Desarrollo: PulsePi, registra y controla tu consumo.

Axouxere · 31 Oct 2012

Es un placer encontrarse con hilos como éste en burbuja.
Ahora pregunto, a efectos prácticos el contador Hager EC-152 del que dispones ¿qué lo pones tú dentro ya de tu vivenda, por tu cuenta? Lo digo porque si es el de la compañía eléctrica se supone que está precintado, y no hay acceso a la salida de impulsos ni al puerto de comunicaciones.

Cui Bono · 1 Nov 2012

Cuerpo sin inquilino dijo:
Me equivoco mucho porque digo las cosas sin reflexionar demasiado , pero en este caso no me equivoco, los valores RMS solo se pueden usar cuando todas las ondas son senoidales de 50 hz, eso es correcto en el caso de bombillas (resistencias), bobinas, condensadores, motores, tras*formadores ... típico material eléctrico de naturaleza lineal.

Mira que habías empezado bien, hasta la palabra "demasiado" y después te me tuerces... :

:
A mí el que me mola es este:
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Leamos:

1. The AD736 is capable of computing the average rectified
value, absolute value, or true rms value of various input signals.
2. Only one external component, an averaging capacitor, is
required for the AD736 to perform true rms measurement.

Si te vas a la página 7 de su datasheet verás las pruebas gráficas del zascandil del AD736 midiendo "contra natura" a frecuencias fuera de 50hz :cook: :cook:

En serio, se come cualquier frecuencia e incluso se come tras*itorios no lineales dándote su valor rms.

Es que además, éste es el más barato y vale 10€. Si te compras un polímetro Fluke True RMS tiene unos cuantos chips de los buenos y caros y te sale el cacharro por un ojo de la cara.

Tienes unos cuantos más aquí:
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Eso es incorrecto en el caso de fluorescentes, lamparas LED, un soldador, televisiones, vídeos ....

Por ejemplo esta es la intensidad que pasa a trabes de un fluorescente:

Muy majo este gráfico. Tiene armónicos de orden impar. Si haces la serie de fourier de esa señal tienes múltiples ondas senoidales perfectas y todas serán medidas por el campeón AD736, salvo los armónicos muy superiores.

El que un elemento eléctrico no sea lineal (que no reaccione linealmente a la variación de V ó I ) no implica que sus señales no tengan rms, se pueden descomponer en una serie de ondas senoidales por tras*formadas de Fourier. Lógicamente, los tras*itorios de encendido suponen una excepción, pero se los traga igual dentro de sus limitaciones en rango de frecuencia que se pueden consultar en el datasheet.

Si esa lámpara del gráfico es tuya y eso es lo que mides antes del balastro, devuélvela, que le falta el filtro para cumplir la IEC-1000-3-2.

Si hay armónicos de corriente la formula que tu dices es incorrecta hay que hacerlo como yo digo, lo que tu dices supondría un error de medida importante, a ojo de buen cubero mucho más del 10% cuando intentes medir por ejemplo el consumo de un fluorescente.

Ejem... El consumo de un fluorescente en valor eficaz te lo mide cualquier polímetro True RMS y no necesariamente es un dispositivo digital. De hecho, los de Fluke son de sensor RMS y no de sampleo de alta frecuencia, como los osciloscopios digitales:
Digital Library Fulfillment Center

Las formula real de la potencia consumida es la integral de V(t) por I(t) por diferencial de t respecto del tiempo, en el caso de que V(t) e I(t) sean senoidales puras se puede simplificar y queda como tu dices, se ha hecho desde los inicios cuando todo era eléctrico y no había electrónica

Se te olvida añadir "y que sean de 50hz". El gráfico que has puesto de los fluorescentes es senoidal puro, que lo sepas. Es la suma de armónicos de 50hz, 150hz, 250hz, etc.. lo que has representado en esa gráfica. Hasta que llegues a 500khz mi campeón te los integra con su VCO, sus tensiones de referencia y sus rampas de carga de condensadores, no te preocupes.

, pero no deja de ser una simplificación que para que sea cierta parte del supuesto de que no hay ni armónicos de tensión (esto suele ser cierto) ni de corriente (esto ya es discutible).

No es discutible. Tengo un Fluke 196B ScopeMeter aquí mismo, en mi casa. Lo puedo medir en FFT, pero estoy perruzo y apalancao y ya se que no hay armónicos. Y si los hubiera (porque hubiera variadores de frecuencia o arrancadores) y los tuviera que medir con un chip rms el único problema en caso extremo sería que tendría que elegirlo de los caros.

Que sepas que la normativa para aparatos inverter (frigoríficos, lavadoras buenas, aparatos de bomba de calor) les obliga a filtrar armónicos desmadraos de manera que no se me vaya de la curva de frecuencia de mi campeón AD736.

Lo bueno de los armónicos es que se cancelan unos con otros y al final no vas a tener una cosa de señal así en la entrada del cuadro, pero si quieres hacer algo con rigor y precisión tienes que hacer el calculo como yo digo, de nada sirve usar un medidor de intensidad con un 1% de precisión si luego cometes un error del 5% por despreciar los armónicos.

Te debes referir a ciertos armónicos de corriente en cierto tipo de tras*formador trifásico, que se cancelan. Los armónicos en electrónica de potencia no se cancelan, son unos hijomios que hay que filtrar sí o sí y que vuelve locos a los sistemas de protección diferenciales y confunde a las pinzas amperimétricas normales.

En la wikipedia ya lo advierte pero la verdad es que hace poco hincapié en el asunto:
"Cuando se trata de corriente alterna (AC) sinusoidal, el promedio de potencia eléctrica desarrollada por un dispositivo de dos terminales es una función de los valores eficaces o valores cuadráticos medios, de la diferencia de potencial entre los terminales y de la intensidad de corriente que pasa a través del dispositivo."

Te está describiendo tu sistema. Tú también promedias por medio de ventanas de integración de 1 segundo (así lo dijiste) y has de hallar el valor eficaz también. Mi sistema promedia por medio de VCO y cargas/descargas de condensadores dentro del chip. Oye, que no dicen nada de eso de los 50Hz de antes.

La potencia eléctrica es un valor escalar, no te importe que desprecie los ángulos de desfase de V e I y sea luego cuando incorpore el factor de potencia a la medida, por separado.

Pero vamos que si el error te importa poco puedes hacerlo como dices, eso si para medir cosas como consumos de televisiones, monitores, ordenadores, fluorescentes ... tu sistema será muy malo, para medir consumos de neveras, lavadoras, bombillas incandescentes, estufas de resistencia ... funcionara sin problemas.

Me rindo... :´( :´( voy a cortarme las venas...

Lo que digo es que el amplificador diferencial aislado, aisla y amplifica, te sirve para aislar y acondicionar la señal para el conversor A/D, te ahorras el trafo que suele ser rellenito, pesado y lo mismo vale el solito más que el amplificador. Es una opción a valorar no se que saldrá mejor.

No hay que amplificar. Todo lo contrario, tienes que poner sí o sí un divisor de tensión porque el RMS tiene un rango de trabajo de 200mv.
En caso de accidente, peta antes el rms y luego el uLog. Difícil que alcance al raspi si lo único que tiene éste es la conexión SPI-UART con el uLog. No problemo.

Lo mismo lo más fácil es no medir la tensión, por normativa creo recordar (lo mismo me confundo 8 que no puede variar más de un 2% con respecto a la nominal, así que suponer 230V no es un error grave.

