Viszonylag pontos fogyasztásmérés házilag?

Elektronika, Elektromos eszközök

Van egy kis ESP eszközöm, aminek szeretném tudni az átlagos fogyasztását. A leírások alapján maga az eszköz 0.3W körül kellene, hogy fogyasszon, más leírások szerint ez 0.5W vagy még nagyobb is. Ráadásul van előtte egy ismeretlen hatásfokú kapcsolóüzemű tápegység is, ezért a legbiztosabb az lenne, ha meg tudnám mérni, mennyit is fogyaszt valójában.

A mezei házi fogyasztásmérőm, amit a konnektorba kell bedugni, 0.0W fogyasztást mutat. Gondolom, nem ilyenekhez tervezték.

Van olyan egyszerű házi módszer, amivel viszonylag jó közelítéssel meg tudom mérni, mennyit is fogyaszt az eszköz a 220-ba bedugva?

  • 1646 megtekintés

( ggallo | 2024. 01. 30., k – 12:39 )

Nekem van pár db Lidl saját márkás okoskonnektor (LEDvance talán a neve), aminek van fogyasztásmérő funkciója. Nekem LED-es "díszvilágítást" kapcsol, néhány watt fogyasztást mutat az appban, tizedes pontossággal.

Az eszközök HomeAssistant-ba be vannak kötve, így fogyasztási statisztikát is tudnék gyűjteni (jelenleg nem teszem, nem érdekel annyira).

Ezzel azt akarom csak mondani, hogy valamilyen fogyasztásmérő képességgel is rendelkező okoskonnektor felé lenne érdemes nézelődni első körben olcsó, egyszerű megoldás gyanánt. Azt persze nem tudom, hogy ilyen 1W alatti fogyasztással mit kezdene, szerintem nincs otthon olyasmim ami ilyen keveset fogyasztana, hogy tesztelni tudjam.

Meg ott van az is, hogy mennyire lesz pontos. Jellemzően a mérési tartomány felső harmadában vagyunk pontosak, ez itt nevetségesen távol van ettől. Aztán hogyan mér? Áramot és feszültséget, feltételezi a cos(fi) == 1-et? Vagy csak áramot, feszültséget a nominális 230 V-nak gondolja? Méri az áramot is, feszültséget is, fázisszöget is, de feltételezi, hogy a jelalakok szinuszosak? Méri mind a feszültséget, mind az áramot erősen túlmintavételezve, s a pillanatértékekből valóban a szorzat integrálját számolja, ahogyan kell? Ha 16 A-ig mér, akkor néhány mA áram egy 12 bites AD konverteren alig pár lépcső, szükségképpen óriási lesz a kvantálási hiba, illetve a zaj hatása.

A fentiek fényében mennyire bízol abban a számban, amit kiírt? Egy más gyártó által készített fogyasztásmérővel szinte biztos, hogy egészen más szám jönne ki. Ha meg véletlen számra vagytok kíváncsiak, kérdezzetek bátran, szerintem 423 mW. :P

tr '[:lower:]' '[:upper:]' <<<locsemege
LOCSEMEGE

Fogsz egy hármas elosztót. Ezt dugod a fogyasztásmérőbe.

Az egyik lukába bedugsz egy hagyományos, 40-es izzóval szerelt lámpát. Bekapcsolod. Mennyit mutat?

A másik lukba bedugod a médiabokszodat. Mennyivel nőtt a fogyasztás?

A harmadik lukba dugod az ESP-t. Mennyivel nőtt a fogyasztás?

"Normális ember már nem kommentel sehol." (c) Poli

Ezzel csak annyi a probléma, hogy a mérési tartományon belüli eltolás miatt folyamatos és egyenletes fogyasztást kell a pici, ténylegesen mérendő mellé rakni, mindezt úgy, hogy az nagyobb áramot ugyanúgy tized mA-en belüli pontossággal mérje. A fogyiméterek :) tized W-os kijelzést tudnak, miközben a meghatározandó fogyasztás 0.3-0.5W, azaz a leolvasási lépésköz megfelel a mérni kívánt értéktartomány 20-33%-ának...

( locsemege v | 2024. 01. 30., k – 12:42 )

Szerintem egyszerű megoldás nincs. Fejleszthetsz erre fogyasztásmérőt, sok idő és pénz - bár inkább idő -, és nem éri meg. Ha tudod, hogy 423 mW a hálózatból felvett teljesítménye, akkor holnaptól 5 perccel hamarabb mész dolgozni, vagy mi lesz? Nem értem a mérés célját, értelmét, s nem tudom, milyen mérési eredmény hatására mit fogsz változtatni a viselkedéseden, azaz mit befojásol a mérés.

tr '[:lower:]' '[:upper:]' <<<locsemege
LOCSEMEGE

Ahhoz, hogy ilyen kis teljesítményt megmérj, kifejezetten kis teljesítményhez készített fogyasztásmérőt kell építened.

