Nederst i høyre hjørne står det 40.0mV og den driver litt. Er det rangen du sampler i eller peaken?

Det er rangen den sampler i, dessverre. Den driver fordi skopet står i auto-modus og frobber på måleområdet etterhvert som spenningen stiger. Peaken er nok 6.6mV med alle plater og ovner på, hvis jeg skjønner skopet mitt rett.

Meh, men kanskje det må jo finnes Op Amper som spiser dette til frokost? Verden må jo være full av svake spenninger som roper etter å måles.

Du nevnte Texas Instrument sin Self-Cal™ teknologi på direktemelding. Selvkalibrerende op-amper som eliminerer ingangs-signalets DC-offset til mindre enn 40 mikrovolt ved hjelp av et lite triks:

These amplifiers feature self-calibrating circuitry which digitally trims the input offset voltage to less than 40 µV within the first 300 ms of operation. The offset is then digitally stored in an integrated successive approximation register (SAR). Immediately after the data is stored, the calibration circuitry effectively drops out of the signalpath, shuts down, and the device functions as a standard operational amplifier.

Her er databladet til noen av disse enhetene. De er dessuten billige ($2.88 for én hos digikey).

Har funnet ut at sensoren Wattson bruker er en s.k. “split core AC current sensor”. Den billigste jeg fant i farta var LEM Electronics sin AT 5 B10 som koster $63 for én hos digikey. Her er noen fr cr magnetics – den billigste jeg fant kostet over to hundre dollars hos digikey. HOBUT – CTSCM40400/5 får man hos Farnell for 377,-

Nå som vi har funnet komponenter for radiokommunikasjon, databehandling og display for en slikk og ingenting, ser det kanskje ut til at sensoren vil være prisdriveren for en løsning som denne. Typisk at det skal være en blokk med ferritt og noen meter med kobberledning som skal “ødelegge” mens en helt magisk XBee-modul med integrert mikrokontroller og trådløs mesh-nettverking integrert koster snaue tjue dollars enkeltvis.

Sensor-modul: XBee: $20 + Op-amp $3 + sensor $50 + pcb/casing og passive komponenter $20 = $93. Lager man tilstrekkelig mange kan man vel produsere dem for $40? Da må man vel klare å lage leseren for $30 hvis man skal kunne selge pakka for under tusen spenn. Det er kanskje ikke umulig?

Forresten: The Cent-a-meter er et produkt som er teknisk sett identisk med Wattson. Selger for $150-200.

Hei. Jeg kjøpte også Wattson i slutten av november. Du gjøre en stor feil når du kobler sensoren til komfyren. Sensoren skal IKKE kobles over begge strømlederne slik du gjør det. Du må skille ut den ene faselederen. Hvis ikke du gjør dette vil faselederne virke mot hverandre og generert spenning i sensoren blir tilnærmet null.
Jeg har koblet Wattson til mitt sikringsskap med 2 ekstra sensorer for 3fase.
Med Wattson følger og programmet Holmes hvor du kan laste ned forbruket fra Wattson og få oversikt over forbruket hvert 5. minutt. Wattson kan lagre 28 dagers data.
På www.diykyoto.com kan du laste opp dine data. (åpnet 19. desember)
Jeg har også en annen energimåler (the Owl) for å holde øye med hvor mye strøm den vannbårne varmen bruker. Den gir en grei oversikt over forbruk og viser energi pr dag, uke, måned, kvartal og år.

Wattson viser forbruket mitt nå.

The Owl viser at vannbåren varme bruker 8,35 kW nå og har brukt 1179,1 kWh siden 25 november.

Holmes følger med Wattson og lagrer dine data. Her ser dere energiforbruket mitt de siste dagene.

Her er effektbruken siste døgn. Nattsenking varer til kl 5…

Jeg har og fått kontakt med en engelskmann som utvikler et alternativt program til Wattson: Powometer.
Det kan lese data fra Wattson og lagre dem i en SQL-database.
Det er veldig tidlig i utviklingen enda.

Takk for informasjonen, Knut Einar! Det sier seg jo selv, innser jeg (når du påpeker det). Jeg skal mekke til en skjøteledning med separate ledere for testing. Det forklarer også hvorfor jeg ikke fikk noe resultat i det hele tatt når jeg måler på vanlige elektriske apparater med to ledere. De kansellerer hverandre sannsynligvis helt fullstendig og perfekt.