Bueno... supervisar la tensión de los penosos y los iberdrolos tiene su morbo. No es frecuente pero tampoco imposible que una solicitación puntual salvaje de energía de una fábrica cercana te pueda jorobar tu instalación, por presencia de armónicos chungos de un arrancador de motor rellenito con caída de tensión. Aparte, sólo iba a costar 10€ del rms porquee el uLog lleva tres ADC y nos sobran dos.

La frecuencia suele ser muy muy precisa, hasta el punto que antiguamente se hacían relojes analógicos usando la frecuencia de red como base de tiempo. La "fase" se puede medir con un simple optoacoplador como el que tienes y de paso te ahorras el tras*formador. Es una chapuza pero jorobar el trabajo se queda en la mitad :XX: y el error que introduce no va a ser mucho.

Se trata de medir el desfase entre V e I. Eso se hace con un PLL, te da todas las señales digitales que necesites para marcar los pasos por cero y el tiempo de desfase entre el paso por cero de primero y el del segundo. Con el tiempo de desfase se calcula el ángulo sabiendo que la frecuencia es 50hz. Lo usan mucho los telecos, para demodular, por ejemplo.

El tras*formador de tensión no me lo puedo ahorrar. Me he picao con el tema este del desfase V-I y me sobran ADCs.

Cui Bono · 1 Nov 2012

Axouxere dijo:
Es un placer encontrarse con hilos como éste en burbuja.
Ahora pregunto, a efectos prácticos el contador Hager EC-152 del que dispones ¿qué lo pones tú dentro ya de tu vivenda, por tu cuenta? Lo digo porque si es el de la compañía eléctrica se supone que está precintado, y no hay acceso a la salida de impulsos ni al puerto de comunicaciones.

Este es casero, doméstico pero preciso. Lo pone cada quién por su cuenta.
Hay otras marcas y modelos, pero éste es el que tenía doble tarifa.

La compañía no te da nada, ni siquiera el cablecillo rojo de antaño para el cambio de tarifa. Le he tenido que poner un interruptor horario para darle la señal (el contador no lleva reloj interno para el cambio de tarifa).

Cuerpo sin inquilino · 2 Nov 2012

Mmm parece que estudiamos en universidades diferentes, porque todo esto es de primero de carrera y me estas dejando a cuadros.

Al final he reflexionado y todo por si me estaba equivocando, he hecho los cálculos en matlab:

La potencia instantánea es siempre p(t)=v(t)*i(t), el consumo en una hora es la integral de la potencia desde 0 seg a 3600 seg, vendría en w*seg, para pasar a w*h como es normal se divide por 3600, veamos casos prácticos:

%% Corriente continua
syms V I Phi t
Pot=int(V*I,t)

% numérico
V=100;
I=10;

Pot=int(V*I,t,0,3600)/3600

Ejecutamos y nos da:

Pot =

I*V*t

Pot =

1000

Ok, no va mal la cosa, parece que si tengo una tensión continua de 100 V y una corriente de 10A en una hora gasto 1000w*h, seguimos al caso de alterna:

%% Corriente alterna
syms V I Phi t
V=sqrt(2)*V*sin(2*pi*50*t);
I=sqrt(2)*I*sin(2*pi*50*t+Phi);
Pot=int(V*I,t,0,1/50)*50

% numérico
Phi=0;
V=sqrt(2)*100*sin(2*pi*50*t);
I=sqrt(2)*10*sin(2*pi*50*t+Phi);

Irms=sqrt(int(I^2,t,0,1/50)*50)
Pot=int(V*I,t,0,3600)/3600

Ejecutamos y obtenemos:

Pot =

I*V*cos(Phi)

Irms =

10

Pot =

1000

Ok, la cosa va bien la formula de la potencia efectivamente es I*V*cos(Phi), con una Vrms=100V y una Irms=10A el consumo son 1000w*h, todo ok, el calculo de la Irms también ok, es el voltaje de pico de la onda dividido entre la raíz de dos.

Hasta ahora guay podemos medir Irms y Vrms y sabiendo el desfase (0 para el ejemplo) calculamos el consumo.

Ahora vamos a suponer que la corriente tiene armónicos:

%% Genérico
syms V I Phi t
V=sqrt(2)*V*sin(2*pi*50*t);
I=sqrt(2)*I*sin(2*pi*50*t+Phi)^3;
Pot=int(V*I,t,0,1/50)*50

% numérico
Phi=0;
V=sqrt(2)*100*sin(2*pi*50*t);
I=sqrt(2)*10*sin(2*pi*50*t+Phi)^3;

Irms=sqrt(int(I^2,t,0,1/50)*50)
Irms=double(Irms) %para que aproxime el resultado a un número real
Pot=int(V*I,t,0,3600)/3600

Ejecutamos y obtenemos:

Pot =

(3*I*V*cos(Phi))/4

Irms =

(5*2^(1/2)*5^(1/2))/2

Irms =

7.9057

Pot =

750

Vaya la formula de la potencia ya no sirve para nada, ahora para cada corriente hay una formula, calculamos Irms y es de 7.9057 A huevonudo el consumo debe ser entonces 7.9*100*cos(0)=790.57 w*h, pero no!!!, el consumo es de 750 w*h, un error de 790/750=1.05, es decir del 5%.

jovenlandesaleja por mucha Vrms, Irms y Phi que midas usando el mejor de los dispositivos no puedes calcular con precisión el consumo de un cacharo que produzca armónicos, la señal que puse es una exageración que no vas a ver pero donde vas a encontrar un hogar con 0 armónicos, un PC que no produzca armónicos.

Si yo quisiese hacer algo con rigor haría un aparato que midiese la potencia real consumida sea como sea la honda de corriente, por rara que sea, es decir un watimetro real, no aproximaciones, veamos que números nos sales usando un muestreo de I y V de 1Khz como proponía más arriba:

%% Calculo por discrtizacion
t=0:0.001:2;
t=t+rand;

V=sqrt(2)*100*sin(2*pi*50*t);
I=sqrt(2)*10*sin(2*pi*50*t+Phi).^3;

Pot=sum(V.*I)*0.001/2

Pot =

750.0146

Claramente es mejor método que medir valores RMS y es tan sencillo como:

Pot=Pot+V*I/1000;

Es decir una simple suma acumulativa, el error máximo que he visto es de 0.9wh, lo cual es un error de más o menos un uno por mil.

Dicho esto el proyecto es tuyo y haces con el lo que te da la gana, me parece huevonudo que quieras medir Irms, es menos preciso pero oye cada uno a lo suyo, mañana si tengo tiempo pondré un esquema de como mediría yo Irms.

Cui Bono · 2 Nov 2012

Cuerpo sin inquilino dijo:
Ok, la cosa va bien la formula de la potencia efectivamente es I*V*cos(Phi), con una Vrms=100V y una Irms=10A el consumo son 1000w*h, todo ok, el calculo de la Irms también ok, es el voltaje de pico de la onda dividido entre la raíz de dos.

Hasta ahora guay podemos medir Irms y Vrms y sabiendo el desfase (0 para el ejemplo) calculamos el consumo.

Muy cool, yo soy más de Derive o, directamente, c con librerias SDL para la representación gráfica.

Ahora vamos a suponer que la corriente tiene armónicos:
Ejecutamos y obtenemos:
Vaya la formula de la potencia ya no sirve para nada, ahora para cada corriente hay una formula, calculamos Irms y es de 7.9057 A huevonudo el consumo debe ser entonces 7.9*100*cos(0)=790.57 w*h, pero no!!!, el consumo es de 750 w*h, un error de 790/750=1.05, es decir del 5%.

