Wie kann man den Nulldurchgang des Stroms erfassen?

Ich versuche, den Leistungsfaktorwinkel mit einem Mikrocontroller zu erfassen.

Dies mit einem gewissen Maß an Genauigkeit und für unbekannte Lastbedingungen zu tun, ist viel kniffliger als Sie denken. Folgendes berücksichtigen: -

1. Angenommen, Ihr Laststrom sieht nicht wie eine Sinuswelle aus - sagen wir, er sieht aus wie der Strom, der von einem herkömmlichen Transformator und Brückengleichrichter gezogen wird - wann beginnt der Strom - er beginnt genau dann, wenn die Spannung ihren Höhepunkt erreicht und endet kurz danach Spannungsspitze - die Diodenbrücke zieht einen dünnen Stromimpuls, um die Ladung im Glättungskondensator wiederherzustellen. Wie groß ist der Phasenwinkel des Stroms relativ zur Spannungswellenform? Können Sie einen einfachen Timer verwenden, der auf Nulldurchgängen basiert? Nein, das können Sie nicht, weil es sich überhaupt nicht auf echte Leistungsfaktorwinkel bezieht.
2. Was wäre, wenn Ihr Strom wackelte, als er durch Null ging, dh er ging durch Null, ging dann wieder nach unten und setzte sich dann nach oben zu seiner normalen Spitze fort - was würden Sie als Referenz-Nulldurchgang nehmen? Würde entweder die Leistung oder den tatsächlichen Winkel, der mit dem Leistungsfaktor verbunden ist, genau widerspiegeln? Nein, nicht unbedingt.
3. Was ist mit der Amplitude der Stromwellenform? Wenn es winzig ist, könnte Rauschen eine Rolle spielen – was wird dies in Bezug auf falsche Trigger am Nulldurchgang bewirken? Werfen Sie wahrscheinlich jede sinnvolle Lektüre in den Müll. Vielleicht hilft die Komparator-Hysterese?
4. Die Hysterese des Komparators hilft nicht - dies ergibt einen Nulldurchgang etwas über Null, und daher ist der Nulldurchgang amplitudenabhängig.

Es ist sicher schwierig. Wenn ich es tun würde, würde ich mich an diese Leistung erinnern, denn eine gute Sinuswellen-Versorgungsspannung ist Spannung x Grundfrequenz des Stroms. Bei einer Sinuswellenversorgung tragen Oberschwingungen, die den Strom verzerren, NICHT zur Leistung bei, wie von den Versorgungsunternehmen gemessen.

Auf dieser Grundlage würde ich sowohl auf Spannung als auch auf Strom eine gleiche Tiefpassfilterung anwenden, bevor ich etwas unternehme. Die Filterung muss nicht auf die Spannung angewendet werden, aber wenn sie auf beide angewendet wird, bleiben sowohl Strom- als auch Spannungswellenformen in Bezug auf die Zeitverzögerungen synchron, die durch solche Filter entstehen, und ich sollte nicht sagen müssen, warum dies wichtig ist.

Wie viele Ordnungen der Tiefpassfilterung? Ich würde mindestens 6 sagen und realistisch gesehen würde ich keine Zeit damit verschwenden, es im analogen Bereich zu tun, um beide Filter genau richtig zu halten - ich würde direkt Volt und Ampere in digitale umwandeln und so viel digitale LP-Filterung wie möglich anwenden .

Wohin bringt dich das? Letztendlich versuche ich, die tatsächliche Leistung zu berechnen, indem ich V und I multipliziere, um echte Watt zu erhalten. Ich muss V und I nicht filtern, um dies zu tun, aber wenn ich verstehen möchte, wie hoch der Effektivwert des Stroms bei der Grundfrequenz der Versorgungsspannung ist (die einzige Frequenz, die für Leistungsberechnungen auf der Grundlage einer anständigen Spannungswellenform anwendbar ist). Ich muss die gefilterten Wellenformen verwenden.

Ich habe also Leistung (abgetastete V-Wellenform x abgetastete I-Wellenform, dann pro Zyklus gemittelt) und ich habe RMS-Volt und RMS-Ampere (basierend auf Samples quadriert, dann gemittelt und dann quadratisch gewurzelt). Bleiben Sie nicht in der Nähe von Nyquist - sehen Sie sich tausend Samples pro Zyklus an, um alle harmonischen Nuancen des Stroms einzufangen und Aliasing zu vermeiden.

Als nächstes teile ich die Leistung durch das Produkt der Effektivwerte von I und V und das ergibt den Leistungsfaktor - ein Wert, der Null ist, wenn der Strom um 90 Grad zur Spannung phasenverschoben ist, und 1, wenn Volt und Ampere vollständig in Phase sind - denken Sie daran Ich spreche davon, dass die Grundlagen hier in Phase sind, nicht alle Oberschwingungen des Stroms - sie spielen keine Rolle, wenn die Ansteuerspannung eine Sinuswelle ist.

Der Leistungsfaktor wird in den Phasenwinkel umgewandelt, indem Arc cos genommen wird, und Sie haben jetzt den Phasenwinkel.

Ich habe Stromzähler für Versorgungsunternehmen entworfen, falls Sie sich gefragt haben !!

Wie wäre es mit einem Optokoppler in Reihe mit der Last? Sie würden eine kleine Schaltung benötigen, um den Strom gleichzurichten (BR1) und zu begrenzen (D2, D3, R3). D2 und D3 begrenzen gleichzeitig die Spannung über der Schaltung, aber im schlimmsten Fall gibt es aus Sicht der Last immer noch einen Spannungsabfall von etwa 3 V. V1 sollte daher viel höher als 3 V sein.

^{Simulieren Sie diese Schaltung – Mit CircuitLab erstellter Schaltplan}

Der Ausgang wird hochgezogen, wenn die LED aufhört, Strom zu leiten, also während des Nulldurchgangs.