Neulich stellte jemand die Behauptung auf, sonntags bräuchte der Braten länger, weil da alle kochen und so weniger Strom zur Verfügung stünde. Mal abgesehen davon, daß das extrem unplausibel ist, fand ich dennoch die Idee lustig, mal über einen gewissen Zeitraum Statistik über die Netzspannung zu führen und so ist dieses Projekt entstanden.
Netzspannung messen – nichts leichter als das dachte ich mir. Das kann selbst das billigste Multimeter halbwegs zuverlässig. Aber damit ist es natürlich nicht getan, denn wir wollen ja Statistik treiben und dazu wäre es vernünftig, z.B. alle 5 Minuten zu messen und das Tag und Nacht und mindestens über eine Woche. Also Multimeter mit serieller Schnittstelle am PC? Ginge wohl, aber das einzige Multimeter mit Schnittstelle, das ich besitze ist ein uraltes Voltcraft, dem ich eigentlich nicht mehr recht traue. Außerdem weiß ich nicht, ob die Batterien das mitmachen würden. Ein richtiges Data-logging Multimeter, wie das Fluke 289 wäre eine gute Lösung, aber erstens habe ich keines und zweitens waren mir die 500 bis 700 €, die so ein Ding, je nach Laden und Zubehör, kosten ehrlich gesagt zu viel für ein Spaßprojekt.
Also selbst ist der Mann: Mit einem Mikrocontroller und einem SD-Card Adapter sollte das doch kein Problem sein. Nur wie wollen wir die Netzspannung messen? 240 Volt am ADC-Pin dürfte der Chip übel nehmen. Spannungsteiler? Ginge, aber will ich wirklich 240 Volt nackt auf der Platine haben? Direkt neben dem Controller? Eher nicht, wenn es sich vermeiden lässt. Zudem bin ich mir garnicht sicher, ob die 0.25W Metallfilmwiderstände aus meinem Sortiment überhaupt für so hohe Spannungen geeignet sind. Also anders: AC Steckernetzteil, Gleichrichter und dann ggf. noch Spannungsteiler, um das in den richtigen Spannungsbereich für den ADC zu bringen. Am Ende muß man das dann halt kalibrieren. In der Bastelkiste lag noch ein Steckernetzteil von einem altem Anrufbeantworter (nominell 9V AC, 780mA):
Eine schnelle Messung ergab, daß das Ding im Leerlauf so ca. 11 Volt RMS ausspuckt. Wenn das Netzteil die Sinusform halbwegs erhält, wären das dann also ±11∙SQRT(2) = 15.6 Volt oder ca. 31 Vpp. Also mal am Oszi ansehen:
Nicht der schönste Sinus der Welt, aber gut genug. Nun muß noch die Spannung in einen vernünftigen Bereich gebracht werden, der den Microcontroller nicht ins Schwitzen bringt. Am besten irgendwo in den mittleren Spannungsbereich, damit uns die zu erwartenden Spannungsschwankungen im Netz nicht an irgendwelche Grenzen bringen. Also habe ich einen Spannungsteiler aus 130k und 22k aufgebaut, was die ca. 15Vmax der Halbwelle auf zahme ca. 2Vmax über dem 22k Widerstand herunterbringt. Bei 152k und 15V fließen also maximal 100µA, so daß wir uns über den Stromverbrauch über die Messperiode auch keine Sorgen machen müssen. Eine Diode später hatte ich dann nur noch die positive Halbwelle:
So kann man arbeiten! Fortsetzung folgt...
Interessante Idee, du hattest ja schon öfter von dieser Legende berichtet :-). Prinzipiell würde es mich wundern, wenn das deutsche Stromnetz das nicht ausregeln würde, aber leichte Schwankungen könnten schon mal passieren. Glaubst du, dass deine Anordnung genau genug ist, u. Auch noch kleine Schwankungen zu messen? Wenn man von einer Schwankung von 1% ausgeht, dann wären das 2,4V peak to peak. Runterskaliert auf 2V sind es dann 12mV pp und bei nur ein Halbwelle nur mehr 6mV. Was kann denn der ADC des Mikros? It 10bit oder?
AntwortenLöschenHi! Ich kann mir wie gesagt auch nicht vorstellen, dass da was zu sehen ist... Aber meines Wissens schwankt die Netzspannung insgesamt schon - und durchaus um mehrere Volt. Nur kann ich mir keinen Zusammenhang mit dem sonntagsbraten vorstellen ;-)
AntwortenLöschenIrrwitzig genau ist das Ganze natürlich nicht, so daß ich kleine Schwankungen wohl eher nicht sehen werde. Ich hatte folgende Überlegung angestellt:
Der ADC hat eine Auflösung von 10bit über einen Bereich von 0-Vcc. D.h. bei 5V Vcc entspricht ein Bit knapp 5mV. Bezogen auf unsere 2V Peak wären das 0.25%. D.h. wir sollten am Ende mit vielleicht 1% Genauigkeit rauskommen. Ein bisschen mehr könnte man rausholen indem man den Controller bei 3.3V betreibt. Aber auch bei 5V dürfte das für die Sonntagsbratenfrage ausreichen, denn 1% Abweichung wären bei 2 stündiger Bratzeit gerade mal 1 Minute und 12 Sekunden. D.h. um einen Effekt subjektiv beobachten zu können müsste der Spannungsabfall am Sonntag schon erheblich höher ausfallen ;-)
Was Deine Rechnung angeht: 1% bleibt 1%, d.h. wenn meine Halbwelle ein Vmax von 2V hat, dann ist 1% 20mV. Was sich halbiert ist Vrms – das messe ich aber garnicht.
Du hast recht! 1% bleibt natürlich 1%. Das hätt ich auch einfacher haben können :-).
AntwortenLöschenHeisst das jetzt eigetlich, dass du jetzt jeden Sonntag einen Braten instrumentiert braten musst? ;-)
He - ich sag Deiner Frau nix vom TC35 und Du meiner nicht, daß sie wöchentlichen Braten einfordern könnte ;-)
AntwortenLöschenÜbrigens ist mein Floyd/Buchla inzwischen eingetroffen. Mein Exemplar enthält leider ein paar Handschriftliche Anmerkungen, aber für den Preis ist das wohl OK. Ist auf jeden Fall eine schönes Buch - danke für den Tip!
AntwortenLöschen