Autor Tema: Valor RMS no concuerda.  (Leído 850 veces)

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Desconectado juaperser1

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Valor RMS no concuerda.
« en: 04 de Diciembre de 2020, 08:10:04 »
Buenas, creo que algo estoy haciendo mal.

Tengo una entrada analogica un micro de ST, un STM32f373, el pin es compartido con el ADC sigma delta  de 16bits y con el ADC de 12 normal, puedo usar cualquiera de los dos pero los resultados son los mismo.

El caso es que la señal es una componente de alterna a 50Hz de unos 226mV RMS, montada sobre una señal de 1.5Voltios, la entrada al micro es esta, ya que lo estoy viendo en el osciloscopio.

el problema es al leerlo en el micro que no me concuerdan.

tomo una serie de muestras durante un tiempo, he probado distintas ventanas pero siempre múltiplos para que termine en el mismo punto que empieza, por ejemplo 300mS.

La tensión DC como siempre Vdc = Suma de todas las muestras / numero de muestras.

luego aqui viene lo que debo estar haciendo mal, calcular la componente alterna que es la que me interesa.

VRMS = sqrt(Vn(al cuadrado)/n) - VDC;

el resultado es unos 0.0159 Voltios cuando deberia ser de unos 226mV.

¿Ha alguien se le ocurre que puede estar pasando?

un saludo

EDITO:

Viendo los valores que capto uno a uno veo que varian entre 1,82V y 1,24V que es exactamente lo que veo en el osciloscopio, estoy haciendo mal las cuentas?

Código: [Seleccionar]
  AcumuladorMedia = AcumuladorMedia + DatoTemp;
  AcumuladorRMS = AcumuladorRMS + DatoTemp*DatoTemp;

  NumeroMuestras++;

//Al terminar de tomar muestras
ValorMedia = AcumuladorMedia / NumeroMuestras;
AcumuladorRMS = AcumuladorRMS / NumeroMuestras;
AcumuladorRMS = sqrt(AcumuladorRMS);

ValorRMS = (AcumuladorRMS - ValorMedia);

Lo tengo todo paso por paso para ir viendo los resultados en el depurador, las variables son float, asi que no creo que exista desbordamiento

un saludo.
« Última modificación: 04 de Diciembre de 2020, 08:20:04 por juaperser1 »
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Re:Valor RMS no concuerda.
« Respuesta #1 en: 04 de Diciembre de 2020, 09:01:15 »
Buenas, creo que algo estoy haciendo mal.
.....
luego aqui viene lo que debo estar haciendo mal, calcular la componente alterna que es la que me interesa.

VRMS = sqrt(Vn(al cuadrado)/n) - VDC;

el resultado es unos 0.0159 Voltios cuando deberia ser de unos 226mV.

¿Ha alguien se le ocurre que puede estar pasando?
....

Estás calculando mal, (Vrms_total)^2 = (Vdc)^2 + (Vrms_ac)^2

Eso debió ser:  VRMS = sqrt(SUM(Vk^2,k,1,n)/n - VDC^2) ;

O tambien hacer :  VRMS = sqrt(SUM((Vk-VDC)^2,k,1,n)/n) ;   


Desconectado juaperser1

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Re:Valor RMS no concuerda.
« Respuesta #2 en: 04 de Diciembre de 2020, 10:30:44 »
A claro que idiota soy, llevo mucho solo trabajando solo en continua y se nota haha.

entonces....¿siembre que quieras sumar o restar dos valores RMS debes hacerlo en sus cuadrados y luego hacer la raiz cuadrada?
¿que pasa si quieres multiplicarlos o dividirlos?

un saludo.
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Re:Valor RMS no concuerda.
« Respuesta #3 en: 04 de Diciembre de 2020, 14:28:01 »
...
entonces....¿siembre que quieras sumar o restar dos valores RMS debes hacerlo en sus cuadrados y luego hacer la raiz cuadrada?
Correcto. 
Si por ejemplo tuvieras una corriente compuesta por 10Arms@50Hz , 15Arms@100Hz  y 5Arms@150Hz , el valor rms de la suma será:
Ims_total = sqrt(10^2+15^2+5^2) = 18.7A

Pero esto no vale si hay corrientes de la misma frecuencia, ahí hay que conocer el desfasaje.
 

Citar
¿que pasa si quieres multiplicarlos o dividirlos?
Supongo que te referís a operaciones con sentido físico como multiplicar una corriente rms por una resistencia (o difvidir un voltaje)   Eso sigue igual, no importa si es una poliarmónica:   Vrms/R = Irms  o  Irms*R = Vrms   

Desconectado juaperser1

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Re:Valor RMS no concuerda.
« Respuesta #4 en: 04 de Diciembre de 2020, 17:16:17 »
Ok oK gracias, tengo que refrescar estas cosas.

¿por cierto, a raiz de esto me ha surgido la duda de como se hace para calcular el coseno de phi, o el desfase?