Oye, que el error en todo caso es tuyo, no mío. Mi AD736 se come todo a la vez y de todo a la vez saca el RMS.

Matemáticamente, habría que representar al AD736 recibiendo cada uno de los armónicos y luego habría que ir a la tabla de entrada en frecuencia a ver si mi campeón distorsiona o no a esa frecuencia.

Es decir, que la respuesta del AD736 a la entrada (que es una suma de armónicos) es la suma de las respuestas por separado a cada una de ellas. Esto es básico en instrumentación electrónica y se ve que en tu uni no lo sabían. De Teoría de Circuitos no tenías buenos profes.

Respecto a la multiplicación de V(i)*I(i), ten en cuenta que yo obtengo ambas señales por separado junto con el desfase (cos (phi) ) perfectamente correlacionadas las tres señales en el tiempo. Simplemente, uso una fórmula distinta a la tuya y perfectamente válida, que usa escalares.

Mientras yo obtengo una señal dc garantizada por Analog Devices como lineal con ancho de banda de 500khz, tú sampleas a unos 1000m/s y, por tanto, ni tienes ese control que dices de los armónicos ni puedes saber el ángulo de desfase con suficiente resolución. Eres vencido por un chip dual-in-line analógico de 8 patas que se come 500Khz y los integra. Esa es la diferencia entre saber de instrumentación y no saber.

Lo hago (usar una fórmula distinta) porque a mí el valor instantáneo de cada señal me importa un pepino, ya que tendré en todo momento tres series, la Irms escalar, la Vrms escalar y el ángulo de desfase V-I (eso con el PLL, en ventanas de integración compatibles con los dos anteriores y con el ADC). Esas tres series son capturadas perfectamente correlacionadas en el tiempo y multiplicables entre ellas en su momento tantas veces como muestras por segundo tenga (50 en el caso del uLog). No tiene nada que ver la tasa de muestreo de mis señales (50Hz), que es la frecuencia de muestreo en el ADC de esas señales, con la tasa de muestreo de voltaje e intensidad, porque yo ya muestreo RMS-DC y no valores instantáneos, que de eso se encarga el AD736 dándome integraciones TrueRMS de cualquier señal en cuanlquier composición armónica hasta los 500KHz.

Estas señales no están restringidas a 50hz ni deja de ser posible medir varias frecuencias a la vez componiendo una "señal antiestética". Fluke vende todos los días este tipo de aparatos y con garantía de que funcionan, así que no vengas ahora a decirnos que o tienes un aparato de muestreo digital o con electrónica analógica rms te comes un colín, que no es cierto.

jovenlandesaleja por mucha Vrms, Irms y Phi que midas usando el mejor de los dispositivos no puedes calcular con precisión el consumo de un cacharo que produzca armónicos, la señal que puse es una exageración que no vas a ver pero donde vas a encontrar un hogar con 0 armónicos, un PC que no produzca armónicos.

Llevo años midiendo estas cosas que dices que no se pueden medir, sin muestrear a altos ratios.

Las cargas producen armónicos y las leyes te dicen que, si los tienen, has de filtrarlos, con lo cual tu PC, tu bomba de calor, tus balastros, etc.. en realidad se componen de dos cargas, la que es sucia y la de su filtro, que limita la contaminación al resto de aparatos, entre ellos el aparato de medida.

Si yo quisiese hacer algo con rigor haría un aparato que midiese la potencia real consumida sea como sea la honda de corriente, por rara que sea, es decir un watimetro real, no aproximaciones, veamos que números nos sales usando un muestreo de I y V de 1Khz como proponía más arriba:

Claramente es mejor método que medir valores RMS y es tan sencillo como:

Pot=Pot+V*I/1000;

Es decir una simple suma acumulativa, el error máximo que he visto es de 0.9wh, lo cual es un error de más o menos un uno por mil.

Es un vatímetro real lo que estoy planeando, y no un "polímetro digital restringido a 50Hz". Sigues emperrado en tu esquema mental de "rms significa 50hz" o quizás "rms significa una sola frecuencia", ambas son equivocadas.

Dicho esto el proyecto es tuyo y haces con el lo que te da la gana, me parece huevonudo que quieras medir Irms, es menos preciso pero oye cada uno a lo suyo, mañana si tengo tiempo pondré un esquema de como mediría yo Irms.

Es que no nos entendemos, seguramente porque no lees los enlaces que pongo. Tú partes de la idea de que yo no quiero medir valores en el tiempo cuando en realidad sí lo estoy haciendo (lo que no mido son valores instantáneos de voltios y amperios, sino integraciones ponderadas a RMS) y también partes de la idea falsa de que los armónicos los desecho cuando los estoy teniendo muy en cuenta, mucho más que tú, que sampleas a ratios birriosos.

También te equivocas a la hora de enfrentarte a los armónicos. Hay que localizar la fuente de armónicos y aislar con un filtro. Cuando a mí me llaman para que encuentre "derivaciones" que hacen saltar bobinas de disparo de automáticos rellenitos siempre acabo abriendo un armario donde hay variadores de velocidad y donde el listo de turno se ha ahorrado los caros filtros. A alguien como yo lo que le preocupa es la propia existencia de esos armónicos y no si los mido bien o no (que los puedo medir bien).

¿Quieres armónicos de mi casa? Mira esta serie de esta mañana:

63/ 53 -- Fri, 2/Nov/2012 04:43:04 426 w
64/ 54 -- Fri, 2/Nov/2012 04:57:39 411 w
65/ 55 -- Fri, 2/Nov/2012 05:12:31 403 w
66/ 56 -- Fri, 2/Nov/2012 05:19:52 815 w
67/ 57 -- Fri, 2/Nov/2012 05:34:12 418 w
68/ 58 -- Fri, 2/Nov/2012 05:37:00 2145 w
69/ 59 -- Fri, 2/Nov/2012 05:39:28 2429 w
70/ 60 -- Fri, 2/Nov/2012 05:41:57 2425 w
71/ 61 -- Fri, 2/Nov/2012 05:44:26 2414 w
72/ 62 -- Fri, 2/Nov/2012 05:46:57 2373 w
73/ 63 -- Fri, 2/Nov/2012 05:49:30 2354 w
74/ 64 -- Fri, 2/Nov/2012 05:52:23 2080 w
75/ 65 -- Fri, 2/Nov/2012 05:56:04 1630 w
76/ 66 -- Fri, 2/Nov/2012 05:59:31 1738 w
77/ 67 -- Fri, 2/Nov/2012 06:04:27 1218 w
78/ 68 -- Fri, 2/Nov/2012 06:06:55 2420 w
79/ 69 -- Fri, 2/Nov/2012 06:09:24 2414 w
80/ 70 -- Fri, 2/Nov/2012 06:11:53 2416 w
81/ 71 -- Fri, 2/Nov/2012 06:14:23 2409 w
82/ 72 -- Fri, 2/Nov/2012 06:17:38 1840 w
83/ 73 -- Fri, 2/Nov/2012 06:21:14 1668 w
84/ 74 -- Fri, 2/Nov/2012 06:24:17 1971 w
85/ 75 -- Fri, 2/Nov/2012 06:26:43 2463 w
86/ 76 -- Fri, 2/Nov/2012 06:29:08 2476 w
87/ 77 -- Fri, 2/Nov/2012 06:31:34 2471 w
88/ 78 -- Fri, 2/Nov/2012 06:34:00 2458 w
89/ 79 -- Fri, 2/Nov/2012 06:36:27 2451 w
90/ 80 -- Fri, 2/Nov/2012 06:38:54 2455 w
91/ 81 -- Fri, 2/Nov/2012 06:49:05 589 w
92/ 82 -- Fri, 2/Nov/2012 06:56:27 814 w
93/ 83 -- Fri, 2/Nov/2012 07:03:56 800 w
94/ 84 -- Fri, 2/Nov/2012 07:26:13 269 w
95/ 85 -- Fri, 2/Nov/2012 07:40:37 416 w
96/ 86 -- Fri, 2/Nov/2012 07:47:30 871 w
97/ 87 -- Fri, 2/Nov/2012 08:20:45 180 w
98/ 88 -- Fri, 2/Nov/2012 09:04:31 137 w
99/ 89 -- Fri, 2/Nov/2012 09:11:56 807 w
100/ 90 -- Fri, 2/Nov/2012 09:19:22 807 w
102/ 91 -- Fri, 2/Nov/2012 09:20:38 4753 w
103/ 92 -- Fri, 2/Nov/2012 09:22:36 3049 w
105/ 93 -- Fri, 2/Nov/2012 09:24:03 4132 w
106/ 94 -- Fri, 2/Nov/2012 09:29:57 1018 w
107/ 95 -- Fri, 2/Nov/2012 09:33:33 1665 w
108/ 96 -- Fri, 2/Nov/2012 09:43:03 631 w
109/ 97 -- Fri, 2/Nov/2012 09:47:28 1358 w
110/ 98 -- Fri, 2/Nov/2012 09:51:28 1499 w
111/ 99 -- Fri, 2/Nov/2012 09:55:29 1495 w
112/ 100 -- Fri, 2/Nov/2012 10:00:13 1266 w
113/ 101 -- Fri, 2/Nov/2012 10:04:59 1260 w
114/ 102 -- Fri, 2/Nov/2012 10:09:34 1307 w
115/ 103 -- Fri, 2/Nov/2012 10:14:09 1309 w
116/ 104 -- Fri, 2/Nov/2012 10:18:44 1308 w
117/ 105 -- Fri, 2/Nov/2012 10:23:20 1306 w
118/ 106 -- Fri, 2/Nov/2012 10:27:55 1305 w
119/ 107 -- Fri, 2/Nov/2012 10:32:32 1300 w
120/ 108 -- Fri, 2/Nov/2012 10:37:09 1299 w
121/ 109 -- Fri, 2/Nov/2012 10:41:47 1294 w

Explicación:
Cada línea es un pulso de contador y es supuestamente equivalente a 100whr y los vatios en potencia se calculan gracias al tiempo que hay entre pulsos.

A las 5:36 un temporizador da tensión al termo y le deja funcionar durante una hora. Como el agua está fría, está la hora entera rulando.

El otro consumo que hay, siempre superpuesto hasta que me levanto, es el de mi habitación, donde hay un calefactor con termostato.

El frigo puede estar o no, y es tipo inverter.

La bomba circuladora del ACS termosolar es raro que en invierno circule mucho.

A las 9:19 me levanto, apago el calefactor y me caliento la leche con el microondas, que es un aparato que consume unos 800w.

A las 9:47 enchufé el radiador de la salita.

¿Tengo 850w con unos 200w del frigo (si le toca al frigo estar encendido) durante los 4 minutos de calentar la leche con el microondas? Nope. Durante 4 minutos tengo unos hijoputescos 4000w que no existen más que para el contador, culpa del me cae mal del microondas Daewoo, comprado de saldo, que seguramente inyecte armónicos.

Al emisor de impulsos del contador lo tengo alimentaddo con una fuente industrial de 24vdc que uso para proyectos con modems GSM (calidad máxima asequible) y el raspi funciona perfectamente. El problema viene del contador y su falta de medida True RMS. Así que no me metas parrafadas sobre un tema que conozco, como si un tío como yo fuera un poco culto que no sabe lo que hace. Yo soy el primero en querer quitarme el contador de encima y se cómo se hace, no te preocupes.

Y por supuesto que es mi proyecto. Es que por lo poco que vale la tecnología que se va a emplear (de momento, raspi, un relé y un práctico contador) cada cual puede hacer lo que yo, y coger sus cacharrujos, ponerlos a pueba como estimen, tomar decisiones no consensuadas y luego compartimos las experiencias.

Este hilo no va de "Inde curra con lo que le digamos", sino que cuantos más foreros cojan datos, mejor. Los consejos los acepto siempre que se justifiquen adecuadamente y, de momento, yo llevo varios pasos por delante y no has demostrado nada que no sepa. Mientras tú sólo pareces conocer una forma de medir, yo esa forma ya la conozco y la he desechado por tener una relación calidad/precio desorbitada y errores inasumibles.

Aparte, no soy sordo a consejos y he puesto el relé que me sugirieron, ya que eso era razonable y lonchafinista.

Pero es que encima es menos preciso tu diseño a posteriori, en tiempo de cálculo. La precisión de una medida A*B es E = Ea*B + Eb*A y la precisión de una suma se podría aproximar a E= SQRT(Ea^2 + Eb^2) siendo Ea y Eb el error de las medidas por separado. Quieres hacer 2000 multiplicaciones y 1000 sumas por segundo. El AD736 es mucho más preciso y rápido, ya que tiene tecnología de integración (suma) analógica.

Espero que al final tu sistema de medida elegido no parta de la idea de medir por separado muchas muestras de V e I. Si es así, te puedo orientar por el catálogo de National Instruments, aunque el precio te iba a echar para atrás y sólo en licencias ibas a flipar. Tambien lo puedes intentar con osciloscopios USB o con un Scopemeter enchufado a un PC. Total, pa ná, porque en cuanto te escapes del uso del raspi todo el día (consumo ridículo) y tengas que añadir hardware caro y potencia bruta de cálculo ya dejaría de tener sentido como proyecto lonchafinista.

Soy todo orejas. Venga ese diseño tuyo... Analog Devices a 500Khz por 10€ contra National Instruments o loggers USB a 1000m/s en una aplicación doméstica con armónicos localizables. Verás que risas... Al microondas lo aislo yo con una regleta de esas de filtro.

Cuerpo sin inquilino · 2 Nov 2012

Esta claro que no nos entendemos, leerte te leo e intento comprender lo que dices pero sinceramente lo mire como lo mire veo un error de concepto importante y evidente.

Paso de polémicas así que sencillamente he buscado en internet como funciona un vatímetro digital, de la wikipedia http://en.wikipedia.org/wiki/Wattmeter:

Digital
A modern digital electronic wattmeter/energy meter samples the voltage and current thousands of times a second. For each sample, the voltage is multiplied by the current at the same instant; the average over at least one cycle is the real power. The real power divided by the apparent volt-amperes (VA) is the power factor. A computer circuit uses the sampled values to calculate RMS voltage, RMS current, VA, power (watts), power factor, and kilowatt-hours. The readings may be displayed on the device, retained to provide a log and calculate averages, or tras*mitted to other equipment for further use. Wattmeters vary considerably in correctly calculating energy consumption, especially when real power is much lower than VA (highly reactiveloads, e.g. electric motors). Simple meters may be calibrated to meet specified accuracy only for sinusoidal waveforms. Waveforms for switched-mode power supplies as used for much electronic equipment may be very far from sinusoidal, leading to unknown and possibly large errors at any power. This may not be specified in the meter's manual.

