Stromnetz-Frequenz-Messung mit ESP8266

Begonnen von JoWiemann, 16 Juni 2021, 15:23:51

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herrmannj

#60
ob ich dieses WE noch plots liefern kann, da bin ich ehe skeptisch. Schaltung läuft aber schon mal. Musste nehmen was in den Schubladen war. Bedeutet der oc ist ein ILD2, der T ein BC547, C1 2nF, C2, 22uF. Dauert doch immer, selbst so eine vergleichsweise einfache Schaltung auf einer Lochraster .. :(

Sieht aber ganz ok aus, screenshot im Anhang. Aktuell an einem 5V Netzteil, für den Raspi dann natürlich 3.3V ..Die Schaltung braucht ~110mW, warm wird nix. Trafo nicht erforderlich, galvanisch getrennt, 0815 Bauteile. Schon ganz ok so. Next Step dann die Software.

@Jörg
wir kapern Deinen thread. Sollen wir einen neuen aufmachen oder ist das ok für Dich


Papa Romeo

...die richtige Lötspitzentemperatur prüft man zwischen Daumen und Zeigefinger.
...überlasse niemals etwas einer Software, das du hardwaremässig erreichen kannst.
...unvorsichtige Elektriker werden schnell zu leitenden Angestellten.
und...never change a running System...no Updates if not necessary

frank

#62
das würde bei mir auch passen.
11:48:32 - 11:49:18

2021-06-26_11:47:12 49.99
2021-06-26_11:47:14 49.98
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2021-06-26_11:47:37 49.98
2021-06-26_11:47:44 49.99
2021-06-26_11:47:49 50
2021-06-26_11:47:52 50.01
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2021-06-26_11:48:01 50
2021-06-26_11:48:03 50.01
2021-06-26_11:48:14 50
2021-06-26_11:48:17 49.99
2021-06-26_11:48:25 49.98
2021-06-26_11:48:32 49.97
2021-06-26_11:48:42 49.98
2021-06-26_11:48:48 49.99
2021-06-26_11:48:53 50
2021-06-26_11:48:55 49.99
2021-06-26_11:48:57 50
2021-06-26_11:48:59 50.01
2021-06-26_11:49:18 50.02
2021-06-26_11:49:21 50.01
2021-06-26_11:49:27 50
2021-06-26_11:49:30 49.99
2021-06-26_11:49:31 50
2021-06-26_11:49:34 49.99
2021-06-26_11:49:57 50
2021-06-26_11:49:59 49.99
FHEM: 6.0(SVN) => Pi3(buster)
IO: CUL433|CUL868|HMLAN|HMUSB2|HMUART
CUL_HM: CC-TC|CC-VD|SEC-SD|SEC-SC|SEC-RHS|Sw1PBU-FM|Sw1-FM|Dim1TPBU-FM|Dim1T-FM|ES-PMSw1-Pl
IT: ITZ500|ITT1500|ITR1500|GRR3500
WebUI [HMdeviceTools.js (hm.js)]: https://forum.fhem.de/index.php/topic,106959.0.html

Papa Romeo

#63
... hat mir keine Ruhe gelassen ... also schnell mal zwischen Mittagessen und Rasenmähen ...

...allerdings mit Trafo und ohne Opto-Koppler, dafür aber gleich auch die Spannungsversorgung für nen ESP o.ä.

Interessant dann vieleicht für jene, die sich nicht trauen direkt an die 230 Volt zu gehen, mit der Bauteilauswahl nicht so
gesegnet sind und eventuell noch ein altes unbenötigtes Steckernetzteil (kein Schaltnetzteil) rumliegen haben. Lässt sich sehr leicht
und schnell modifizieren und kann dann auch dort eingesteckt werden wo man messen will.

LG
Papa Romeo
...die richtige Lötspitzentemperatur prüft man zwischen Daumen und Zeigefinger.
...überlasse niemals etwas einer Software, das du hardwaremässig erreichen kannst.
...unvorsichtige Elektriker werden schnell zu leitenden Angestellten.
und...never change a running System...no Updates if not necessary

Papa Romeo

Zitat von: Papa Romeo am 26 Juni 2021, 13:44:12
Lässt sich sehr leicht und schnell modifizieren ...

