblem anzugucken.
Es ist gelöst, er ist manchmal um 1 versetzt den verschachtelten (U1,I1,U2,I2) Buffer durchgegangen.
Dann hat er die Nullstelle der Spannung gefunden.

[Fritzler]

Jetzt mal wieder Bilder Statt Code/Probleme

Trendchart läuft, da muss ich mir aber noch ein paar sinnvolle skalierungen einfallen lassen mit man nicht nur Schnee auf dem Bildschirm hat.
Die beiden eingestellten Werte oben in den Boxen werden als grafischer Verlauf angezeigt, die Zeit/Fenster ist einstellbar, die Skalierung erstmal noch nicht.
Über/Unter dem Verlauf sind die max. und min. Werte des sichtbaren Verlaufs.
Wie man sieht ist das sehr wenig Abstand zwischen min/max, daher nur ein Strich und etwas grüner Schnee

Gibts denn Ideen und Anregungen dazu?

Ansonsten ist der Zahlenbildschirm jetzt schon ganz gut bestückt und es kann viel ausgewählt werden:


Wenn einem das zu viel ist oder die Schrift zu klein, dann gibts das jetzt auch in größer:

[Fritzler]

Irgendwie ist das hier etwas eingeschlafen.

Nachdem die grundlegende Softwarearchitektur steht und auch schon an kleinen Spannungen rummisst will ich jetzt ans Netz!
Aber dafür bau ich vorher das Gehäuse fertig um mich nicht zu grillen.

Da es keine Aluplatten mit 80x150 und 80x80 (mm) zu kaufen gibt, wird das Gehäuse wohl ein 80x80 Alu Quadrahtrohr werden.
Als Rückplatte nehme ich 80mm Alustreifen, dann muss ich nur eine Seite sägen

https://www.ebay.de/itm/Aluminium-Vierk ... 70eb965442
https://www.ebay.de/itm/Aluminiumblech- ... 70eb9534e2

Der Modbuskern ist ja schon lange bei der E-Last in Betrieb, also ist der auch schnell auf andere Register umgebaut.

Oh Wunder, dann können auch schon die ersten AC/DC Messungen stattfinden!

[Fritzler]

Hmmm!
Also laut Berechnung auf dem Papier wären da noch 5mm Platz gewesen, aber das passt wirklich auf den mm rein
Da die obere Platine auch 230V führt kommt da wohl noch son Isolierplaste aus nem alten PC NT reingeklebt.



Das Paket hat nen Bauch wie der Besteller:


Immerwieder übel, dass Alu bestellen billiger is als in Baumarkt zu kaufen.
Mal abgesehen davon, dass der Baumarkt eh kein 80x80mm Aluquadrahtrohr gehabt hätte.

Das Beste immer zum Schluss:
Ich hab mal mit unserem (zer)Prüfingeneur auf Arbeit gesprochen.
Wir haben ein "Netzsimulator", der stellt einem Netzspannung bereit wie mans haben will mit Phasenschiebung und Allem anderen SchniggSchnagg.
Dazu dann noch ein Wattmeter was selber auch das messen kann was ich geplant habe.
Uuuuund! Ich darf mein gerät damit Kalibrieren bzw die Funktionalität überprüfen.
Geil oder?

[Fritzler]

Die Rückseite wäre dann fertig:



Was wäre eigentlich eine sinnvolle Länge der Anschlussleitung?
1m/1,5m/2m ?

[RMK]

2m. zu lang kannst aufrollen, zu kurz is blöd.

nimm halt ein (hochflexibles) Gummikabel oder so...

[Fritzler]

Bäh! Gummikabel stinkt dann doch zu sehr für die Bude.
Dass es PUR Kabel werden soll steht schon längst fest.
Das Anschlusskabel vom 60A NT des LED Panel Displays war mir zu lang.
Daher wollt ich von dem was abzwacken, eine Messung ergabn 3,2m, also 1,6m abgezwackt.
1,5m für auß0en und 10cm für die Innenverkabelung (Stecker war ja schon dranne).

Vorm reinschieben und ansaften der Elektronik wurde diese nochmal zusätzlich isoliert.
Schließlich sind auf beiden Platinen Netzspannung zu finden.


