Ich suche auch noch sowas um die überschüssige Energie in meinen Heizungspufferspeicher reinzukriegen.Ich habe meine Lösung hierzu in Tasmota-32 gepackt. siehe Tasmota Discussions
Vielleicht kann das helfen.
John
Für alle, die selbst sehen wollen, wie so ein Datenstrom aus dem Zähler "roh" ausieht, stelle ich hier mal die Rohdaten für einen Daten-Blob zu Verfügung. Die Daten decken einen Zeitraum von 360 Millisekunden ab und entsprechen dem Fall, wo 0 Watt Leistung registriert wurde. Datenformat ASCII, Delimiter=5x Leerzeichen, 1. Spalte ist die Zeit in Sekunden, zweite Spalte ist die Spannung in Volt. Abtastrate 20 kSamples/s, also bei 9600 Baud hart am Nyquist-Limit. Es wurde mit einem pull-up Widerstand gearbeitet, d.h. 5.x Volt bedeutet "LED am Zähler dunkel" und 0V bedeutet "LED hell".
EMH_ED300L_0W.txt (139 KB)
Soweit zu den Zähler-Rohdaten, nur falls es jemanden interessieren sollte (wahrscheinlich eher nicht...).
Hier geht es jetzt bald weiter mit dem elektronisch ansteuerbaren Dimmer, das ist nämlich meine nächste Baustelle.
So Leute, weiter gehts...
Für einen Regelkreis, wie ich ihn hier aufbauen möchte, braucht man, so haben wir mal gelernt, neben dem Messglied (=Stromzähler mit Lesekopf) auch noch ein Stellglied. In meinem Fall einen Leistungssteller für das Gerät, das überschüssigen Strom am Ende in Wärme umwandeln soll. Ich habe das auf die Schnelle jetzt erst mal genau so umgesetzt, wie zuvor schon angekündigt.
Ihr wisst hoffentlich, was man unter einer quick & dirty-Lösung versteht...? Genau: Es muss schnell gehen und funktionieren, der Rest ist wurscht. Dass dies hier keine endgültige Lösung ist, sollte klar sein. Es soll nur möglichst schnell mal rein proof-of-concept mäßig funktionieren. Also:
Ich habe mir in der Bucht für kleines Geld einen 4000 Watt Phasenanschnittdimmer besorgt. So sieht der aus:
Der hat vorne einen Drehknopf, mit dem man den Anschnittwinkel, also die Phase, bei der der Triac zündet, einstellen kann. Damit lässt sich die Leistung stufenlos von Null bis Max einstellen. Macht man den Drehknopf ab, kommt dahinter ein Poti zum Vorschein, praktischerweise mit Schlitz in der Welle. Ja prima, da flanschen wir doch mal eben schnell den Modellbau-Servo-Dimmer-Aktuator an:
Noch ein Bildchen:
Was man mit einem Stückchen Blech und ein paar Schrauben nicht alles mal eben schnell zusammenimprovisieren kann...
Das Poti im Dimmer hat an sich 270° Drehwinkel, wohingegen Modellbauservos üblicherweise maximal 180° können. Hat in dem Fall aber trotzdem gut gepasst, weil der Dimmer einen gewissen Totbereich hat, wo sich nichts tut. Die 180°, die das Servo kann (wenn man's denn richtig ansteuert), reichen für den vollen Hub von 0-100% gerade schön aus.
Und fertig ist die nullte Version des Leistungsstellers. Phasenanschnitt ist laut TAB bei Heizgeräten wohl nur bis 200 W zulässig, d.h. bei einer Heizpatrone wäre es so in D illegal, aber zum Testen kann man ja erst mal einen 500W Halogen-Baustrahler oder die entsprechende Zahl an Glühbirnen dranhängen. Das sind Lichtquellen, die man legal phasenanschnittdimmen kann, und doch produzieren sie am Ende doch überwiegend Wärme. Das Thema der galvanischen Trennung ist so auch gleich abgehakt, der Dimmer hockt auf der 230V AC-Seite (mit geerdetem Gehäuse), das Servo läuft mit 5V DC, dazwischen ist Plastik.
Als nächstes muss ich nun einem Mikrocontroller beibringen, dem Datenstrom des Stromzählers zu lauschen...
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Weiß jemand, warum das so ist? Phasenanschnitt interessiert eine Ohm'sche Last ja eigentlich gar nicht. Sollte doch egal sein, ob Heizstab oder Glühbirne. (?)
