Ich habe eine leistungsstarke 8-Ω-Widerstands-Dummy-Last (ungefähr ein Lautsprecher), die vom Ausgang eines Audioverstärkers angesteuert wird.
Ich möchte den Stromverbrauch messen und die Ergebnisse mit einem Arduino auf einem LCD-Bildschirm anzeigen. Der Arduino übernimmt jede Einheitenkonvertierung, RMS-Konvertierung usw. (sowie eine Reihe anderer, nicht verwandter Funktionen).
Mir stehen zwei Möglichkeiten zur Verfügung:
A. Messen Sie die Spannung. Ich kann die Wechselspannung über die Dummy-Last umwandeln, indem ich einen Brückengleichrichter, eine kleine Filter-/Glättungskappe und einen 10:1-Spannungsteiler verwende, damit der Arduino die Spannung sicher als Gleichstrom an einem seiner analogen Eingangspins lesen kann.
Von dort aus müssen Sie die Spannung ablesen, in das RMS-Äquivalent umwandeln und die Formel verwenden P = V²/R = V²/8Ω.
B. Messen Sie den Strom. Mit einem Strommesschip - wie dem einfachen ACS712-Modul hier - kann ich den gezogenen Strom lesen und die Ausgangsspannung vom Chip in einen analogen Arduino-Eingangsstift einspeisen. In diesem Fall würden null Ampere am Arduino 2,5 V anzeigen und 20 Ampere würden 5 V anzeigen, mit einer Empfindlichkeit von 100 mV pro Ampere. Mit dem bekannten Strom würde ich verwenden P = I²xR = I²x8Ω.
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Abgesehen von Kosten/Komplexität/Anzahl der Teile, was sind die Vor-/Nachteile der einzelnen Methoden, insbesondere in Bezug auf Genauigkeit und Toleranz? Die maximale Leistung, die ich zum Lesen benötigen würde, liegt bei etwa 300 W.
Die 10-Bit-ADC-AVRs (Arduino Uno usw.) haben eine Skala von 0-1023 an ihren analogen Eingangspins. Wenn ich auf einen 12-Bit-ADC aufspringen würde (was mir einen Bereich von 0-4095 gibt), würde mir das effektiv sofort eine größere Genauigkeit liefern, da die Eingangsspannung jetzt eine wesentlich feinere Auflösung hätte?
Es gibt eine Reihe anderer Möglichkeiten, dies zu messen (z. B. keine Gleichrichtung verwenden, mit einem ADC messen, dessen Abtastrate deutlich über Ihrer Signalgeschwindigkeit liegt, und diese Wellenform zum Berechnen des Effektivwerts verwenden).
Bei den von Ihnen verwendeten Frequenzen sollte das Messen von Spannung oder Strom mit einem guten Widerstand gleiche Ergebnisse liefern. Es würde nur einen Unterschied geben, wenn Strom und Spannung phasenverschoben wären, was reaktive Komponenten (Induktivitäten, Kondensatoren oder lange Übertragungsleitungen) in Ihrer Last erfordert.
Das Problem mit Ihrem Vorschlag zur Spannungsmessung liegt an der Verwendung des Brückengleichrichters. Dies führt zu einem Spannungsabfall und damit zu einem Fehler. Darüber hinaus liefert das Messen der Spitze nur dann genaue Ergebnisse, wenn Sie ein Signal mit einer einzelnen Frequenz (z. B. eine Sinuswelle) und einen linearen Verstärker haben. Wenn eine dieser Bedingungen nicht erfüllt ist, erhalten Sie keine korrekten Ergebnisse.
Es gibt True-RMS-Powermeter-Chips von verschiedenen Herstellern (für den Einsatz in EG-Multimetern).
Frage 1
Zu A:
Parallel zum 8Ω-Widerstand einen Spannungsteiler verwenden. Ihre Vorgehensweise würde die Messung beeinflussen.
Zu B:
Wenn Sie sicherstellen, dass der 8-Ω-Widerstand mit seinen Nennwerten verwendet wird (ggf. für Kühlung sorgen), können Sie einfach das Ohmsche Gesetz unter Verwendung der in A gefundenen Spannung anwenden.
Der Arduino verarbeitet alle Einheitenumrechnungen, RMS-Konvertierungen usw., wie Sie bereits geschrieben haben.
Frage 2
Ein 12-Bit-ADC bietet eine höhere Auflösung als ein 10-Bit-ADC.
Genauigkeit =/= Auflösung. Die Genauigkeit hängt von den Widerstandstoleranzen usw. ab.
Andi aka