Dann noch 12 Windungen CuL auf den Stromwandler gewickelt für den 1A Bereich.


Rückplatte verkabelt und geguckt ob nichts aneckt:


Das da:


Muss jetz hier rein:


So einschalten am Trenntrafo uuund, kein Knall, das LCD zeigt einen Netzsinus an

[Fritzler]

Der Gerät bei der Arbeit:
https://www.youtube.com/watch?v=LI8SM7LIwBw

Irgendwie rauscht mir der Stromsensor viel zu sehr.
Im Idle ohne Last ist das richtig fies.

Jedenfalls hier mal die Leistungsaufnahme eines Makita Akkuladers.
Interessant ist auch der Graph der Stromaufnahme, sind PFC nicht ab 75W Pflicht?

Beim Projekt hat mich dann noch Reichelts letzte Rache eingeholt.
Das Projekt wurde schon geplant und Teile eingekauft als ich noch bei Reichelt bestellte.
Die 2 schmalen Relais waren instant im *rsch!
Reichelt verteuert die guten Relais (Omron/Fujitsu/Finder) immer mehr und nimmt imemr mehr Chinaware rein.
Daher hatte ich son HF irgendwas genommen, das GAB ES auch mal als Omron.
Nur diese Bauform passte noch auf die Platine und hielt die Isolationsabstände ein.
https://www.reichelt.de/miniatur-leistu ... 5.html?r=1
Dieses Relais hat beim testen nie mehr als 1A ohmisch gesehen und ist bereits festgebacken!
Relais Nummer zwei schaltet total langsam ab (nicht die paar ms aus dem DB).
Nimmste Strom vom Relais brauchts etwas unter 1sek bis man das KLICK hört.

-> Bekräftigt mich imemr mehr dort nicht mehr zu kaufen.
Mit anderen Chinarelais hatte ich bisher nicht so schlechte Erfahrung.

Also erstmal eine Relaisturm aus der Grabbelkiste reinlöten um weitermachen zu können:


Die Omron Variante des Relais ist im Mouser Warenkorb, aber bis zu einer Bestellung dauerts noch etwas.

[Chemnitzsurfer]

Musst aber aufpassen, die 10A oder so die so ein Relais kann, gelten oft nur bei cos phi 1.
Wir hatten au Arbei Relais von Phoenix Contact, die waren mit 16A angegeben und sind bei <6A (Heizungspumpen,Lüftungsklappen und ähnliches die über eine Gebäudesteuerung geschaltet werden) nach kurzer Zeit verschweißt. Mit den 16A Finder Relais scheint das nicht mehr zu passieren.

[Fritzler]

Daher hab ich ja "ohmisch" direkt hingeschrieben

[ferdimh]

Jedenfalls hier mal die Leistungsaufnahme eines Makita Akkuladers.
Interessant ist auch der Graph der Stromaufnahme, sind PFC nicht ab 75W Pflicht?

Nur, wenn das auch die entsprechende Produktnorm fordert. Für IT-Equipment ist das m.W. der Fall, für Multimedia kam es später. Beim Rest weiß ich es nicht. Wenn es sich hier um ISM-Geräte handeln sollte (könnte man durchaus argumentieren), gelten m.W. keine Oberwellengrenzwerte und Störspannung wird auch erst ab 150 kHz gemessen.
Selbst wenn es einen wirksamen Grenzwert gäbe ist fraglich ob,
a) es jemandem auffällt,
b) die gegebene Kurvenform nicht evtl doch gerade noch die Oberwellengrenzwerte einhält. Wenn man den Siebelko etwas sportlicher auslegt, kommt man da manchmal trotzdem geradeso in die Grenzwerte rein.
c) die Norm ausreichend strikt ist, dass man da nicht tricksen konnte, dass ein Akku geladen wird, der so ausgelutscht ist, dass nicht mehr als 75W reingehen. Entsprechende "Optimierungen" sind nun nicht gerade unbekannt.