Ellers har jeg fått åpnet Wattson måler-modulen idag. Her er noen kjappe bilder.

SIL F332 B019D 0724+

K110 G0538 B3
NSK 7MLA Z 13.5893

Hva er det egentlig dere satser på å bygge med sensorer og OP-amper?
Det er mange ferdiglagede energimonitorer å få kjøpt.
Denne siden
har laget en sammenligning av de som finnes i Storbrittania. Det kan være lurt å velge en av disse da de har samme spenning og frekvens som vi.
Disse koster fra £30-£100.
I USA har de en monitor som ser lovende ut: TED
Den har og software. Problemet er at den er beregnet på 110V.

Grunnen til at vi på død og liv må hugge løs på disse målerne med skrutrekkeren er fordi vi ønsker å prototype en enkel måler som først og fremst rapporterer forbruket ditt direkte til en nettbasert tjeneste. Vi har god snøring på det digitale domenet med mikrokontrollere, nettverksteknologi og web-utvikling – men er fullstendig amatører på analog elektronikk. På kort sikt har vi lyst til å lage en liten samling slike enheter og prototype noen nettbaserte verktøy for “sosial energistyring” – gjerne i forbindelse med Origo.

Nå har jeg i tråd med Knuts råd skrudd sammen en skjøtekabel med separate ledere:

På vannkokeren får jeg nå en skikkelig spenning som er relativt trivielt å måle med en mikrokontroller:

På en av lederne til strøm-måleren vår får jeg en spenning som vel i prinsippet er nok til å drive hele måle-apparatet :-)

Dette er spenninger som er godt innenfor måleområdet for vår favorittmikrokontroller AVR Atmega168 – men jeg er litt usikker på hvordan man designer inngangskretsen. AD-modulen til AVR-mikrokontrollerne kalibreres ved hjelp av en referanse-spenning. Denne gir man gjerne ved en stabilisert spenningsregulator og er på samme jord som mikrokontrollerens driftsspenning.

Jeg er usikker på hvordan vi kobler inn sensoren ettersom den genererer sin egen spenning. Det er mulig det bare er å koble den mellom jord og en av analog-inngangene og håpe det beste? Det er verdt et forsøk, og jeg skal gjøre det en av de neste kveldene.

Du bør nok koble en motstand i parallell for å få ned inngangsmotstanden. Prøv med en 10kohm motstand og mål på nytt.

Takk, det skal jeg prøve!

Et lite notat: For å måle AC med mikrokontrolleren trenger vi å konvertere signalet til et stabilt DC-signal. Jeg har funnet ut at det kalles en peak detektor og lages ved hjelp av to op-amper. De kan f.eks. se slik ut:

(herfra)

Er det ikke lettere å likerette signalet med en diode i serie og slette det med en kondensator parallellt. Hvis kondensatoren er ca 100 nF vil signalet bli nogenlunde stabilt likespenning.

Takk, det er jo mye lettere. Det er jo ikke noe poeng at ut-spenning skal være identisk med innspenning så lenge de er proporsjonale.

Det fungerte helt utmerket, Knut Einar! Koblet opp inngangskretsen akkurat slik du beskrev og fikk en fin, stabil likespenning jeg kunne måle. Her er den komplette prototyp versjon 0.01 komplett med en Atmega8 som måler spenningen til en ukalibrert verdi av 69 (på en skala fra 0-1024 der 1024 er 5V) når jeg kjører vannkokeren min på 2000W. Det som er litt artig med denne kretsen er at det er et wattmeter til rundt 40 kroner i deler (minus sensoren og skjermen, da).

Har du noen formening om hvordan forholdet mellom målt spenning og forbruk vil være? Kan jeg kalibrere denne ved å måle spenningen ved ulike belastninger og interpolere linjært, tror du?

Det kommer forresten en video av opptrinnet her når YouTube er ferdig med å prosessere filmen:

Tror det skal gå greit å prøve med forskjellig effektforbruk. Det er jo et signal på strømmen som går i lederen
du får i displayet. Tror det skal være et proposjonalt signal.
Går det an å få displayet til å vise watt.., eller ampere?

