Wie funktionieren Energieverbrauchszähler (Ah, kWh)?

Wie funktionieren Geräte, die den Energieverbrauch messen? Zum Beispiel diejenigen in Solarreglern / Ladegeräten, die anzeigen, wie viele Ah in die Batterie geflossen sind und wie viele ausgegangen sind?

Messen sie zum Beispiel nur den Strom jede Sekunde und ein Mikroprozessor addiert die Messungen ständig, vorausgesetzt, der Strom 0,5 s vor und nach jeder Messung ist der gleiche wie während der Strommessung, oder haben sie eine Möglichkeit, wirklich zu messen Wie viel Energie ging durch, ohne auf eine solche, möglicherweise ungenaue Annäherung Bezug zu nehmen?

Eine MCU ist für diese Art der Messung nicht erforderlich. Der STC3100 ist ein einfacher Coulomb-Zähler mit I2C-Schnittstelle, der den Ladezustand einer Batterie misst. Es funktioniert, indem der gemessene Strom über die Zeit in die Batterie integriert wird und das Ergebnis in einer Form vorliegt, die vom Prozessor gelesen werden kann.

Ich habe dieses Gerät bei einigen Produkten verwendet und finde die Ergebnisse besser, als ich gedacht hätte, wenn man die großen Schwankungen des Laststroms berücksichtigt, die sichtbar sind. In meinem Fall variiert der Laststrom über mindestens 4 Größenordnungen. Die Fehler aufgrund der Abtastung des variierenden Stroms scheinen sich mit der Zeit aufzuheben.

Ah würde mit einem Coulomb-Zähler gemessen werden - im Grunde genommen, was Sie gesagt haben, Strom messen und diesen über die Zeit numerisch integrieren.

Was kWh betrifft, können Sie Strom und Spannung messen, sie multiplizieren, um Leistung zu erhalten, und diese dann im Laufe der Zeit numerisch integrieren, um kWh zu erhalten

Das mechanische Wattmeter ist im Wesentlichen ein Motor mit Spannungs- und Stromerfassungswicklungen. Die Geschwindigkeit des Motors ist proportional zur Multiplikation der Spannung mit dem Strom. Wenn die Multiplikation ein negatives Ergebnis liefert, dreht sich der Motor rückwärts.

In der Praxis führt eine MCU einzelne Messungen von Strom und Spannung durch und geht von einem Durchschnitt über den Zeitraum aus.

Abhängig von der Häufigkeit der Messungen und der Filterung der Spannungen vor der Digitalisierung erhalten Sie etwas, das der Wahrheit sehr, sehr nahe kommt.

Der DC-Energieverbrauch ist ziemlich einfach, wie andere angegeben haben. Sie tasten die Spannung und den Strom in regelmäßigen Abständen ab, interpolieren und integrieren den Gesamtstromverbrauch.

Wechselstromzähler wie der Kill-A-Watt müssen etwas mehr, denn mit Wechselstromsystemen
current * voltage != powerfür Blindlasten.

Grundsätzlich muss das Gerät für einen kurzen Zeitraum mit einer Frequenz abtasten, die viel höher als der Wechselstromträger ist, und das Produkt des voltage * currentfür diesen Zeitraum integrieren. Dadurch kann das Gerät etwaige Phasendifferenzen zwischen Strom und Spannung berücksichtigen.

Das Tweet-a-Watt-Projekt enthält weitere Informationen, ist jedoch kein gutes Beispiel, da die Abtastung mit einer zu langsamen Frequenz erfolgt, um hochpräzise Ergebnisse zu erzielen.

Der Energieverbrauch der elektrischen Lasten oder Geräte kann mit dem Induktions-Energiezähler gemessen werden. Das Grundprinzip, das die Arbeitsweise des Energiezählers regelt, ist dasselbe wie das des Wattmeters (Leistungsmessgeräte), außer dass in einem Energiezähler ein Zähl- oder Registrierungsmechanismus verwendet wird, der das Zeitintervall berücksichtigt, über das der Zähler verwendet wird, d.h. e, Leistung integriert über a
Zeit, die die verbrauchte Energie gibt. Im Energiezähler haben wir eine rotierende Aluminiumscheibe, die sich aufgrund des auf sie ausgeübten Drehmoments dreht (das Drehmoment wird aufgrund der Wechselwirkung zwischen dem Fluss und dem in der Scheibe induzierten Wirbelstrom erzeugt). Das rotierende Drehmoment ist proportional zur verbrauchten Leistung. Um eine konstante Drehzahl zu erreichen, ist ein Bremsmagnet installiert, der es der Scheibe ermöglicht, sich mit einer konstanten Drehzahl zu drehen, die direkt proportional zur verbrauchten Leistung ist. Da ein Aufzeichnungsmechanismus verwendet wird (bestehend aus Zahnrädern und Zahnstangenanordnung), der ein Integral von Pdt ergibt, d.h. e die verbrauchte Energie, die der Gesamtzahl der Umdrehungen entspricht (Integral der Anzahl der Umdrehungen × dt). Wenn wir also die Anzahl der Umdrehungen und die Energiekonstante des Messgeräts kennen, können wir den Energieverbrauch berechnen.