[Fritzler]

Irgendsowas wirds natürlich sein.
Vllt fällts auch unter "Baumaschinen" und denn geht eh alles

Interessant ist auch, dass der Strom dann nochmal steigt (über 5A_peak) und mein Messgerät daher in den 15A Bereich schalten muss.
Also der geht auf 4,5Apeak und geht dann langsam hoch bis 5,5Apeak.
In IRMS sieht man davon natürlich nicht viel.

Das große Relais stört beim Abschalten noch manchmal den ADC.
Dessen Ausgabe verrutscht dann um ein paar Bits, da muss ich nochmal ran.

[Fritzler]

Das mit dem abstürzenden ADC wird langsam nervig.
Der STM32 stürzt aber nicht ab, das LCD wird noch aktualisiert und die Uhrzeit zählt weiter.

Wir erinnern uns:
Der ADC hängt direkt am Netz und wird per eigenem Trafo gespeist.
Ein Häufchen LDOs sorgt vor Ort für die passenden Spannungen (3,3+5V analog, 5V digital).
Der SPI wird über einen ADUM galvanisch getrennt und übertragen.

Selbst wenn ich den ADC während des relais schaltens und noch 500ms darüber hinaus im Reset halte kommt der danach "nicht wieder hoch".
Ich hab nochmal überall 100nF direkt an die Anschlusspins gelötet, bringt aber auch nicht so viel.

Die Frage ist ob das Relaisschalten stört oder ob da was Induktiv vom Netzstrom durch die Gegend wabert?
Jedenfalls schalte ich ERST das neue Relais ein, warte 30ms und schalte dann das Alte aus.
Damit habe ich keinen unterbrochenen Stromfluss zum Verbraucher.

Hier mal ein Bild der Region:



Hier vom Layout an der Stelle, die Verbindung zur Netzspannung ist markiert:

[Fritzler]

AHAAAA!!
Das Quarz vom ADC schwingt nicht wenn der hängt.

[Bastelbruder]

Ich hab jetzt die Schaltung nicht gesehen, aber ... wenn eine "parasitäre" Schutzdiode (mit Strom) nach oben beansprucht wird, weden durch die dort eingeschleusten Löcher gleichzeitig alle anderen Dioden auch mehr oder weniger leitend. Auch wenn es nicht zum latchup führt könnten sich speziell analoge Eingänge und auch der Oszillator dabei blöd verhalten. In so einem Fall hilft bloß eine externe Schottkydiode die den Strom außen vorbeileitet.
Analogschalter (Eingangsmuxe) sind davon besonders gern betroffen.
Bei reinen Analogmuxen hilft eine Diode in der Versorgungsleitung die verhindert daß der Strom dort raus kann.

[Fritzler]

Das mit dem Oszillator war wohl nur ein Sekundäreffekt wennd er ADC nach dem Reset nicht mehr hochkommt.
Den Oszillator muss man per SPI Befehl aktivieren.

Aber eine Diode in AVDD des ADC dürfte doch die 16Bit Genauigkeit beeinträchtigen?

Jedenfalls hatte ich ja erst das mit dem ADC reset während des Relaisschaltens eingebaut und dann nochmal extra Kondensatoren direkt an die Pins des ADC gelötet.
Jetzt habe ich das Resetten beim Umschalten mal rausgenommen und es hängt nix mehr.

Code: Alles auswählen

static void currentrange_up (void) {

	if (currentrange_now < (CURRANGE_NUM-1)) {
		//adc_deinit();
		currentrange_now++;
		set_currentrange(currentranges[currentrange_now].rangeselect);
		//uint32_t ms = 500;
		//vTaskDelay(ms/portTICK_PERIOD_MS);
		//init_adc();
	}
}

static void currentrange_down (void) {

	if (currentrange_now) {
		//adc_deinit();
		currentrange_now--;
		set_currentrange(currentranges[currentrange_now].rangeselect);
		//uint32_t ms = 500;
		//vTaskDelay(ms/portTICK_PERIOD_MS);
		//init_adc();
	}
}

Dafür hab ichs jetzt geschafft den STM32 abzuschießen indem ich ein SNT als Last schnell ein/aus schalte.
Das funkt dann wohl durch den Trafo durch in dem seine Versorgung rein.
Klingt nach einem Job für den "megahurts to minihurts" Konverter.