Was sich die Jungs (und evtl. auch Mädels?) vom VDE dabei genau gedacht haben, ist mir ehrlich gesagt ein Rätsel (wie bei so manch anderen Dingen auch), aber nachzulesen gibt es deren Vorgaben in den TAB 2007 (technische Anschlussbestimmungen):
Es steht auf Seite 21 im Unterpunkt 10.2.7. Ich zitiere mal:
(3) Bei Anwendung der symmetrischen Anschnittsteuerung ist die Anschlussleistung von
Glühlampen auf 1,7 kW je Außenleiter, die von Entladungslampen mit induktivem Vor-
schaltgerät sowie die von Motoren auf 3,4 kVA je Außenleiter begrenzt.
(4) Bei Wärmegeräten darf die unsymmetrische Gleichrichtung bis zu einer maximalen An-
schlussleistung von 100 W und die symmetrische Anschnittsteuerung bis zu einer maxima-
len Anschlussleistung von 200 W angewandt werden.
Bei Glühlampen darf man also bis 1,7 kW "phasen-anschneiden", bei Heizgeräten dagegen ist bei 200 W Schluss.
Der Hintergrund, warum man überhaupt Beschränkungen einführt, liegt einfach darin, dass der sinusförmige Verlauf der Netzspannung auch sinusförmig bleiben soll. Phasenanschnitt macht deutliche Verzerrungen, was im Frequenzraum zu höheren Harmonischen führt, und die will man nicht haben. Deswegen soll im Netz nur ein ganz kleiner Teil der Leistung über Phasenanschnitt laufen. Ich spekuliere jetzt einfach mal, was der Hintergedanke gewesen sein könnte: Heizgeräte sind ja träge, da stört es nicht, wenn man sie getaktet ein- und ausschaltet, so wie das eine klassische Herdplatte tut. Lieber 10 Sekunden an und 10 Sekunden aus als Phasenanschnitt. Bei Lampen dagegen würde so ein Geblinke im Sekundentakt massiv stören, deswegen ist man da großzügiger, was Phasenanschnitt anbelangt.
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Daher habe ich mich für Schwingungspaketsteuerung mit einem SSR entschieden. Hier werden nur Vollwellen bzw. Halbwellen geschaltet.
Hast du mal geschaut, ob du mit der Schaltfrequenz deiner Schwingungspaketsteuerung und der Leistung deines Verbrauchers mit der DIN VDE 0838 bzw. EN 60 555 konform bist? Da gibt es Beschränkungen, wie oft man ein- und ausschalten darf. In dieser Quelle habe ich dazu eine Tabelle gefunden, die ich hier einfach mal reinkopiere:
Bis 400 Watt darf man alles, bis 600 Watt immer noch 500x pro Minute, bis 1 kW dann aber nur noch 100x pro Minute (womit 2 Hz schon zu schnell wäre), und oberhalb von 1 kW liegt man maximal bei 10x pro Minute, was dann schon so langsam ist, dass der Stromzähler sicherlich nicht mehr darüber hinwegintegriert.
Anscheinend muss man aber immer die gleiche Zahl von positiven und negativen Halbwellen durchlassen. Tut man das nicht, ist man unsymmetrisch und hat ein Leistungslimit von nur noch 10 Watt (!).
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Besten Dank für die Recherche. Dann liegt mein Heizstab mit 600 W im grünen Bereich.
für ein Balkonkraftwerk ist das völlig ausreichend.
Ich bin inzwischen über diesen Artikel gestoßen, demzufolge einige Leute mit der Schwingungspaketsteuerung ziemlich auf die Nase gefallen sind:
In manchen Fällen erfolgte die Leistungssteuerung wohl langsamer als die Integrationszeit des (Zweirichtungs-)Zählers, so dass dieser während der vermeintlichen Nulleinspeisung sowohl Bezug als auch Einspeisung gezählt hat. Laut dem Artikel haben die Zähler typischerweise 0,5 bis 1 s Integrationszeit.
Wenn man nun z.B. mit den oben genannten 100 Schaltvorgängen pro Minute schaltet und der Zähler immer über 1-Sekunden-Intervalle mittelt, dann kann das unschöne Schwebungseffekte geben. Meistens fallen dann 2 Pulse in das 1-Sekunden-Intervall, manchmal aber auch nur einer. Folglich wird dann meistens etwas Bezug gezählt, aber ab und zu auch deutliche Einspeisung.
Ein 600W-Heizstab ist demnach wirklich optimal - da darf man 500x pro Minute schalten und es mittelt sich alles schön aus. Im Einzelfall wird man es immer mit dem individuell vorhandenen Zähler testen müssen.
Schön dass du die von mir bereits in #2 geschriebenen Bedenken nun auch sonstwo gefunden hast...