Kan du legge ut skjema for kretsen slik den er nå?
Youtube-videoen virka ikke.

Sensoren du bruker kan kjøpes for ca 100 kr. Det er andre energimetere som har lignende sensorer til ca 50 kr.

Det er jeg selv som skriver programmet som viser dataene i displayet så der kan jeg forsåvidt vise hva jeg vil så lenge jeg har dekning for det. Det eneste jeg har dekning for i øyeblikket er å skrive ut den rå verdien som er et mål på hvor mange volt som kommer inn på målepinnen til mikrokontrolleren. Referansespenningen til AD-konverteren er 5V så 49 tilsvarer 0.239V som stemmer godt med målingene mine.

Her har du et koblingsskjema:

Og her er koden min:

#include <avr/io.h>
#include <util/delay.h>
#include <stdio.h>  
#include <avr/pgmspace.h>

#define F_CPU 8000000 
#define BAUD 9600 
#define UBRR (((F_CPU / (BAUD * 16UL))) - 1) 

/* Prototypes */
void USART_Init();
void ADConv_Init();
uint16_t analog10(uint8_t channel);
void lcd_transmit( unsigned char data );
void lcd_transmits(char *s);
void lcd_clear();
void lcd_home();
void lcd_pgm_mem_transmits(char *s);


char buffer[100];

int main(void)
{
  USART_Init();
  ADConv_Init();
  int i = 0;

  for(;;){       
    sprintf(buffer, "Verdi %d", analog10(0));
    lcd_transmits(buffer);
    _delay_ms(500);
    lcd_clear();
    i++;
  }
  return 0;   /* never reached */
}                                 

/* Initialize UART */
void USART_Init()
{
  // Set baud rate 
  UBRRH = (UBRR>>8); 
  UBRRL = UBRR; 

  // Set frame format: 8data, 1stop bit 
  UCSRC = (1<<URSEL) |(3<<UCSZ0); 

  // Enable transmitter 
  UCSRB = (1<<TXEN); 
}

void ADConv_Init()
{
  // This part nicked from Orangutan Library file analog.c

  // The Orangutans have an external reference voltage on the AREF
	// pin tied to our +5V regulated Vcc.  We want to set our ADC to
	// use this as our reference.  The ADMUX register needs REFS0
	// set to 1, and REFS1 set to zero for this mode.
	ADMUX = (1 << REFS0);
	
	// The ADC Control and Status Register A sets up the rest of 
	// what we need.  Three bits ADPS0, 1, and 2, set the prescale
	// for how fast our conversions are done.  In this example
	// we use CPU/128, or mode 7:
	ADCSRA = (6 << ADPS0);	
  // Conversions take 13 ADC cycles to complete the sample and hold.
	// Dividing our CPU by 128 gives us 12019 samples/sec.

	// Finally, we enable the ADC subsystem:
	ADCSRA |= (1 << ADEN);
  
}

// Read out the specified analog channel to 10 bits (From Baby Orangutan library)
uint16_t analog10(uint8_t channel) 
{
	// Begin by setting up the MUX so it knows which channel
	// to connect to the ADC:

	// Clear the channel selection (low 5 bits in ADMUX)
	ADMUX &= ~0x1F;

	// Select the specified channel
	ADMUX |= channel;

	// Now we initiate a conversion by telling the ADC's
	// control register to start conversion (ADSC):

	// ADC start conversion
	ADCSRA |= (1 << ADSC);

	// We wait for conversion to complete by watching the
	// ADSC bit on the ADCSRA register.  When it goes away,
	// the conversion is done:
	while (bit_is_set(ADCSRA, ADSC));

	// Since we're reading out ten bits, we have to read 
	// the results out of two different registers: ADCL for
	// the low byte, and ADCH for the high byte.  Caution
	// here:  We have to read ADCL before we read ADCH.
	// Since they're both just bytes, we have to shift the
	// high byte over by 8-bits and or the two together
	// to make the full 10-bit value:

	return (ADCL | ADCH << 8);	// read ADC (full 10 bits);
}


void lcd_transmit( unsigned char data )
{
	/* Wait for empty transmit buffer */
	while ( !(UCSRA & (1<<UDRE)) )
		; 			                
	/* Start transmittion */
	UDR = data; 			        
}

void lcd_transmits(char *s) 
{ 
  while (*s != '\0') 
    lcd_transmit(*s++);
}

void lcd_clear()
{
  lcd_transmits("\xfe\x01");
}

void lcd_home()
{
  lcd_transmits("\xfe\x80\x00");
}
</stdio.h>

Og her er en video som funker:

Må innrømme at jeg ikke skjønte så mye av koden til AD-konverteren. (16 år siden jeg hadde om det på Kongsberg Ingeniørhøgskole). Må visst friske opp litt av gamle kunnskaper.
Så at jeg hadde truffet rimelig bra på verdien på kondensatoren. Den skal bare holde signalet til neste halvperiode kommer (20 ms).
Hvor kjøper du disse komponentene?

Komponentene var bare ting jeg hadde liggende (jeg driver å lærer meg dette, så jeg aner aldri hva jeg kommer til å trenge. Derfor har jeg alt mulig rart liggende :-)). Kondensatorene, displayet og regulatoren kommer fra Sparkfun.com. Dioden og motstanden stjal jeg fra et byggesett fra Claes Ohlson mens prosessoren er fra Solarbotics eller Farnell, jeg husker ikke riktig. Hadde jeg kjøpt det samlet ville jeg brukt Sparkfun eller Farnell.

Koden for hardware-konfigurasjonen av mikrokontrolleren er jo ekstremt chip-spesifikk og jeg tror man må på oppfriskningskurs hver tredje måned dersom man skal kunne lese eller skrive slik kode uten å sitte med databladet foran seg. Det eneste interessante skjer egentlig i disse to linjene:

sprintf(buffer, "Verdi %d", analog10(0)); lcd_transmits(buffer);

Der leses en ti-bits verdi fra analog-linje 0 og formateres til en streng og dyttes ut til displayet. Resten er konfigurasjon og håndtering av serieporten og AD-converteren.

Kondensatorverdien var mer enn god nok. Fluktuasjonen er mindre enn oppløsningen til AD-converteren så det preller ikke i det hele tatt. Hvordan gikk du fram for å dimensjonere kondensatoren? Er det noen tommelfinger-regel, eller gikk du på erfaring og magefølelse?

Jeg brukte magefølelsen….
Har vært / er lærer i elektronikk på videregående skole (tillitsvalgt for øyeblikket). Det er ikke så vanskelig å regne seg fram til verdiene hvis du vet inngangsmotstanden til AD-konverteren. Regna med at den var rimelig høyohmig. Kondensatoren kan sikkert være av lavere verdi hvis likespenningen “henger” igjen ved endring av strømmen i sensoren. Poenget til kondensatoren er å glatte ut den likeretta vekselsspenninga slik at du får et jevnt signal inn på AD-konverten.

Går det an å endre koden i displayet slik at det vises 2000 watt istedet for Verdi 49?
Hva med å multiplisere med 40,8? Da skal verdien bli ca 2000.
kan du prøve det?

Definitivt. Grunnen til at jeg ikke gjør det er at jeg ikke har noe grunnlag for å gjøre det ettersom jeg ikke vet om indusert spenning står i et linjært forhold til inn-spenningen :-). Jeg skal lodde sammen en mobil versjon av måleren så jeg kan teste den på et lite utvalg ovner med varierende strømforbruk. Problemet er at hjemmet vårt er så energiøkonomisk at vi bare har tre ting som bruker litt skikkelig med strøm: Kjøleskapet (uforutsigbart forbruk), komfyren (trefase, og derfor umålelig uten en spesial-skjøtekabel) og vannkokeren. Det jeg trenger nå er fire-fem ting med en helt klar watt-rating som den forbruker hele tiden uten variasjon. Panelovner og vannkokere er tingen her.

Når det er sagt forventer (etter fattig evne) jeg at forholdet skal være linjært ettersom Amperes lov i grove trekk sier at det magnetiske feltet rundt en krets er proporsjonalt med spenningen som går gjennom kretsen og Faradays lov sier at indusert spenning er proporsjonal med den magnetiske fluksen gjennom kretsen. Og… vent nå litt. Her er jo disse to satt sammen til en veldig enkel formel for transformatorer :

Altså at forholdet mellom inn-spenning og ut-spenning er lik forholdet mellom antallet vindinger på hver side av transformatoren. De er altså proporsjonale, akkurat som du foreslår.