Ein Problem was ich vorher schon hatte aber selten auftritt muss auch noch weg.
Manchmal verrutscht wohl das SPI Frame im "nCS bleibt immer low DMA freundlichen Modus".
Aber! Der ADC kann auf seine Ausgangsdaten einen CRC16 Brechen und der STM32 kabb beim SPI Empfang CRC16 checken.
So sieht der Fehler auf dem LCD aus:

[Fritzler]

Der ADC zickt immernoch, aber ich habe noch einen weiteren Dreckeffekt gefunden.

Ich hab mich ja gewundern wieso der Strom im Leerlauf so komisch gemessen wird:

Mit 90° Phasenvershiebung streut da was ein.
Ein Versorgen des ADC Teils mit 12V Blei bringt keine Besserung.
Nun arbeitet dieser Stromwandler magnetisch (Kompensationswandler).
Daher habe ich versucht zu gucken wieviel Abstand zu Trafos oder anderes Feldgesocks eingehalten werden muss.
Leider habe ich nichts brauchbares gefunden.
Jedenfalls sind 4cm Luftlinie zu wenig!

Hier mit Bleiversorgung und dem Abklemmen des 1VA Trafos:

Das wird offensichtlich schon besser, aber der 5cm entfernte 5VA Trafo streut noch rein.

Also mal alles mit Blei versorgen:

Bis aufs ADC rauschen, weil das Diagramm immer mehr reinzoomt, jetzt schön glatt.

Na schön!
irgendwo hatte ich doch mal NU Metal rumliegen, mal um die Trafos schmieden.
Danach bekommt der ADC noch einen Nullabgleich.

[Fritzler]

Merke:
Übertreibe es nicht mit Trickschaltungen!
Das gesparte Geld zahlste doppelt und dreifach mit verschwendeter Lebenszeit zur Fehlersuche.
Der ADC stürzt inzwischen nämlich nicht mehr ab.
(Was er nachweislich getan hatte, weil er dann keine IRQ Impulse mehr ausgab)
Inzwischen siehts so aus als würde er den SPI Bus loslassen bei einer Störung.

Weil ich einen zweiten ADUM einsparen wollte (der hat nur 4 Kanäle) geht der nCS über einen Optokoppler.
(über den ADUM geht MISO, MOSI, CLK und der nIRQ)
Dieser Optokoppler zieht aber nach V+, denn der ADC hat einen DMA freundlichen Modus.
(nCS bleibt LOW und er loopt durch die ADC Ergebnisregister wenn der CLK kommt)
Also sah das so aus:


Wenn jetzt so eine Störung aus dem Netz in die Schaltung furzt ist der ADC dann natürlich deselektiert.
(Diese Störung erzeuge ich indem ich einen dicken Trafo ein/aus schalte)
Der kleine LOW Impuls auf der Leitung ist der nIRQ.


Also noch 1nF ran und Ruhe is!


Per Zufall rannte mir nochn IC übern weg mit 6 Kanälen und dazu noch für weniger Geld!
In v2 wird der dann wohl verbaut., bzw ich bestell den mal mit und Fädel den rein.
Mit den 6 Kanälen kommen dann auch nCS und nRES über den IC.
Allerdings arbeitet der nicht magnetisch (wie der ADUM), sondern überträgt kapazitiv.
Lustigerweise steht im DB Groß, dass der nur 1MHz übertragen kann, aber weiter unten im DB (8.2 Top Marking) steht, dass es eine 150MHz Version gibt
https://www.mouser.de/ProductDetail/Sil ... Woow%3D%3D

Mit dem neuen IC kann ich aber keine 6mm Isolation zwischen Netz und Bedientteil einhalten.
Aber einer der Elektroniker auf Arbeite meinte, dass Verschmutzungsgrad 3 für Heimanwendungen auch total übertrieben ist und daher 3mm auch reichen:


So EIN! Problem mit der Datenübertragung hab ich jetzt noch.
Durch die Störungen verrutscht wohl manchmal der SPI, aber das wird per CRC gelöst und neu selektieren des ADC DMA Modus.
Der ADC kann nämlich noch ein CRC16 ans Ende des SPI Frames hexen.
Aber bisher habe ich keinen CRC16 gefunden der dem ADC CRC entspricht.
Im DB steht was vom Polynom 0x8005, aber der HW CRC16 Checker des STM32 SPI gibt dann imemr Fehler zurück.
Also mal mit dieser Webseite die CRCs gecheckt, laut der ist es CRC16/BYPASS.
https://crccalc.com/
Also das mal implementiert, aber meine Routine spuckt immern anderen CRC aus *kopfkratz*
Nunja, machen wir Perkussionswartung und probieren die CRCs mal durch

edit:
Oh den gibts doch in FETT:
https://www.mouser.de/ProductDetail/Sil ... cfMu7tI%3D

[Fritzler]

Hmm ja ich kann den Hardware CRC des SPI nicht nehmen, weil der ADC den CRC16 byteweise berechnet und der SPI im 16Bit Modus eben 2 Byte weise.
Dann dreht sich die Endianess und die Checksumme stimmt nicht -> meh.
Natürlich könnt ich jetzt den SPI auf byte umschalten, aber dann hab ich die Werte gedreht im Speicher und muss die Endianess umdrehen.
Im DMA IRQ Handler kann ich kein SW CRC16 rechnen, die Rechenleistung hab ich nicht mehr
(120MHz Arm Cortex-M3 Kern)

Also berechne ich nur den CRC Wert des letzten Wertpaares im Berechnungsthread, wenn der stimmt gabs ja wohl bis dahin keine Bitverschiebung.
Das funktioniert! Dann hab ich noch ne Variable im menü angelegt welcher die ADC CRC fehler zählt und anzeigt.
Beim rumwurschteln am Schalter eines Trafos zum Störungen erzeugen sieht man dann wie das hochzählt
Zwar nur ein Workaround, aber es geht jetzt erstmal.

Jetzt zu: SCHWARZE MAGIE!
Ich hab das MU Metal gefunden und um den Stromwandler gebogen.
-> GLATT!

Gebogen und eingepasst, die Unterseite hab ich mit Isolierband ... isoliert.
Denn das Metall ist leitfähig, auch wenn man mit den Messpitzen des Multimeters sehr stark aufdrücken muss.
Das Metall lässt sich auch eher bescheiden biegen, aber es ist vollbracht:


Die Trafoplatine wieder rauf und es passt grade so unter den Netzfilter:


Seitenlage:


Jetzt siehts auf dem LCD aus wie im Posting von gestern, nämlich so wies soll:


SCHWARZE MAGIE!

[Herrmann]

War da nicht was, das MU Metall einen Grossteil seiner Eigenschaften verliert, wenn man es biegt und nicht anschliessend glüht oder bin ich hier einer urban legend aufgesessen?

[Fritzler]

Steht zumindest so auch auf der Wikipedia.
Daher hab ichs mit ner Zange gebogen mit der man sonst Ösen in Kupferdraht biegt, damit die Ecken nicht allzueckig sind.
Wie zu sehen ist schirmt das Metal ja noch ab.

[Fritzler]

Hmm, ich überlege ja ob ich noch eine 200mA Wicklung auf den Stromsensor aufbringe.
In der 1A Wicklung sind alleine 2mA RMS an ADC Rauschen zu vernehmen.
Dazu hab ich hier noch 0,2mm CuL, das wären 45 zusätzliche Windungen.

Zabex hat ja bei seinem Standbymessgerät Wicklungen bis 24mA runter gewickelt.
Aber mein Wirkleistunsmessgerät soll ja von einem Föhn bis zum Standby einer 5W Wandwarze alles abdecken.

Trotzdem kann ich messen, dass sone Glimmlampe in der Steckdosenleiste 250mW frisst.
Wenn man ein paar davon hat werden das auch ein paar W.

[Fritzler]

Jetz hab ich die 250mA Wicklung einfach mal raufgewickellt.
Die kommt natürlich mit einem weiteren Relais.