Lo he pensado y la manera que se me ocurre es un poco rebuscada, no se si se hará asi de manera practica.

-Tener un circuito para ver los pasos por 0, tanto de la intensidad como de la tensión.
-Primero calcular cuanto dura medio periodo de la tensión.
-ver cuando pasa por 0 la intensidad y compararlo con la mitad del periodo de la tensión.

asi si ha saltado a la mitad de la mitad de la tensión el Angulo serán 90º. mmm pero asi el desfase es positivo o negativo...?
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Re:Valor RMS no concuerda.
« Respuesta #5 en: 04 de Diciembre de 2020, 18:20:07 »
Deberias solo tener en cuenta el paso de 0 pero en un solo sentido. Sino no es posible determinar con solo detectar los pasos por cero.
A no ser que detectes si es positivo o negativo además de los pasos por cero.

Resumen:
Rectificalo para obtener una señal cuadrada, que cuando sea positivo sea 1, y 0 en caso contrario.
Con esto solo necesitas detectar los flancos ascendentes de ambos.

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Re:Valor RMS no concuerda.
« Respuesta #6 en: 05 de Diciembre de 2020, 08:24:48 »
Para señales no senoidales es conveniente calcular el factor de potencia en vez de el coseno de phi:

https://es.wikipedia.org/wiki/Factor_de_potencia

https://quintoarmonico.es/2008/07/17/diferencias-entre-cos%CF%86-y-factor-de-potencia/

El coseno de phi te da el desfase entre la tensión senoidal y la corriente senoidal a la frecuencia fundamental, pero si tienes armónicos de distinta frecuencia (onda con forma no senoidal en la corriente o en la tensión) entonces el coseno de phi no es suficiente para describir la relación entre la potencia activa y la reactiva.

Un saludo.

Desconectado juaperser1

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Re:Valor RMS no concuerda.
« Respuesta #7 en: 05 de Diciembre de 2020, 16:58:18 »
Deberias solo tener en cuenta el paso de 0 pero en un solo sentido. Sino no es posible determinar con solo detectar los pasos por cero.
A no ser que detectes si es positivo o negativo además de los pasos por cero.

Resumen:
Rectificalo para obtener una señal cuadrada, que cuando sea positivo sea 1, y 0 en caso contrario.
Con esto solo necesitas detectar los flancos ascendentes de ambos.

Pues si, asi como dices solo seria medir los tiempos entre pulsos, y puedes sacar los desfases facilmente y sin consumir muchos recursos del micro.

Para señales no senoidales es conveniente calcular el factor de potencia en vez de el coseno de phi:

https://es.wikipedia.org/wiki/Factor_de_potencia

https://quintoarmonico.es/2008/07/17/diferencias-entre-cos%CF%86-y-factor-de-potencia/

El coseno de phi te da el desfase entre la tensión senoidal y la corriente senoidal a la frecuencia fundamental, pero si tienes armónicos de distinta frecuencia (onda con forma no senoidal en la corriente o en la tensión) entonces el coseno de phi no es suficiente para describir la relación entre la potencia activa y la reactiva.

Un saludo.

Entonces practicamente siempre es mejor calcular el factor de potencia, ya que nunca vamos a tener una senoidal pura en la practica, o al menos fuera del laboratorio.
aunque en estos enlaces que has pasado no me queda muy claro como poder calcularlo, ya que no tenemos idea de cual esa componente D, ¿no?

Supongo que la manera de hacerlo entonces seria, calcular la potencia aparente S = Vrms*Irms, y la potencia activa, que creo que se hace con la formula, P = (suma(Vn*In))/2^n

y de aquí ya el FDP = P/S?

las formulas las he sacado de aqui:

https://ww1.microchip.com/downloads/en/DeviceDoc/20005393B.pdf

pero para la potencia activa entonces no hace falta sacar el desfase, simplemente con ese algoritmo sirve?

Lo que no me queda claro aun es como sacar la reactiva:

 

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Re:Valor RMS no concuerda.
« Respuesta #8 en: 06 de Diciembre de 2020, 07:42:55 »
Entonces practicamente siempre es mejor calcular el factor de potencia, ya que nunca vamos a tener una senoidal pura en la practica, o al menos fuera del laboratorio.
aunque en estos enlaces que has pasado no me queda muy claro como poder calcularlo, ya que no tenemos idea de cual esa componente D, ¿no?

Supongo que la manera de hacerlo entonces seria, calcular la potencia aparente S = Vrms*Irms, y la potencia activa, que creo que se hace con la formula, P = (suma(Vn*In))/2^n

y de aquí ya el FDP = P/S?

las formulas las he sacado de aqui:

https://ww1.microchip.com/downloads/en/DeviceDoc/20005393B.pdf

Las fórmulas las puedes sacar de ahí.
La D es la distorsión armónica que agrupa toda la potencia debida a los armónicos. No es necesario calcularla si utilizas las fórmulas anteriores.