Egyébként én becsülnék. Megmérném a DC oldalon, hogy ez a bigyó mekkora feszültségen mekkora áramot vesz fel. Teszem azt, 5 V-ról 50 mA, vagy 3.3 V-ról 80 mA például. Ezt meg tudod szerintem mérni. Utána meg hasalnék egy olyat, hogy a tápnak mennyi lehet a hatásfoka. Ez a nehezebb, de a kis fogyasztás miatt ne merj nagyot álmodni, hiszen valamennyi fogyasztása üresjárásban is van a tápnak. Legyen pl. 50 %. És akkor a DC teljesítmény kétszerese.

Persze nyilván ez sem lesz pontos.

tr '[:lower:]' '[:upper:]' <<<locsemege
LOCSEMEGE

Nem kell profi eszköz, hanem az adott méréshez megfelelő eszköz. 5%-os pontossághoz az áramot ~0.1mA-es pontossággal kell tudnod mérni (minimum), ami persze nem lehetetlen, de a konnektoros "házi" eszközöknél erősen kétlem, hogy tudnának ilyet. (Ehhez néhány Wattos, automatikusan kiválasztott méréshatár kéne...)
Egyszerű módszer tehát az, hogy megfelelő műszert használsz a méréshez. (Azaz nem méterrudat a milliméteres méretekhez...)

( x-daemon | 2024. 01. 30., k – 15:22 )

veszel 1000db-ot :)

ha multimeterrel megmerned az aramot, az nem jo?

neked aztan fura humorod van...

Attól függ, milyen pontosságot várunk el... De egy-egy feszültség- és árammérési sorozatból azért lehet észszerű határok/korlátok között teljesítményt számolni - hozzátéve, +/-(x+y)% a cosfi függvényében. (x a feszültség- és árammérésből adódik, y-t meg a cosfi adja.

Persze, csak a cos(fi) nulla és egy között bármi lehet, szóval ha az a kritérium, hogy nulla és végtelen relatív hiba között kell lenni, akkor sikerülni fog, de ehhez elég egy véletlenszám-generátor. :) Egyébként a konkrét esetben a cos(fi) nem is értelmezhető, ezért szokták bevezetni a lambda tényezőt. Azért, mert az áram nyilvánvalóan nem lesz szinuszos jelalakú. Sokáig nulla, feszültség csúcsértéke előtt egy viszonylag keskeny, nagy áramfelvétel, aztán megint sokáig nulla.

Igen, lehet áramból fogyasztást becsülni, ha ismered a fogyasztód tulajdonságát. A kellemetlen, hogy itt szerintem nem mindegy, milyen annak az áramnak a jelalakja, tehát még a true RMS multiméterrel mért árammal sem vagyunk előrébb, mert nem mindegy, hogy az áramunk, ami a töltést szállítja, a feszültség csúcsértéke közelében domináns, így az u(t) * i(t) * dt integrál ott épp elég nagy, vagy egyenletesebben oszlik el időben, s akkor tényleg az Urms * Irms közelében lesz a megfejtés.

tr '[:lower:]' '[:upper:]' <<<locsemege
LOCSEMEGE

Elvileg valóban 0...1 a cosfi értékkészlete, de azért nagyon el...fuserált tápnak kell lennie szerintem annak, ami nagyon perverz fázistolást  csinál... A lambda kapcsán persze igazad van, de ilyen alapon a kapcsolóüzemű eszközöknél lehetetlen korrekt fogyasztást mérni? És az is kérdés, hogy milyen más méréssel szeretné összehasonlítani ezt az értéket? A villanyórával? Mert akkor egy ugyanolyan berendezést szerezzen be, és arra kösse rá a motyót - igaz, ki...fejezetten sokáig fog tartani még a 0.1kWh is... (~9 nap...)

Nem fázistolást csinál, hanem rossz a kitöltési tényezője. Más nézőpontból: felharmonikusos az áramfelvétele. Tény, hogy nem teljesen szerencsés dolog ugyanazzal a mérőszámmal kifejezni a két jelenséget (kapacitív-induktív vs. impulzusos teljesítményfelvétel), de ez van.

Viszonylag tűrhető minőségű kapcsolóüzemű tápok (értsd: pl Raspberry pi official dugasztáp) is emlékeim szerint 0,6 körüli teljesítménytényezőt szoktak produkálni. Ráadásul függ a terheléstől, minél kevésbé van leterhelve a táp, annál alacsonyabb lesz a teljesítménytényezője. Még a kifejezetten jó, aktív PFC-s tápoknak is van egy minimális terhelése ami alatt nem tudják tartani a 0,9 feletti tényezőt. Mivel az OP kifejezetten kicsi párszáz mW teljesítményről beszél, szinte biztos, hogy ez domináns probléma lesz.