Dafür zeigt er jetzt ein Powerfaktor von 1,33 an wenn ich die Steckdosenglimmlampe als Last nutze.
Aber ich weis schon worans liegt!
Die Auflösung des Stromes ist 1mA und 1mA * 230V sind 230mVA.
Die Berechnung von der Wirkleistung findet aber mit der Abtastung direkt auf den ADC Werten statt und da kommen dann 320mW raus.
Also muss ich die Scheinleistung auch auf ADC Wert Ebene Berechnen.

[Cyrix]

Hm, es gibt doch geschirmte Relais oder nicht?

[Fritzler]

Die Relaisspulen sind nicht das Problem.
Es kommen Netztransienten rein.
Das passiert natürlich beim Umschalten oder wenn ein Verbraucher zu/abgeschalten wird.
Das Oszibild kommt nämlich nicht vom Relaisumschalten.

Die Elektroniker auf Arbeit meinen "nimm ne 4 lagige Platine!"
Aber ob das damit so einfach behoben wird?
4 Lagen sind ja selbst beim Chinamann teuer.

[ferdimh]

Wir haben das mal ausprobiert:
Mu-Metall muss geglüht werden, wenn es die Permeabilitätsziffern in der 100000er Liga erhalten soll.
Wenn man es nicht tut, bleiben aber immer noch ein paar 1000er übrig, das schirmt auch schon ganz gut - aber halt nicht so gut, wie es könnte.

[xoexlepox]

Mu-Metall muss geglüht werden, ...

Jau, und danach nicht mehr verformen oder fallen lassen, sonst darfst du es noch mal glühen ...

[ferdimh]

@4lagige Platinen:
Es ist witzig, wie oft die gefordert werden, vor allem in Anwendungen, wo nicht so wirklich klar ist, wie man die beiden Innenlagen benutzen soll.
Ich blicke jetzt durch den Aufbau nicht ausreichend durch, um zu benennen, wo es vrmtl hakt.
Meistens ist doch noch irgendwo eine einströmung versteckt. Gut gemeinte Y-Kondensatoren können sehr wirkungsvoll Müll auf die andere Seite schaffen; die können auch irgendeinem DC-DC-Wandler-Modui versteckt sein.
Solche Monsterspikes sollten da eigentlich nicht reinkommen können.

[Fritzler]

Screenshots gehen!

Da ist dann aber langsam Schluss mit Rechenleistung.
Dem 120MHz STM32F205 kannste zugucken wie er die 115k als bmp auf den USB Stick kloppt.
Dass ich die Endianess umdrehen muss machts dabei nicht besser.
Ich wollt ja schon immer mal was mit einem STM32H7xx machen, da gibts inzwischen Dualcores mit M7 und M4 Kern.
Einer kümmert sich um das Zeitkritische, der andere rechnet am Sinus und der GUI rum.

Hier mal ein Festo 48V/10A NT (auf 38V runtergedreht) im Leerlauf und auf 10A Last:


Die Kurvenform im idle ist ... interessant?
Ein ganz schönes durcheinander, vor allem pulst das NT im Idle.
Die Leistungsaufname im Idle ist damit zwischen 1 und 14W.
380W werden aus dem NT gezogen und 419W gehen rein -> 90% Wirkungrad, das is doch ein guter Wert.
Das NT hat auch keinen Lüfter bei seinen 480W!

@ferdimh:
Mit einem dicken Trafo hab ich ja die Netztransienten erzeugt, da ist nix mit X oder Y.
Nur Netz -> Schalter -> Trafo -> keine Last am Trafo.
Wo die Einstreuung herkommt würd ich auch gerne wissen, den wichtige Teil der Platine habe ich hier im Thread schon gepostet.
Natürlich fließt auch Strom über die Platine, aber nur durch den Stromwandler und die Relais.
Der GND des ADC (und seiner Beschaltung) hängt an einem Punkt an diesem Strompfad.
Durch die ADC Schaltung durch strömt da egentlich nix.
Die Innenlagen sind immer klar:
Eine ist durchgehend GND, außer bei ADCs, da kommt nen Schlitz hin.
Die Andere ist VCC, natürlich verschiedene Rails.