Wenn Interesse besteht mach ich nen Schaltplan und ne kleine Anleitung.

LG
Papa Romeo
...die richtige Lötspitzentemperatur prüft man zwischen Daumen und Zeigefinger.
...überlasse niemals etwas einer Software, das du hardwaremässig erreichen kannst.
...unvorsichtige Elektriker werden schnell zu leitenden Angestellten.
und...never change a running System...no Updates if not necessary

frober

Zitat von: Papa Romeo am 26 Juni 2021, 18:18:57
Wenn Interesse besteht mach ich nen Schaltplan und ne kleine Anleitung.

LG
Papa Romeo

Von meine Seite gerne, ich habe eh einen 24VAC-Trafo für die Beregnung laufen.
Wahrscheinlich muss ich dann den Widerstand anpassen, sollte kein Problem sein...

Grüße Bernd
Raspi 3b mit Raspbian Buster und relativ aktuellem Fhem,  FS20, LGW, PCA301, Zigbee, MQTT, MySensors mit RS485(CAN-Receiver) und RFM69, etc.,
einiges umgesetzt, vieles in Planung, smile

********************************************
...man wächst mit der Herausforderung...

herrmannj

#66
Im Anhang das log über die letzten ~2h. Software war nicht trivial. Parallel habe ich das mit  https://www.netzfrequenz.info/ geprüft. Die Werte dort sind identisch.

edit:
falls jemand live schauen möchte, ich publishe parallel temporär auch nach

broker.hivemq.com:1883
fhem/test/grid/frq/herrmannj

Papa Romeo

Im Anhang der Schaltplan und ein paar Oszi-Bilder meines Aufbaus.
Da es doch Leute gibt, die noch Respekt vor den 230 Volt haben, habe ich eine Schaltung gemacht die ein nicht mehr benötigtes, Trafo bestücktes, Stecker-Netzteil nutzt.
Ein weiterer Vorteil des Trafos liegt darin, das optional für eine eventuell anhängige Anzeige-/ Auswerteschaltung (ESP, Arduino o.ä.) auch eine, sowieso erforderliche,
Betriebsspannung zur Verfügung gestellt werden kann, sofern der Trafo den dafür benötigten Strom liefert. Durch den Trafo erfolgt dann auch gleich die galvanische Trennung und im
Prinzip kann dann auf den Opto-Koppler verzichtet werden. Steht aber nichts im Wege diesen trotzdem zu nutzen. Obsolet sind die beiden 220 kOhm Widerstände und
der 1 nF Kondensator (R1, R2, C2, PDF).

Das Netzteil muss nun dahingehend modifiziert werden, das der Glättungs-Elko nach dem Gleichrichter entfernt wird. Wer will, kann dafür gleich den 22 kOhm (R3, PDF) Widerstand einlöten.
Den Elko aufheben, wird später noch benötigt, wenn die optionale Betriebsspannungserzeugung genutzt wird.
Das das Stecker-Netzteil bereits einen Gleichrichter verbaut hat, sind die Dioden D1 - D4 (PDF) ebenfalls obsolet.

(Ein Trick zum Öffnen verklebter Netzteile: Ein scharfes Küchenmesser an den Klebestellen zwischen Unter- und Oberschale des Netzteils ansetzen und mit einem
Hammer ringsum vorsichtig die Klebestellen trennen. Sägen geht natürlich auch, da aber kaum Sägeblätter zu finden sind, die eine geringer Breite als 1mm aufweisen,
fehlt dann manchmal gerade dieser eine Millimeter um das Gehäuse wieder komplett geschlossen zu bekommen.)

Wer nun eine Betriebsspannungserzeugung nicht benötigt und einen Opto-Koppler hat oder doch auf Diesen setzt, könnte jetzt einfach den weiteren Aufbau wie in der von Joerg verlinkten PDF gezeigt anhängen.

Über eine weitere Diode (1N4007) wird nun die pulsierende Gleichspannung über dem 22 kOhm Widerstand abgegriffen und durch den vorher ausgebauten Elko geglättet.
Der weitere Verlauf, denke ich, ist selbst erklärend. Je nach benötigter Spannung, ist der entsprechende Regler erforderlich. Auch einem Schaltwandler steht nichts im Weg.