Bin auf deine Lösung gespannt. Ich hatte mein Projekt daraufhin erstmal auf Eis gelegt, bzw angedacht, wirklich einen Stelltrafo zu benutzen.
Im Einzelfall wird man es immer mit dem individuell vorhandenen Zähler testen müssen.
Genau so ist es.
Tasmota-32 kann PWM im Bereich von 2.. 50 Khz umsetzen.
Damit ergeben sich folgende praktikable Möglichkeiten.
Wenn es sich um einen "schnellen" Zähler handelt, muss man auf die PWM-Frequenz von 5 Hz ausweichen.
Damit hat man bei Nutzung der Halbwellen immer noch 20 Stell-Positionen.
Der Funktions-Nachweis der Überschuss-Kompensation gestaltet sich einfach, da der digitale Zähler die eingespeiste Energie liefert.
Bei mir liegt diese bei ca. 100 Wh/Tag. Das ist in meinem Fall dem eher langsamen, dafür sehr einfachen Regler geschuldet (3-Punkt-Regler).
Mir erscheint die Lösung mit Tasmota+SSR in Hinblick auf technische Zielsetzung und dem kommerziellen Aufwand alternativlos.
Hi Leute,
hier kommt mal wieder ein Update. Das Thema Leistungsregelung (vgl. vorherige Beiträge) wird mich sicher auch noch eine ganze Weile beschäftigen, aber jetzt ist erst mal wieder die Leistungsmessung an der Reihe. Ich habe einen Mikrocontroller auf eine Platine gelötet, noch ein klein wenig Peripherie aus Widerständen und Kondensatoren darum herum, und ein LCD1602 Display dran, damit ich auch sehe, was da so an Daten ankommt.
Dann war erst mal Coden angesagt. Ich habe mir einen Algo ausgedacht, der den D0-Datenstrom, der da so aus dem Stromzähler herausblubbert, mitliest und sich auf die Lauer nach dem gesuchten OBIS-Code für die Gesamtleistung legt. Die ganzen anderen Daten interessieren nicht, die fallen im Schieberegister einfach wieder hinten raus. Nur wenn die gesuchte Gesamtleistung vorbeikommt, werden die 4 relevanten Bytes herausgepickt und in eine Leistung in Watt umgerechnet - vorzeichenbehaftet natürlich. Das Ergebnis gebe ich am LCD-Display aus. Für meinen Test-Zähler, den EMH ED300L, funktioniert das inzwischen ganz gut. So schaut das Ganze aus:
Der Lesekopf (Magnet mit Kabelbinder dran festgemacht) ist natürlich noch recht provisorisch und hält nicht wirklich toll - aber es funktioniert. Die Schaltung läuft momentan mit 5V aus einer Batterie.
Interessant übrigens, dass die Update-Rate beim EMH ED300L von der Leistung abhängt. Bei 0W (Zählerstillstand) kommt etwa im Sekundentakt ein D0-Datenblob raus. Bei knapp 10W kommt der eher alle 4 Sekunden, bei einigen hundert Watt geht es geschätzt so Richtung 2 Sekunden. Auch interessant: Wenn man die gesamte Last ausschaltet, wird der letzte positive Leistungswert nochmal wiederholt, dann passiert ein paar Sekunden lang nichts, und dann erst springt die ausgegebene Leistung auf 0 Watt. Hat schon erstaunliche Eigenschaften, dieser EMH-Zähler.
Ach ja: Servo-Ansteuerung ist auch implementiert, somit ist der Phasenanschittdimmer prinzipiell einsatzbereit:
Rein hardwaremäßig müsste das jetzt so eigentlich schon reichen, um eine Nulleinspeise-Regelung zu demonstrieren. Softwareseitig muss ich mir dafür aber erst noch einen Regelalgorithmus ausdenken, der mit sinnvollen Zeitkonstanten arbeitet und u.a. auch einen Timeout hat, wenn vom Zähler mal nichts mehr kommt, z.B. wenn der Lesekopf runterfällt.
Prinzipiell müssten sich die meisten Zähler, die ohne Aufforderung Daten rausgeben und mit 9600N1 senden, mit diesem Ansatz unterstützen lassen. Ich bräuchte zu jedem anderen Zähler nur ggf. einen Rohdatensatz, um entsprechende Anpassungen vorzunehmen.
Hat hier nochmal jemand weiter geforscht im Bezug auf die Integrationszeit verschiedener Zählertypen?
Mich selbst interessiert hier vor allem ISKRA (MT681-D4A52-K0p). Da hab ich ja schon unerfreuliches über Messungenauigkeiten bei elektronischen Verbrauchern gelesen (weiß aber leider nicht mehr wo). Stichwort Rogowskispule