@MU Metall
Also dieses Metall geht schon derbe im Wert runter wenn es mit einigermaßen Radius gebogen wird?
Jedenfalls reicht die Abschirmung, daher wird da erstmal nix ausgeglüht.
Falls ich mal wieder eine Abschirmung biegen muss und es dann nicht reicht werd ich das beherzigen.

[Fritzler]

Wenn man sone Screenshotfunktion mal hat kann man die auch nutzen.

Die Stromaufnahme meiner E-Last netzseitig mit einem 16VA Trafo.
Zu sehen sind die beiden Höcker zum aufladen des Elkos hinterm Gleichrichter.
In der MItte dann die induktive Scheinleistung des Trafos.


Die Glimmlampe der Steckdosenleiste mit einem sehr guten Powerfaktor!


Klassiker, 35W Halogen:


Die "10W" LED Lampe aus dem Fred hier: https://fingers-welt.de/phpBB/viewtopic ... 14&t=13881


Ein 270VA RKT im idle:


Die Wandwarze meines Virtex5 FPGA Board im Idle und unter Last.


Eine andere Wandwarze mit 2W Last:

[Bastelbruder]

Klasse Bilder!
Sieht der Netzsinus bei Euch wirklich so aus?

[Fritzler]

Ja, der Netzsinus ist hier so plattgeklopft.

Ich habs selbst erst für einen Fehler gehalten, aber mein Oszi direkt am Netz gibt das gleiche Bild.

[xoexlepox]

Also dieses Metall geht schon derbe im Wert runter wenn es mit einigermaßen Radius gebogen wird?

Wo die Grenze bei Verformungen liegt, ist auch mir unbekannt. Aber dieses Zeugs ist recht empfindlich, wenn es um Verformungen und Stöße geht. Ich durfte jedenfalls mal (in der Lehre) einen Abschirmbecher neu glühen, nachdem er mir heruntergefallen war. Wenn ich es richtig vestanden habe, basiert die hohe Permeabilität auf so etwas Ähnlichem, wie einem "gut geordnetem Kristallgitter", welches leicht durcheinander gebracht werden kann, und sich beim langsamen Abkühlen nach dem Glühen wieder "ordnet".

[Fritzler]

Da ich jetzt am Pythonscript sitze fürs automatische testen von Netzteilen mit dem Wirkleistungsmessgerät und der E-Last würde mich doch mal interessieren ob euch noch interessante DIagramme einfallen, die am Ende rauspurzeln sollen.

Bis jetzt geplant:

Effizienzdiagramm:
- Diagrammtitel: Effizienz x V Out
- x Achse: Ausgangsstrom
- y Achse: gibts 2 von, weil wie aus dm DCDC Test bekannt Effizienz [%] in einem und die absolute Verlustleistung im anderen IDagramm vorkommen.
- Graph: Einer pro Eingangsspannung (es ist geplant einen Stelltrafo zu motorisieren)

- Powerfaktordiagramm:
Soll Wirk und Scheinleistung in einem Diagramm anzeigen und im DIagramm daneben den daraus resultierenden Powerfaktor
- Diagrammtitel: Input Characteristics at x V in, x V Out
- x Achse: Ausgangsstrom
- y Achse: gibts 2 von, In einem Diagramm S und P in W/VA, im Diag rechts daneben dann der Powerfaktor.
- Graph: links 2, einer P einer S, jede Eingangsspannung ist ein eigenes Diagramm.

Sonst noch Ideen?

Dann hab ich bei meinem MU Metall wohl glück gehabt, das war eh schon um einen RKT gewickelt und der Radius der Drahtösenzange reichte wohl aus.
Das hab ich auch nur abgewickelt, weil ichs eh musste, der RKT wurde von Symetrischer Spannung auf 2 getrennte Wicklungen umgebaut und sollte eh nicht mehr in einen Verstärker.

[Fritzler]

tadaa!

Hier mal DIagramme für ein Meanwell HLG-320H-12B (12V/22A):



Der Knick in der Linie ist die Messbereichsumschaltung, dann misst er auf einmal 2W weniger?
Da muss ich wohl nochmal ran.