Die eigentliche Auswerteschaltung mit dem 22 uF Elko, der 1N4148 und dem BC337 ist identisch zu der in der PDF. (der Elko ist unkritisch. Tests von 10 bis 220 uF zeigten keine Änderung).

Auch hier kann natürlich der Opto-Koppler weiter eingesetzt werden. Ein Option dazu ist ein weiterer Transistor. Dazu wird der 1 kOhm Widerstand (R4, PDF) auf 100 kOhm geändert und direkt mit dem Kollektor von Q1 (PDF) verbunden. Man könnte jetzt das Signal auch direkt an diesem Kollektor abgreifen, da aber der Transistor Q1 in Basis-Schaltung arbeitet, liegt die Gnd-Linie auf ca. -0.7 Volt (MP_C1.png, MP_B2.png). Der zweite Transistor kompensiert dieses und schafft gleichzeitig einen Open-Kollektor-Ausgang (MP_A.pdf).

Br1 wird gelötet, wenn keine optionale Betriebsspannungserzeugung vorhanden ist. Br2 wenn vorhanden.

Das Puls-/Pausenverhältnis ist des Ausgangsimpulses ist abhängig von der Höhe der AC-Eingangsspannung.
Umso so höher die Eingangsspannung, umso größer ist Delta U / Delta t, umso größer das Puls-/Pausenverhältnis (Open-Kollektor)

LG
Papa Romeo



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herrmannj

Cool. Software für raspi kann ich bereitstellen. Kommt später auch auf GitHub.

@papa wenn das Impuls Verhältnis von der Spannung abhängig ist; kann man dann darüber die Netz Spannung messen? Wenn ja, wie berechnet man das? Für experimentelle Ermittlung fehlt mir ein regeltrafo..

Papa Romeo

Zitat von: herrmannj am 28 Juni 2021, 09:25:31
... wenn das Impuls Verhältnis von der Spannung abhängig ist; kann man dann darüber die Netz Spannung messen?

... ich denke da würde man keine verlässlichen Werte bekommen, da bei einem Sinus die Steigung (Delta U/Delta t) nicht überall gleich ist.
Bei einer Dreiecksspannung könnte man eventuell Schlüsse ziehen, da die Steigung konstant ist.

LG
Papa Romeo
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herrmannj

Macht Sinn. Nur so eine Idee. Die aktuelle Messgenauigkeit liegt bei 10^-3, würde ich vmtl dafür auch nicht aufs Spiel setzen... Danke

Papa Romeo

...fällt mir gerade noch ein. Ich hab´s ja getestet. Eine Spannungsänderung vor dem Trafo von 230 auf 300VAC hat im Endeffekt eine Impulsbreitenänderung des
LOW-Impulses (MP_A.jpg) von etwa 0.5 ms gebracht (3.2 ms --> 2.7 ms).
...die richtige Lötspitzentemperatur prüft man zwischen Daumen und Zeigefinger.
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herrmannj

#72
Dann bräuchte man dafür ns Genauigkeit. Macht keinen Sinn. Thnx

Nachtrag, plus vmtl bauteilabhängig. Meine Low sind deutlich schmaler

Papa Romeo

Zitat von: herrmannj am 28 Juni 2021, 10:00:20
Nachtrag, plus vmtl bauteilabhängig. Meine Low sind deutlich schmaler

... ja, du kommst auch auf die in der PDF angegebene eine ms.
Müsst ich vielleicht auch nochmal testen. Denke ist durch den Opto bedingt.
Die LED benötigt ja eine Mindestspannung (Uf) damit sie den Transistor durchsteuert.

LG
Papa Romeo
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Papa Romeo

Zitat von: frober am 26 Juni 2021, 21:12:43
Wahrscheinlich muss ich dann den Widerstand anpassen, sollte kein Problem sein...

Hallo Bernd,

ich würde die Schaltung wie gezeichnet über einen Gleichrichter so an die 24VAC (denke du hast nur reine AC) hängen.
Wenn du allerdings die Betriebsspannungserzeugung nutzen willst, solltest du aber bedenken, dass du mit den 24AC dann mit knapp 34 Volt DC sehr nah an der Grenze liegst, was manche Spannungsregel als maximale Eingangsspannung vertragen. Hier wäre dann ein Step-Down-Wandler wohl die bessere Wahl.

LG
Papa Romeo
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