There are limitations to measuring power with inexpensive wattmeters, or indeed with any meters not designed for low-power measurements. This particularly affects low power (e.g. under 10 watts), as used in standby; readings may be so inaccurate as to be useless (although they do confirm that standby power is low, rather than high).[1] The difficulty is largely due to difficulty in accurate measurement of the alternating current, rather than voltage, and the relatively little need for low-power measurements. The specification for the meter should specify the reading error for different situations. For a typical plug-in meter the error in wattage is stated as ±5% of measured value ±10 W (e.g., a measured value of 100W may be wrong by 5% of 100 W plus 10 W, i.e., ±15 W, or 85–115 W); and the error in kWh is stated as ±5% of measured value ±0.1 kWh.[2] If a laptop computer in sleep mode consumes 5 W, the meter may read anything from 0 to 15.25 W, without taking into account errors due to non-sinusoidal waveform. In practice accuracy can be improved by connecting a fixed load such as an incandescent light bulb, adding the device in standby, and using the difference in power consumption.[1] This moves the measurement out of the problematical low-power zone.

Justo lo que yo proponía, me alegra saber que no soy el único que ha llegado a la misma conclusión. Para mi es superevidente que tu método tiene un error de concepto, cuando alguien ve las cosas muy claras una de dos o esta en lo cierto o no tiene ni fruta idea de lo que se lleva entre manos, yo lo veo clarísimo pero acepto mis limitaciones es probable que tu tengas razón y yo no tenga ni fruta idea, no deja de ser una posibilidad, simplemente te lo comentaba y he intentado explicar el porque lo más sencillamente posible por intentar ayudar.

En cualquier caso esto no lleva a ninguna parte y no me quiero poner pesado, así que aquí lo dejo.

PD: 1Khz es una cosa de muestreo si señor, pero es la cota inferior y ya con eso se consigue un error de un uno por mil.

Axouxere · 2 Nov 2012

indenaiks dijo:
A las 9:19 me levanto, apago el calefactor y me caliento la leche con el microondas, que es un aparato que consume unos 800w.

¿Tengo 850w con unos 200w del frigo (si le toca al frigo estar encendido) durante los 4 minutos de calentar la leche con el microondas? Nope. Durante 4 minutos tengo unos hijoputescos 4000w que no existen más que para el contador, culpa del me cae mal del microondas Daewoo, comprado de saldo, que seguramente inyecte armónicos.

¿Estás dando a entender que el contador traga y factura el consumo de un microondas como una carga de 4000 w?
Los microondas llevan un tras*formador tan raro que no sería de extrañar que inyecten todo tipo de porquería en la red.
En el trabajo tengo acceso a un Fluke true rms. A ver si la semana que viene hago una medida de la corriente de mi microondas, porque me ha entrado la curiosidad por el tema.

Cui Bono · 2 Nov 2012

Claro que existen los vatímetros digitales!! Nunca te he dicho lo contrario.

Eres tú el que niegas lo otro. Niegas que haya dispositivos analógicos que en tiempo real te den valores RMS válidos y que esos valores den una medida precisa de potencia. Esos valores los sampleas luego como te sale de la minga y puedes hacer 50 multiplicaciones o 20000, que te va a dar igual, porque lo que cuenta es la capacidad de traducción de la señal que tenga tu conversor AC-RMS y que los tiempos de integración sean compatibles con el muestreo que quieras.

Si no ves esto es porque quizás no sepas que puedes hacer cálculos de diferenciación e integración con amplificadores operacionales, que reciben señales que se pueden componer de múltiples señales de frecuencias distintas sin que eso afecte a esta tecnología analógica en su precisión. Lo que quieres hacer digitalmente, se hace de forma analógica en los dispositivos TrueRMS del mercado.

A tí te da igual que los medidores de pinza de Fluke sean RMS, estén sometidos a pruebas, funcionen perfectamente y no sean en ningún caso dispositivos de sampleo directo de V e I. Y no lo son porque no lo necesitan para su función. Pero tú erre que erre, para tí todo es digital just-in-time y te vas a la wikipedia a sacarme un artículo sobre "a modern digital electronic wattmeter/energy".

Búscalos de los otros, que también existen y también hacen sampleo de señal, pero después de la conversión analógica a RMS, que es lo que pretendo yo. Y, por supuesto tienes los vatímetros malos, los de 50hz. De todo hay.

Es que es como hablar a una pared.

Yo soy ingeniero electrónico, suficientemente experto en microcontroladores RISC y sensores, tengo un 10 en mi proyecto de fin de carrera siendo éste de instrumentación analógica y digital. Luego he trabajado en este tema 5 años. ¿Te crees que yo no se quién es el que no tiene ni fruta idea? Llevo media vida persiguiendo armónicos y de lo que tú teorizas, yo te puedo contar experiencias.

Yo voy a continuar con lo mío, con mi sistema lonchafinista y, sin embargo, suficientemente preciso. Serán los otros foreros los que verán que no vas a hacer ningún diseño, ninguna línea de código ni nada de nada porque de marear la perdiz no surge nada práctico.

Para tí la cortesana subida de peso. Solo existe para tí la tecnología que conoces, y todas las demás están equivocadas en principio y sin que lo justifiques y te da igual que te inunden de datasheets con especificaciones técnicas, que ni te los piensas leer ni, seguramente, puedas entender las implicaciones de lo que lees.

Es que es lamentable que hasta reconozcas que 1Khz es una castaña. Ni siquiera te das cuenta que yo, con mi AD736, simplemente conectándolo con un condensador adecuado, ya tengo 500khz de ancho de banda sin las limitaciones del presampleo que tanto te gusta y encima ya tengo esos cálculos del RMS que tú luego tendrás que hacer.

Esos cálculos que tanto aprecias de "multiplicación de la I por la V en cada momento" también se pueden hacer sobre el valor RMS de cada momento de la salida de un chip, con pérdida de calidad menor que la que te impone el sampleo digital de la señal I ó V, que te verás obligado, además, a integrar en lo que tú mismo llamaste "ventanas".

Te lo voy a describir a "camara lenta":

- Sea una señal compuesta de armónicos de hasta el 9º orden. Tú dices que eso confunde a aparatos de medida convencionales y yo estoy de acuerdo.

- Se lo enchufas a un dispositivo analógico al que no le afecta que esas señales sean de frecuencias diferentes a 50Hz o que vengan mezcladas unas con otras (este chip es, por tanto, un dispositivo lineal). Ese chip convierte esa entrada AC compuesta en una salida DC-RMS y el fabricante te asegura que eso es válido. ¿A quién creo, al proveedor de Fluke, Analog Devices y demás empresas punteras, o a tí cuando dices que eso no vale?

- Con el 9º armónico no superas lor 300-500Khz que es lo que el datasheet te dice que entra en linealidad. Todo OK.

- La señal que obtienes es dc-rms. En realidad necesitas dos, tienes la conversión RMS del voltaje y otra paralela de la intensidad, que muestreadas a posteriori junto con el ángulo de desfase te da la posibilidad de tener multiplicaciones de I por V en su correspondiente momento a razón de 50 veces por segundo y teniendo en cuenta factor de potencia del armónico principal.

- La potencia es un escalar. No necesitas el vector de cada momento de la multiplicación I por V. Eso tampoco te lo enseñaron en la uni.

Es lo que hay. Yo tambień se diseñar sistemas digitales ultracaros, pero para ser mejores que mi diseño te vas a las 4 cifras largas o las 5 cifras.

Cui Bono · 2 Nov 2012

Axouxere dijo:
¿Estás dando a entender que el contador traga y factura el consumo de un microondas como una carga de 4000 w?
Los microondas llevan un tras*formador tan raro que no sería de extrañar que inyecten todo tipo de porquería en la red.
En el trabajo tengo acceso a un Fluke true rms. A ver si la semana que viene hago una medida de la corriente de mi microondas, porque me ha entrado la curiosidad por el tema.

