AC Power messlos mit MCU, Berechnungsprobleme

Wie Sie sagen, ist die Momentanleistung das Produkt aus Momentanspannung und Strom. Die durchschnittliche Leistung ist einfach die über die Zeit gemittelte Leistung. Beachten Sie, dass die Momentanleistung sowohl positiv als auch negativ sein kann.

Um einen vernünftigen Durchschnitt zu erhalten, sollten Sie die 50- oder 60-Hz-Komponenten eliminieren. Eine Möglichkeit, dies zu tun, besteht darin, einen laufenden Durchschnitt über ganze Linienzyklen zu halten. Dies wird einfacher, wenn Sie sich die Spannungsnulldurchgänge ansehen und alle Werte von einem zum nächsten mitteln. Sie können diese Messwerte dann zusätzlich ein wenig tiefpassfiltern, um zufälliges Rauschen zu reduzieren und das Ergebnis glatter zu machen.

Eine andere Möglichkeit, die nicht auf die Erkennung einzelner Stromleitungszyklen angewiesen ist, besteht darin, die momentanen Leistungswerte stark per Tiefpass zu filtern, sodass 50 Hz bis zu einem Punkt gedämpft werden, der Ihnen egal ist. Das geht dann natürlich auch mit 60 Hz mindestens genauso gut. Angenommen, Sie tasten Spannung und Strom mit einer Rate von 10 kHz ab, was 200 Messwerten pro 50-Hz-Netzzyklus entspricht. 3 Pole Tiefpassfilterung mit einem Filterbruchteil von 1/1024 sollten es tun. Das setzt voraus, dass jeder Pol dem Algorithmus folgt:

FILTERN <-- FILTERN + FF(NEU - FILTERN)

wobei FF die Filterfraktion ist. Beachten Sie, dass die Multiplikation mit FF dann wirklich durch eine Rechtsverschiebung von 10 Bits erreicht wird, was in einem Mikrocontroller einfach zu bewerkstelligen ist. Die Sprungantwort dieses Filters beträgt 0,1 % nach 200 Iterationen oder einem 50-Hz-Netzzyklus. Die Sprungantwort nach 5000 Iterationen oder 1/2 Sekunde beträgt 87 %. Das ist ungefähr richtig, um es einem menschlichen Beobachter anzuzeigen.