Jeg vil likevel måle et par apparater til før jeg fastslår konstanten da jeg regner med at 2000W-ratingen på vannkokeren ikke nødvendigvis er så nøyaktig. Tar vi snittet mellom et antall like unøyaktige slike angivelser kommer vi kanskje nærmere sannheten :-)

Lurer på hvordan man kunne få kalibrert det skikkelig.

Clas Ohlson har et par wattmetere til 129,- og 169,-
De er enkle å bruke da de bare plugges rett i stikkontakten. Sikkert god nok måling til å kalibrere.
Komfyren din er sikkert ikke 3fase, men den har en 25A plugg.

Ja, det er selvfølgelig løsningen.

Hvis det er 10 bits oppløsning på AD konverteren vil oppløsninga bli 1024.
Max effekt på Wattson-sensoren når den brukes på Wattson er 12000W.
Betyr det at minste målbare effekt blir 12000w /1024 = 11,7W?
Bør det ikke være en bedre oppløsning? Ed AD på 12 bit?

Det er bare å variere referanse-spenningen til AD-converteren. Nå har jeg 5V/1024. Hvis du mater inn 15V på AREF får du en oppløsning på 15V/1024. Hvis det viser seg å være fornuftig kan jeg sette en variabel spenningsregulator på inngangen og la mikrokontrolleren velge referansespenning dynamisk. Men som du sier: Ved svært høyt forbruk vil oppløsningen bli grovkornet – men når man er oppe i størelsesordener på 12kW er kanskje ikke avvik på 5-6W til eller fra så viktig?

Eller vi kan sette en transistor før kondensatoren på inngangstrinnet og bruker et pulsbreddemodulert signal fra mikrokontrolleren (PWM) til å “kappe opp” inn-spenningen. En duty-cycle (aner ikke det norske ordet) på 50% vil sannsynligvis halvere utgangsspenningen og effektivt doble måleområdet. Dette er sikkert enklere å variere dynamisk enn en spenningsregulator til AREF.

Har hatt lite tid om dagen, så det har ikke skjedd så mye nytt. Jeg har skaffet wattmeter fra Claes, men ikke fått testet kalibrering enda.

Når målingen er på plass er jo neste utfordring å få måledataene lagt ut på internett på en billig og enkel måte. Løsningen er å ha en radioforbindelse mellom måleren og en liten “dongle” som henger på bredbåndsforbindelsen til hvem som helst i oppgangen min. (En dongle kan gjør jobben for alle naboene).

For å teste har jeg kjøpt den billigste radiomodulen jeg fant på sparkfun.com som lager en veldig, veldig enkel en-bits seriell, protokollfri forbindelse mellom to enheter. Modulen er primært beregnet til bruk i trådløse bil-nøkler, men er mer enn rask nok til å overføre måledataene våre.

Vårt høyhus av betong der sikringsskapene er samlet i hver tredje etasje

Jeg har bare gjort en kjapp test på rekkevidde. Jeg bor i et høyt betonghus fra ’63 og sikringsskapet vårt ligger en etasje over gjennom flere lag med betong og en etasjeskiller. Jeg kan rapportere at denne ultrabillige modulen ($3 pr enhet kjøpt enkeltvis) fint klarer å flytte måledataene.

Dette er senderen.

Og her er mottageren montert på en portabel “platform” jeg kan bære rundt i oppgangen.

Prosjektet begynner å ta form ser jeg.
Er det mulig å ha flere sensorer tilkoblet samme sender? Hvis vi skal kunne måle 3fase må det være en sensor på hver faseleder. Da må vi enten summere strømmene eller overføre alle tre for deretter å summere på Pc-en.

Ja, måleren har kapasitet for 8 sensorer slik det står nå (så lenge jeg strenger opp åtte paralelle inngangstrinn). Med en analog multiplekser kunne man gjøre rom til ytterligere 7. Forestiller meg at man kun skal trenge en måler/sender i hvert sikringsskap og bruke identifikatorer på inngangene til å knytte sensoren til sin konto på nett-tjenesten.