Confunde a un HAGER que está en cabecera. Los de la compañía supongo que serán mejores. El mío de la compañía es moderno y digital.

Yo esto lo he descubierto esta mañana. No es que me extrañe, pero choca, porque le doy al temporizador 4 minutos y es lo que me he encontrado. He hecho una prueba similar con la vitro y no me da nada raro.

Más que una pinza, necesitas un osciloscopio de al menos 1GS/s con dos canales y que haga FTT (fast fourier tras*form). Con eso verías el espectro en frecuencia. Da por hecho que a un contador casero le engaña.

Los pulsos representados son los del Hager. No son pulsos de maxímetro del contador de los fenosos, ojo.

Cuerpo sin inquilino · 3 Nov 2012

A ver creo entender lo que quieres hacer, es esto o me equivoco???

1) Tienes v(t) y calcular Vrms (de forma analógica).
2) Tienes i(t) y calculas Irms (de forma analógica).
3) Calculas el desfase.
4) La potencia es Vrms*Irms*Cos(Phi)

El paso cuarto es incorrecto, LA FORMULA DEL PASO CUATRO ES FALSA, eso es lo que estoy tratando de decir todo el rato y he explicado el porque, lo voy a intentar otra vez de la forma más simple que se me ocurre, lo hago con desfase 0 para facilitar aun más los cálculos:

v(t)=sqrt(2)*V*sin(2*pi*50*t).
i(t)=sqrt(2)*I0*sin(2*pi*50*t)+sqrt(2)*I1*sin(2*pi*100*t).

Ok, tenemos la señal de voltaje de red sin armónicos y una señal de corriente que tiene el armónico principal I0 y un segundo armónico I1 de 100Hz;

Si medimos el valor Vrms de v(t)con el fluke nos va a dar V.
Si medimos el valor Irms de i(t) con el fluke nos va a dar sqrt(I0^2+I1^2).
Cuando calculemos la potencia haremos Vrms*Irms*cos(0), es decir Pot=V*sqrt(I0^2+I1^2).

Pues bien la potencia real es V*I0, un armónico par de corriente jamas consume ni entrega potencia, solo da por ojo ciego en la red y caliente bobinados de motores/trafos, no obstante un armónico par si contribuye al valor RMS de una señal, si usas una formula de calculo falsa --> obtienes un resultado falso.

No se trata de que sea más o menos preciso/complicado/caro que hacer un muestreo, simplemente no sirve, es una aproximación, es matemáticamente incorrecto.

Por si aun no queda claro lo que quiero decir, caso más simple aun:

v(t)=sqrt(2)*V*sin(2*pi*50*t).
i(t)=sqrt(2)*I*sin(2*pi*100*t).

Tenemos la tensión de red, cuyo valor eficaz es V y tenemos una intensidad de red, en este caso es un armónico de 100Hz cuyo valor eficaz es I, el desfase es 0, cual es la potencia??

No es V*I*cos(0)=V*I, es 0!!! El valor RMS no sirve para calcular potencias, no se ya como decirlo ni como explicarlo de forma más simple, si no se entiende lo que estoy intentando decir me rindo.

Si yo necesitase hacer un vatimetro analógico, usaría un multiplicador analógico, multiplicaría i(t)*v(t) y luego haría "la integral" con un integrador.

Cui Bono · 3 Nov 2012

Cuerpo sin inquilino dijo:
A ver creo entender lo que quieres hacer, es esto o me equivoco???

1) Tienes v(t) y calcular Vrms (de forma analógica).
2) Tienes i(t) y calculas Irms (de forma analógica).
3) Calculas el desfase.
4) La potencia es Vrms*Irms*Cos(Phi)

El paso cuarto es incorrecto, LA FORMULA DEL PASO CUATRO ES FALSA, eso es lo que estoy tratando de decir todo el rato y he explicado el porque, lo voy a intentar otra vez de la forma más simple que se me ocurre, lo hago con desfase 0 para facilitar aun más los cálculos:

Que no es falsa hombre!! Que toda medida lleva asociaddo un error. Si te pones en plan talibán ningún aparato de medida es correcto.

Se parte de un diseño y ese diseño tiene un error asociado en condiciones estandard y otro posible error en condiciones subestandard.

En este caso, las condiciones subestandard son la presencia de armónicos, la tecnología RMS minimiza ese error y los armónicos me crean tantos problemas a mí como a tí.

Pareces suponer que la toma de muestras digitales con suficiente tasa por segundo te facilitará luego la descomposición armónica, cuando una operación FFT consume recursos salvajemente y además lleva como mochila un error. Y hasta que no hagas el FFT no sabrás qué parte es resistiva y cual es reactiva de un parámetro, potencia, que es un escalar.

No es tan fácil como lo pintas. Exacto se que no va a ser. Correcto va a ser, con su error acotado y en condiciones estándard y con cierta inmunidad a condiciones subestandard no extremas, porque si las condiciones subestandard son chungas, cae mi sistema y el que toma muestras digitales, salvo que éste último sea un pata de color carísimo.

v(t)=sqrt(2)*V*sin(2*pi*50*t).
i(t)=sqrt(2)*I0*sin(2*pi*50*t)+sqrt(2)*I1*sin(2*pi*100*t).

Ok, tenemos la señal de voltaje de red sin armónicos y una señal de corriente que tiene el armónico principal I0 y un segundo armónico I1 de 100Hz;

Si medimos el valor Vrms de v(t)con el fluke nos va a dar V.
Si medimos el valor Irms de i(t) con el fluke nos va a dar sqrt(I0^2+I1^2).
Cuando calculemos la potencia haremos Vrms*Irms*cos(0), es decir Pot=V*sqrt(I0^2+I1^2).

Pues bien la potencia real es V*I0, un armónico par de corriente jamas consume ni entrega potencia, solo da por ojo ciego en la red y caliente bobinados de motores/trafos, no obstante un armónico par si contribuye al valor RMS de una señal, si usas una formula de calculo falsa --> obtienes un resultado falso.

Esto que dices no es cierto. Un armónico par de corriente es tán inductivo o capacitivo como desfase tenga con la frecuencia principal de tensión.

Es decir, que te has equivocao y debías haber puesto esto:
v(t) = A * sin(wt)
i(t) = B * sin(wt) + C * sin(wt + PI/2).

Con esta fórmula sí que puedes decir que el segundo sumando se debe a una energía no resistiva que no es computable a efectos de medida, ya que siempre está en desfase de 90º con la tensión. Lógicamente, esto no tiene armónicos, i(t) en este caso es del armóonico principal.

Ahora es cuando te aplicas lo de "si partes de premisas falsas, obtienes un resultado falso" porque eso de que los armónicos pares son 100% reactivos es más falso que un euro de madera.

Supongamos esta intensidad:
i(t) = B * sin(wt + phi) + C *sin(nwt + tau)

Esa es la base de partida, siendo n el índice de armónico. Con C suficientemente pequeño (y lo es por normativa), tau acaba por ser irrelevante frente a phi si el tiempo de integracion es mucho mayor que 1/nwt y en tanto que nuestro convertidor RMS-DC calcula C*sin(nwt), tenemos una medida con error acotable en condiciones subestandares razonable y perfectamente válida en condiciones estándard.

Lo que no me puedes decir es que estando como estoy diseñando un aparato de medida cambie de parecer y adapte pulsePi para que pase a ser un analizador de redes sometidas a condiciones subestandard.