Régóta vágyok én, az androidok mezonkincsére már!

ilyen alapon a kapcsolóüzemű eszközöknél lehetetlen korrekt fogyasztást mérni?

Természetesen nem. A definíció alapján kell mérni az integrál u(t) * i(t) * dt mennyiséget. Az egyik lehetőség a lenti linken látható analóg szorzóáramkör, amely kimenetének középértékét (AV) nézzük. A másik, hogy AD-val mérjük jó nagy oversamping-gel a feszültséget is áramot is - ez szerencsére 50 Hz esetében nem túl nagy kihívás -, majd számolunk, szorozgatunk, integrálgatunk - ami tulajdonképpen összeadás, esetleg be lehet vetni exponenciális átlagolást szűrésként -, és így mondunk eredményt. Mindkettő jó megoldás. A második megoldáshoz nem árt olyan MCU, amely tartalmaz FPU-t is.

tr '[:lower:]' '[:upper:]' <<<locsemege
LOCSEMEGE

( Nyosigomboc v | 2024. 01. 30., k – 16:57 )

Alapvetoen a DC oldalon mernek. Vannak keszen kaphato USB-s fogyasztasmerok, ha a kapcsolouzemu tapod ilyen, akkor ott a legegyszerubb a meres. A tap hatasfoka eleg jo szokott lenni, arra rateszel 5-15%-ot es kb. meg is kaptad a 230V-osat.

Egy ESP amugy lenyegesen tobbet fogyaszt amikor ad, szoval elegge felhasznalasfuggo ugyanannak az eszkoznek a fogyasztasa is.

A strange game. The only winning move is not to play. How about a nice game of chess?

( hnsz2002 v | 2024. 01. 30., k – 17:04 )

Ha csak egyszer kell, akkor pár vezeték, szigetelőszalad, multiméter. :)

"Sose a gép a hülye."

Az AC és a DC nem ugyanaz. Van fáziseltolás, még a gagyi kínai mérők is egyszerre mérnek áramot és feszültséget, majd ebből számolnak.

 

Ami rosszabb, hogy az áramfogyasztás nemlineáris. A szinusz csúcsánál van egy tüske áramfelvétel, egyébként meg semmi. Na most a tüskét pontosan mérni nem triviális. Durván félre lehet számolni.

( vasla_ | 2024. 01. 31., sze – 13:17 )

Szerkesztve: 2024. 01. 31., sze – 13:32

Ha ez segit: wemos ESP32+2 ds hőmérő, táp:   mikrotik hap lite 5v Mérés shelly plug S:

https://imgur.com/qB7pG2D

Osztás a graikonon 1Wattonként. 13 03 kor csak a táp. Inkább 0.5 mint 0.3. 
Van egy peak-tech viszonylag jó fogyasztásmérőm,(cosinus fi-vel illetve power faktorral)  majd megmérem azzal is, most nincs itt.

https://blog.claryel.hu

Megmértem peak-tech mérővel, a wemos esp32  d1 hőmérő :  három másodpercenként mér a wemos, 3 másodpercenként felugrik 1.2 wattra, a két mérés között 0,5 watt, cosinus fi 0.42.
Ez kb alátámasztja a korábbi tapasztalataimat, az  esp eszközök  használva alvás nélkül 1 wattot fogyaszatnak. Most mértem egy esp32 wifi extendert 1 watt. ESP-s iot eszközök : kb 0.9 1.2 watt. 
A 0.3 W az nagyon optimista nekem. Nézz meg egy esp32  shelly eszköz adatlapját. Pedig jó lenne.

https://blog.claryel.hu

Szinte biztos vagyok benne, hogy nagyja a tápon megy el. Részben a hálózati tápon, részben az ESP32 modul saját DC-DC konverterén / stabilizátorán. Lehet, hogy a mikrokontroller önmagában tényleg annyit fogyaszt amennyit megadtak, de ennyire kis terhelésre nehéz nagy hatásfokú tápáramkört csinálni, pláne hogy még legyen olcsó és kicsi is. Ja, és rendkívül kis zajú, a mikrók sokszor háklisak rá, rebootolnak vagy lefagynak, ha kicsit is ingadozik a tápfesz.

Régóta vágyok én, az androidok mezonkincsére már!

akkor ezek szerint a 0.5W is alábecslés.

Nem biztos, sőt még az is lehet , hogy a 0 watt mérésed is jó. Az én Esp-m  , az a "klasszikus" ESP32 V1.0.  A WIFI RX/TX módban,  fogyaszt 0.5 wattot illetve 1.2 wattot. KB ennyit fogyaszt egy shelly is adatlapja alapján,  esp32-vel. Ezekben ott a webszerver, kliens  stb, ennyit fogyaszt, ennyi kell a wifihez.