En ting jeg lurte på med 3-fase: Er det virkelig nødvendig å måle på alle tre fasene? Kan man ikke regne med at alle fasene belastes likt?

Nei det går ikke an å måle den ene faselederen uten at det blir feil. En vanlig enfasekurs er på det norske systemet med 3*230V (IT-nett) tatt ut mellom to faseledere. Det vanlige i Europa er 3*400V (TN-nett) og et nøytralt nullpunkt.
I dette systemet tas enfasekursene mellom en faseleder og nøytral.
Hvis du ikke måler på alle faselederne kan en sikringskurs til feks varmtvannstanken havne utenfor målingen.

Skjønner! Da blir det tre sensorer pr. forbruker, da.

hei , det holder å måle to av fasene i ett 230v it-nett,i ett 400v tn-nett måler man alle tre.Er elektrikker og monterer kun to strømtrafoer i ett it-nett,mens i ett 400tn så monterer man 3stk,her henter man ut 230 mellom fas og null.

Hvordan går det med prosjektet? Kom over Tweet-a-watt som har angrepet problemstillingen på en litt annen måte: http://www.ladyada.net/make/tweetawatt/

Skal innrømme at vi la hele greia på hylla etter at Even hadde vært på et møte med Energibedriftenes Landsforening der han tydelig fikk tegnet et bilde av et land med et kjedelig strømforbruk. Slik vi forstår det etter dette møtet forholder det seg omtrent sånn:

• Nordmenn bruker praktisk talt all strømmen sin til oppvarming
• Tiltak som går på kompromiss med komforten til Nordmenn har lykkes dårlig i fortiden
• For å få ned energiforbruket i Norge er det bedre å få folk til å optimere innetemperaturen sin og subsidiere energiøkonomisernede tiltak enn å få folk til å fokusere på forbruket sitt
• Norsk strøm er billig. Folk bryr seg ikke om hvor mye strøm de bruker. Det hjelper altså neppe med stilige måleapparater for å få ned forbruket.

Dette prosjektet tjener ikke til noe, innså vi plutselig. Bortsett fra at det er gøy, da. Men det er jo så mye som er gøy. Status på prosjektet er at det kan gjøres ferdig på en litt lang ettermiddag. Men altså: Uten at det fører til noe annet enn en prototyp ingen trenger eller ønsker seg, da.

tweet-a-watt er veldig stilg, men så vidt jeg skjønner kan man ikke følge forbruket i en hel boenhet, men fokuserer på ett stikk. Men idéen med å bruke twitter som mellomstasjon for dataene er jo briljant, da.

Det skal i tillegg sies at slike sensorer er mer fornuftige nedover på kontinentet hvor oppvarmingen er gassbåren og strømmen dyrere.

Jeg tror nok det kommer litt an på hvem du snakker med. Bevissthet rundt forbruket har mye å si, og er i grunn første ledd for å i det hele tatt få noen til å gjøre noe med forbruket. Det er ingen tvil om at nordmenn har et annet forbruksmønster og en helt annen sammensetning av energibærere (mindre fleksibel enn andre land), men andel til oppvarming varier veldig i de studiene jeg har sett, fra 40-60 prosent. Og med et økt forbruk vil nok andelen til apparater øke, selv om disse blir mer effektive.

Norsk strøm er svært billig i forhold til andre europeiske land. Men det spørs om det kommer til å fortsette å være sånn, og om det kan være sånn.

Men da går jeg for en wattson foreløpig.

Enig med deg i det. Første skritt må nok være at strømen blir litt dyrere før det er noe poeng å utstyre folk med målere.

Kanskje en avsporing, men denne sjarmerende strømmåleren holdt styr på forbruket på Oslo V. Den er kanskje fra 1950-60, men fremdeles i bruk . Jeg skulle ønske ringeklokken var en alarm som ble aktivisert ved for høyt forbruk, men det tilhører nok inngangsdøren. Slike målere hadde alle på denne tiden, men målerene på Oslo V var nok dimensjonert for et høyere forbruk enn det vi var vant til i feks Finnmark!