No se trata de que sea más o menos preciso/complicado/caro que hacer un muestreo, simplemente no sirve, es una aproximación, es matemáticamente incorrecto.

Por si aun no queda claro lo que quiero decir, caso más simple aun:

v(t)=sqrt(2)*V*sin(2*pi*50*t).
i(t)=sqrt(2)*I*sin(2*pi*100*t).

Tenemos la tensión de red, cuyo valor eficaz es V y tenemos una intensidad de red, en este caso es un armónico de 100Hz cuyo valor eficaz es I, el desfase es 0, cual es la potencia??

No es V*I*cos(0)=V*I, es 0!!! El valor RMS no sirve para calcular potencias, no se ya como decirlo ni como explicarlo de forma más simple, si no se entiende lo que estoy intentando decir me rindo.

i(t) = B sin(2wt) = 2B sin(wt) * cos(wt)

Supongamos una intensidad en fase con la tensión (100% resistiva) tal que así:
i2(t) = B sin(wt) , siendo V(t) = A sin(wt)
La potencia para v(t) * i2(t) sería P, y sería completamente "facturable" (resistiva).

¿Podríamos decir esto (con la i(t) de antes)?: v(t) * i(t) = A sin(wt) *2B sin(wt)*cos(wt) = 2P cos(wt) y , por tanto, de valor promedio cero?
NO, NO PODEMOS, El valor RMS no convierte en cero la potencia en fecuencias armónicas pares.

Es que no solo te inventas una señal rara y puteante que no existe normalmente (armónicos pares que siempre se cancelan en inversores y en otros dispositivos de electrónica de potencia que son los más comunes) sino que además te inventas que la RMS hace cosas raras con los armónicos pares.

¿Te importa documentarlo? Porque yo veo un desfase cambiante en el tiempo y no un desfase Pi/2 que es lo único que haría posible esa frase de "No es V*I*cos(0)=V*I, es 0!!!"

Si yo necesitase hacer un vatimetro analógico, usaría un multiplicador analógico, multiplicaría i(t)*v(t) y luego haría "la integral" con un integrador.

Con eso obtienes P, que es una P escalar de la que no puedes deducir la parte reactiva de la resistiva. Métetelo en la cabeza POTENCIA ES UN ESCALAR. Lo convertirás en resistiva o reactivas cuando extraigas información del desfase y eso no lo consigues multiplicando valores instantáneos de v e i.
No puedes hasta que.. ¡¡¡integras!!! Pero eso me vale a mí, a tí no, tú has de integrar pasando antes por un análisis en frecuencia. al final acabarías pidiéndome el PLL y haciendo lo que yo, depreciar los desfases de los armónicos secundarios y conformándote con medir el módulo rms.

Foto comparativa:
- Yo capturo I, V y desfase de armónico principal con una ventana de, pongamos, 30ms. Eso lo sampleo a 50Hz (es la frecuencia de sampleo del uLog).

- Tu debes campurar un set de datos, pasarle un FFT para sacar los armónicos, calcular el desfase de armónico principal y, entonces, empezar a ganarme ventaja. Pero prepárate a samplear de olo lindo, porque para capturar un armónico de 250HZ y tener resolución en su desfase vas a necesitar chicha de la güena-güena.

Muy distorsionada ha de estar esa señal (y desfasados sus armónicos) para que tu medida sea significativamente mejor, y en todo caso tu tecnología caería dentro de la descripción de un analizador de redes con FFT y no un equipo de medida de potecia al uso.

Axouxere · 10 Nov 2012

Como humildísima contribución a este hilo, adjunto la medida de la corriente absorbida por un microondas casero. La lectura menor 5.83 A es la realizada por un Fluke que sólo da valores reales con ondas senoidales puras y el de mayor valor 6.13 es la de otro Fluke. pero de verdadero valor eficaz.
Está claro que hay armónicos y el factor de potencia no coincidirá con el coseno phi.

Cuerpo sin inquilino · 10 Nov 2012

A ver lo que yo propongo se hace con un vetusto 8051 de menos de dos euros, que viene a ser como están construidos todos los contadores digitales modernos, un micro baratucho muestreando y haciendo una multiplicación y una suma en cada muestra, no hace falta la FFT :

:

La formula de la energía consumida es 1/T*int(v(t)*i(t),0,T), si tu muestreas v(t) e i(t) a 100 Khz (tienes 8051 con conversores de 1Mhz y 12 bits por unos 2 euros) luego multiplicas i*v y aproximas la integral mediante un sumantorio, la aproximación de la integral con un muestreo de 100Khz es buenisima, con errores totalmente poco apreciables y al final queda como te digo:

Pot=(1-a)*Pot+a*1/100000*v*i, el error es prácticamente 0, solo el error de cuantificación del conversor de 12 bits.

Con 100Khz no vas a tener problemas con los armónicos a no ser que tengas un armónico de 50Khz o superior, cosa bastante improbable. Lo "complicado" de este diseño es acondicionar i(t) y v(t) para que se pueda muestrear correctamente. El error grande del diseño viene al acondicionar i(t) que si se capta con un sensor de efecto hall cuando i(t) es baja el error de medida es muy alto.

Cuando estamos hablando de armónicos no tiene sentido hablar de energía reactiva o capacitiva ni de desfases, esos son términos útiles para lo que son útiles, cuando estas currando en una fabrica y no necesitas ni quieres calentarte la cabeza. Es una simplificación de andar por casa que es útil pero sirve para lo que sirve y no más.

indenaiks dijo:
Que no es falsa hombre!! Que toda medida lleva asociaddo un error. Si te pones en plan talibán ningún aparato de medida es correcto.

La medida puede que lleve asociado un error, pero la formula puede y debe ser correcta. Los que muestrean a 100Khz no tienen ningún error al menos en el procedimiento, luego habrá errores de muestreo, en los sensores, acondicionando señales, pero usan una formula matemática exacta, no una formula aproximada.

Se parte de un diseño y ese diseño tiene un error asociado en condiciones estandard y otro posible error en condiciones subestandard.

En este caso, las condiciones subestandard son la presencia de armónicos, la tecnología RMS minimiza ese error y los armónicos me crean tantos problemas a mí como a tí.

Armónicos de menos de 1Khz para un dispositivo que muestree a 100Khz no suponen ningún problema.

Pareces suponer que la toma de muestras digitales con suficiente tasa por segundo te facilitará luego la descomposición armónica, cuando una operación FFT consume recursos salvajemente y además lleva como mochila un error. Y hasta que no hagas el FFT no sabrás qué parte es resistiva y cual es reactiva de un parámetro, potencia, que es un escalar.

No hace falta la FFT, solo una suma y una multiplicación.

No es tan fácil como lo pintas. Exacto se que no va a ser. Correcto va a ser, con su error acotado y en condiciones estándard y con cierta inmunidad a condiciones subestandard no extremas, porque si las condiciones subestandard son chungas, cae mi sistema y el que toma muestras digitales, salvo que éste último sea un pata de color carísimo.

A mi juicio te estas pegando un tiro en el pie, el otro método no solo que es más fácil sino que es más barato y más preciso que el que tu planteas, por eso es el que se usa en la actualidad para medir consumos en dispositivos comerciales de bajo coste.

Esto que dices no es cierto. Un armónico par de corriente es tán inductivo o capacitivo como desfase tenga con la frecuencia principal de tensión.

Los armónicos jamas contribuyen a la potencia da igual el desfase que tengan (el desfase es un concepto que solo sirve cuando se trabaja con senoidales puras, sin armónicos), no hay ningún error en la formula.

