Wie funktionieren Geräte, die den Energieverbrauch messen? Zum Beispiel die in Solarreglern/Ladegeräten, die anzeigen, wie viele Ah in die Batterie gegangen sind und wie viele gegangen sind?
Messen sie den Strom zum Beispiel jede Sekunde und ein Mikroprozessor addiert ständig die Messungen, unter der Annahme, dass der Strom 0,5 Sekunden vor und nach jeder Messung derselbe ist wie während der aktuellen Messung, oder haben sie eine Möglichkeit, wirklich zu messen? wie viel Energie ging durch, ohne auf eine solche, möglicherweise ungenaue Annäherung Bezug zu nehmen?
Eine MCU ist nicht erforderlich, um diese Art von Messung durchzuführen. Der STC3100 ist ein einfacher Coulomb-Zähler mit I2C-Schnittstelle, der den Ladezustand einer Batterie misst. Es funktioniert, indem es den gemessenen Strom in/aus der Batterie über die Zeit integriert und das Ergebnis in einer Form bereitstellt, die vom Prozessor gelesen werden kann.
Ich habe dieses Gerät bei einigen Produkten verwendet und finde die Ergebnisse besser, als ich gedacht hätte, wenn man die großen Schwankungen des Laststroms berücksichtigt, die zu sehen sind, in meinem Fall variiert der Laststrom um mindestens 4 Größenordnungen. Die Fehler aufgrund der Abtastung des variierenden Stroms scheinen sich mit der Zeit aufzuheben.
Ah würde mit einem Coulomb-Zähler gemessen - im Grunde das, was Sie gesagt haben, den Strom messen und diesen über die Zeit numerisch integrieren.
Was kWh betrifft, könnten Sie Strom und Spannung messen, sie miteinander multiplizieren, um die Leistung zu erhalten, und dann wieder numerisch über die Zeit integrieren, um kWh zu erhalten
Ein mechanischer Wattmeter ist im Wesentlichen ein Motor mit Spannungs- und Stromerfassungswicklungen. Die Geschwindigkeit des Motors ist proportional zur Multiplikation von Spannung mit Strom. Falls die Multiplikation ein negatives Ergebnis ergibt, dreht sich der Motor rückwärts.
In der Praxis führt eine MCU einzelne Strom- und Spannungsmessungen durch und geht von einem Durchschnitt über den Zeitraum aus.
Abhängig von der Häufigkeit der Messungen und wie die Spannungen vor der Digitalisierung gefiltert werden, erhalten Sie etwas, das der Wahrheit sehr, sehr nahe kommt.
Der DC-Energieverbrauch ist ziemlich einfach, wie andere gesagt haben. Sie tasten die Spannung und den Strom in regelmäßigen Abständen ab, interpolieren und integrieren für den Gesamtstromverbrauch.
AC-Leistungsmesser wie der Kill-A-Watt müssen etwas mehr leisten, denn mit AC-Systemen
current * voltage != powerfür Blindlasten.
Grundsätzlich muss das Gerät für kurze Zeit mit einer Frequenz abtasten, die viel höher als der Wechselstromträger ist, und das Produkt der voltage * currentfür diesen Zeitraum integrieren. Dadurch kann das Gerät jede Phasendifferenz zwischen Strom und Spannung berücksichtigen.
Das Tweet-a-Watt-Projekt hat mehr Informationen, obwohl es kein gutes Beispiel ist, da es mit einer zu langsamen Frequenz abtastet, um hochgenaue Ergebnisse zu erhalten.
Die von den elektrischen Lasten oder Geräten verbrauchte Energie kann mit dem Energiezähler vom Induktionstyp gemessen werden. Das Grundprinzip, das die Funktionsweise des Energiezählers bestimmt, ist das gleiche wie das des Wattmeters (Leistungsmessgeräte), außer dass in einem Energiezähler ein Zähl- oder Registrierungsmechanismus verwendet wird, der das Zeitintervall berücksichtigt, in dem der Zähler verwendet wird, d.h. e, Leistung integriert über a
Zeit, die die verbrauchte Energie angibt. Im Energiezähler haben wir eine rotierende Aluminiumscheibe, die sich aufgrund des darauf ausgeübten Drehmoments dreht (das Drehmoment wird aufgrund der Wechselwirkung zwischen dem Fluss und dem in der Scheibe induzierten Wirbelstrom erzeugt). Das rotierende Drehmoment ist proportional zur verbrauchten Leistung. Um eine konstante Rotationsgeschwindigkeit zu erreichen, ist ein Bremsmagnet installiert, der es der Scheibe ermöglicht, sich mit einer konstanten Geschwindigkeit zu drehen, die direkt proportional zur verbrauchten Leistung ist. Da ein Aufzeichnungsmechanismus verwendet wird (bestehend aus Zahnrädern und einer Zahnstangen- und Ritzelanordnung), der ein Integral von Pdt, d. e die verbrauchte Energie, die gleich der Gesamtzahl der Umdrehungen ist (Integral von Anzahl der Umdrehungen × dt). Wenn wir also die Anzahl der Umdrehungen und die Energiekonstante des Zählers kennen, können wir die verbrauchte Energie berechnen.
Toby Jaffey