De a'sima" esp32-nek is van többféle szundikáló módja, a te C3-asod pedig újabb, talán takarékosabb , teljesen más cpu-val van szerelve. 
Az esp h2-t sleepy eszköznek is említik, -a többit,  s3, c6 stb, nem tudom- ebben van IEEE 802.15.4 wireless, ez használják zigbeehez,  6LoWPAN , i (pv6 low energy) , úgy sejtem ezek már  mehetnek akár évekig egy gombelemről, hőmérséklet méréshez, ajtónyitáshoz.  Elég nekik ilyenkor  10-20 miliWatt.  

https://blog.claryel.hu

( _Franko_ v | 2024. 01. 31., sze – 21:32 )

Ez az, amit akkor tudsz kimérni, ha van belőle 10-15 darab. Ha nincs, akkor meg értelmetlen mérned érdemben, mert annyira kevés a fogyasztásuk, hogy a fogyasztásmérőknél kerekítési és mérési hibán belül van...

https://iotguru.cloud

( influencer | 2024. 02. 09., p – 14:16 )

Van egy régi fehér hármas dugalj elosztóm, aminek a kapcsolója pirosan világít, ha bekapcsolom. Érdekelne annak a fogyasztása... Gondolom annyi az esélyem, mint a témanyitónak, hogy meg tudjam mérni a pontos fogyasztását. Mi van ezekben, hogy soha nem ég ki? Hány voltos lehet ami világít, hogy van megoldva? Szedett már szét valaki ilyet?

Egy neon glimmlámpa és egy soros ellenállás van benne. Kérdés, hogy pontosan vagy csak kb nagyságrendileg érdekel a teljesítménye. Pontosan megmérni/kiszámolni nehéz, ha belefér, hogy valamelyest (mondjuk 1,5x-esen) felülbecsülöd, akkor könnyű. A glimmlámpán emlékeim szerint olyan 60-70V feszültség esik, a maradék kb 160-170V az ellenálláson. Az ellenállás értékét kell megnézni, abból ohm törvénnyel kijön az áram.

Hogy a konkrét gyártó milyen ellenállást rak bele, azon fog eldőlni, hogy mennyit fogyaszt. (A glimmlámpán, mint afféle gázkisüléses csövön kb bármekkora áram átfolyik, legfeljebb nagyon rövid ideig :D) Én spájz lámpakapcsolóba raktam jelzőfénynek, azt hiszem 120kOhm-ot raktam sorba vele, ez alapján 1.4mA áram folyik és 324mW az összteljesítménye. Brutál erősen világít vele, szerintem túl van hajtva, de nincs folyamatosan bekapcsolva.

Igazából nem "égnek ki", de idővel elhalványulnak, a fém elektróda anyaga rápárolog az üvegcsőre és besötétedik tőle. Illetve ahogy öregszik, a kisülés instabil lesz benne és ide-oda ugrálni, pislákolni fog. Hogy ez mennyire gyorsan történik megintcsak függ attól, hogy a gyártó mekkora ellenállást rakott sorba vele.

Miért nehéz pontosan kiszámolni/megmérni? Mert az ilyen hidegkatód kisülések jellemzője, hogy van begyújtási feszültsége (ezeknek kb 100-120V lehet) és van egy minimális üzemi feszültsége (60-70V). A hálózati feszültség minden félperiódusánál akkor gyújt be, amikor a felszálló ágban kb 100V fölé ér a feszültség (abszolút értéke), és akkor alszik ki, amikor 60V alá megy a szinusz leszálló ágában. Vagyis egy furcsa aszimmetrikus áramfelvételi jelalakja van, a műszernek integrálnia kell a területet alatta, hogy pontosan megmérje. True RMS multiméterrel valószínűleg viszonylag jó eredményt kapsz.

Régóta vágyok én, az androidok mezonkincsére már!

Persze, mert a rajta folyó áram a kompakt fénycső tápjának elkóját töltötte az egyenirányító híd mögött. Amikor elérte a tápegység működéséhez szükséges minimális feszültséget, begyújtott a fénycső, elkezdett csökkenni az elkó feszültsége, majd amikor kevés lett a működéshez, minden kezdődött elölről.

tr '[:lower:]' '[:upper:]' <<<locsemege
LOCSEMEGE

Én fordított üzemmódban kötöttem be. Akkor világít, amikor a lámpa fel van kapcsolva. Itt az a cél, hogy a kamrában ne felejtődjön égve a villany a zárt ajtó mögött. Ilyen felállásban nincs szivárgó áram.

Régóta vágyok én, az androidok mezonkincsére már!