Es decir, que te has equivocao y debías haber puesto esto:
v(t) = A * sin(wt)
i(t) = B * sin(wt) + C * sin(wt + PI/2).

Con esta fórmula sí que puedes decir que el segundo sumando se debe a una energía no resistiva que no es computable a efectos de medida, ya que siempre está en desfase de 90º con la tensión. Lógicamente, esto no tiene armónicos, i(t) en este caso es del armóonico principal.

No entiendo que quieres decir aquí, i(t) no tiene armónicos.

Ahora es cuando te aplicas lo de "si partes de premisas falsas, obtienes un resultado falso" porque eso de que los armónicos pares son 100% reactivos es más falso que un euro de madera.

Supongamos esta intensidad:
i(t) = B * sin(wt + phi) + C *sin(nwt + tau)

Esa es la base de partida, siendo n el índice de armónico. Con C suficientemente pequeño (y lo es por normativa), tau acaba por ser irrelevante frente a phi si el tiempo de integracion es mucho mayor que 1/nwt y en tanto que nuestro convertidor RMS-DC calcula C*sin(nwt), tenemos una medida con error acotable en condiciones subestandares razonable y perfectamente válida en condiciones estándard.

Lo que no me puedes decir es que estando como estoy diseñando un aparato de medida cambie de parecer y adapte pulsePi para que pase a ser un analizador de redes sometidas a condiciones subestandard.

El diseño de muestreo es más barato, más preciso y más sencillo, aunque el que tu propones tampoco es que tenga mucha complicación.

i(t) = B sin(2wt) = 2B sin(wt) * cos(wt)

Supongamos una intensidad en fase con la tensión (100% resistiva) tal que así:
i2(t) = B sin(wt) , siendo V(t) = A sin(wt)
La potencia para v(t) * i2(t) sería P, y sería completamente "facturable" (resistiva).

¿Podríamos decir esto (con la i(t) de antes)?: v(t) * i(t) = A sin(wt) *2B sin(wt)*cos(wt) = 2P cos(wt) y , por tanto, de valor promedio cero?
NO, NO PODEMOS, El valor RMS no convierte en cero la potencia en fecuencias armónicas pares.

Es que no solo te inventas una señal rara y puteante que no existe normalmente (armónicos pares que siempre se cancelan en inversores y en otros dispositivos de electrónica de potencia que son los más comunes) sino que además te inventas que la RMS hace cosas raras con los armónicos pares.

¿Te importa documentarlo? Porque yo veo un desfase cambiante en el tiempo y no un desfase Pi/2 que es lo único que haría posible esa frase de "No es V*I*cos(0)=V*I, es 0!!!"

No necesito documentar que 2+2=4, como mucho puedo repetir abajo el calculo con un poco más de detalla, pero vamos que es una integral.

Con eso obtienes P, que es una P escalar de la que no puedes deducir la parte reactiva de la resistiva. Métetelo en la cabeza POTENCIA ES UN ESCALAR. Lo convertirás en resistiva o reactivas cuando extraigas información del desfase y eso no lo consigues multiplicando valores instantáneos de v e i.
No puedes hasta que.. ¡¡¡integras!!! Pero eso me vale a mí, a tí no, tú has de integrar pasando antes por un análisis en frecuencia. al final acabarías pidiéndome el PLL y haciendo lo que yo, depreciar los desfases de los armónicos secundarios y conformándote con medir el módulo rms.

Foto comparativa:
- Yo capturo I, V y desfase de armónico principal con una ventana de, pongamos, 30ms. Eso lo sampleo a 50Hz (es la frecuencia de sampleo del uLog).

- Tu debes campurar un set de datos, pasarle un FFT para sacar los armónicos, calcular el desfase de armónico principal y, entonces, empezar a ganarme ventaja. Pero prepárate a samplear de olo lindo, porque para capturar un armónico de 250HZ y tener resolución en su desfase vas a necesitar chicha de la güena-güena.

Muy distorsionada ha de estar esa señal (y desfasados sus armónicos) para que tu medida sea significativamente mejor, y en todo caso tu tecnología caería dentro de la descripción de un analizador de redes con FFT y no un equipo de medida de potecia al uso.

No hace falta documentar esto es de primero de carrera, la formula de la energía consumida es:

Pot=int(V*I,t,0,1/T)*T

Si I(t) tiene armónicos la energía consumida se pude calcular simplemente como la suma de la contribución de cada armónico, la integral de una suma es igual a la suma de integrales.

Ahora queremos ver de que forma contribuye un armónico a la energía, en este caso uno de 100Hz:

V=sqrt(2)*V*sin(2*pi*50*t);
I=sqrt(2)*I1*sin(2*pi*100*t+Phi);

El resultado es siempre 0, da igual lo que valga Phi.

La integral de I*V es:

(I1*V*(3*sin(Phi + 100*pi*t) - sin(Phi + 300*pi*t)))/(300*pi)

Si integras entre 0 y 1/50 esto siempre vale 0, da igual lo que valga Phi.

Cualquier armónico contribuya a la potencia como 0 da igual su "fase", es por eso que no nos gustan, no tras*miten energía en las redes, solo producen perdidas térmicas. Son como la energía capacitiva/reactiva, no tras*miten energía, solo producen perdidas.

Un ejemplo un poco más real, una señal de 1A con un armónico de 0.3A de 150 hz y otro de 0.1A de 250hz, algo que sería un poco más real, lo que podría generar por ejemplo un PC:

Irms=1.0488

La potencia seria 230W suponiendo un voltaje eficaz de 230V ya que los armónicos no contribuyen a la tras*misión de potencia si el voltaje no tiene armónicos (esto podemos suponer que es cierto si no estamos usando mucha potencia).

Si sigues queriendo usar la Irms para calcular la potencia, pon un filtro pasabajo antes de calcular el valor RMS, así quitaras los armónicos y tendrás menos error, aunque como se ve el error es pequeño, difícilmente pasara de un 5% a no ser que intentes medir algo que distorsione mucho la red.

Cuerpo sin inquilino · 10 Nov 2012

Axouxere dijo:
Como humildísima contribución a este hilo, adjunto la medida de la corriente absorbida por un microondas casero. La lectura menor 5.83 A es la realizada por un Fluke que sólo da valores reales con ondas senoidales puras y el de mayor valor 6.13 es la de otro Fluke. pero de verdadero valor eficaz.
Está claro que hay armónicos y el factor de potencia no coincidirá con el coseno phi.

Tu ejemplo es relevante, en realidad para medir la potencia es más preciso el baratucho, ese microondas consumiría 1340W (si suponemos que cos(phi)=1), si utilizases el valor Irms real te saldrían 1409W, el error de medida utilizando un True RMS es de un 5%.

eugenio · 10 Nov 2012

Yo a modo rápido sin pensar demasiado, un medidor de energía lo haría con un detector de paso por 0 con salida optoacoplada que iria a una entrada de la raspb.Con un contador de tiempo por soft sabríamos en todo momento el voltaje, fiandonos de los 50Hz 232 Volts.
Despues medimos la corriente muestreando con hall, o tras*formador de corriente (shunt es complicarse ya que no podríamos aislar galvanicamente el circuito del micro con lo demás, y habría que poner unas cuantas protecciones) , luego acondicionamos la salida del hall para poder usar el adc del micro y integramos.
Por supuesto todo esto sin tras*formador de aislamiento para electrocutarme manipulando el circuito.

Desarrollo: PulsePi, registra y controla tu consumo.

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