La potencia reactiva puedes sacarla de la fórmula siguiente:

  Q = raiz( S^2 - P^2 )

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Re:Valor RMS no concuerda.
« Respuesta #9 en: 06 de Diciembre de 2020, 07:45:14 »
A la hora de calcular P es importante que tomes muestras que coincidan con un ciclo de la frecuencia fundamental. Si tomas muestras de más o menos periodo, entonces el valor será distinto. Cuantos más ciclos calcules, más precisión conseguirás.

Un saludo.
« Última modificación: 06 de Diciembre de 2020, 08:36:48 por Picuino, Razón: ortografía »

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Re:Valor RMS no concuerda.
« Respuesta #10 en: 07 de Diciembre de 2020, 10:19:45 »
A la hora de calcular P es importante que tomes muestras que coincidan con un ciclo de la frecuencia fundamental. Si tomas muestras de más o menos periodo, entonces el valor será distinto. Cuantos más ciclos calcules, más precisión conseguirás.

Un saludo.

Ok entonces lo mejor seria tomar las medidas entre dos pulsos de paso por 0 positivos de los que hablaba killer, asi te aseguras de estar tomando muestras de periodos enteros y no de mas o de menos.

Supongo que lo mejor también seria seleccionar un micro que disponga de dos ADC distintos y no de entradas multiplexadas, para tomar los valores de la tensión y de la intensidad al mismo tiempo, o con la velocidad de los adc y multiplexores del micro el desfase entre medidas seria despreciable, podría ser suficiente con poner dos entradas mapeadas del mismo ADC?

¿En la practica se hace asi?

La verdad es que hace ya bastante tiempo hice un proyecto con el chisme este de donde he sacado las formulas, el MCP39F511, y la verdad es que después de acabarlo siempre le estuve dando vueltas a que podría haberme ahorrado el MCP39F511 y hacerlo todo con el micro. Aunque por aquel entonces no disponia de tiempo  para hacerlo, asi que siempre se me quedo esa espinita clavada.

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Re:Valor RMS no concuerda.
« Respuesta #11 en: 31 de Enero de 2021, 11:10:14 »
Me he lanzado a diseñar un "electricity meter" para sistema trifásico a 3 hilos, es decir sin neutro.

lo primero es estudiar como se va a conectar, donde. Pues el donde esta claro, siempre será para una carga desequilibrada, ya que dudo que existan muchos casos de aplicaciones reales de cargas equilibradas.

En este caso, mi duda no es la electrónica ni la adquisición de los datos si no la manera de tratarlos posteriormente o que datos tomar.
En internet solo veo ejemplos de medidores con el neutro accesible, cosa que no es el caso.

y si veo los métodos de los vatimetros, veo que para medir la potencia activa colocan los vatimetros creando un neutro artificial y para la reactiva colocando los vatimetros leyendo la tensión de linea.

Como el sistema que yo quiero crear no voy a estar cambiado la conexión, la pregunta es:

En un sistema a 4 hilos se mide la tensión de fase y la intensidad de linea y se calcula:
Pactiva = 1/n *sumatorio(V(n)*i(n))
Preactiva = 1/n*sumatorio(V(n-n90º)*i(n)

Sería lo mismo medir tensión e intensidad de línea y calcular:
Pactiva = 1/n*sumatirio(V(n)/sqrt(3)*i(n))
Preactiva = 1/n*sumatorio (V(n-n90º)/sqrt(3)*i(n)



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Re:Valor RMS no concuerda.
« Respuesta #12 en: 01 de Febrero de 2021, 11:05:39 »
...
En internet solo veo ejemplos de medidores con el neutro accesible, cosa que no es el caso.

y si veo los métodos de los vatimetros, veo que para medir la potencia activa colocan los vatimetros creando un neutro artificial y para la reactiva colocando los vatimetros leyendo la tensión de linea.
Con 3 hilos se usan solo 2 wattimetros:
 

* 2wattm.jpg
(11.45 kB, 288x175 - visto 75 veces)



Citar
En un sistema a 4 hilos se mide la tensión de fase y la intensidad de linea y se calcula:
Pactiva = 1/n *sumatorio(V(n)*i(n))
Preactiva = 1/n*sumatorio(V(n-n90º)*i(n)
Ojo:
Pactiva = 1/n *sumatorio(V(n)*i(n))              Vale con cualquier tipo de señal.
Preactiva = 1/n*sumatorio(V(n-n90º)*i(n)    Vale solo con señales senoidales.

Citar
Sería lo mismo medir tensión e intensidad de línea y calcular:
Pactiva = 1/n*sumatirio(V(n)/sqrt(3)*i(n))
Preactiva = 1/n*sumatorio (V(n-n90º)/sqrt(3)*i(n)
Debería ser:
Pactiva1 = 1/n*sumatorio(V1(n)*i1(n))
Preactiva1 = 1/n*sumatorio (V1(n-n90º)*i1(n)
Pactiva2 = 1/n*sumatorio(V2(n)*i2(n))
Preactiva2 = 1/n*sumatorio (V2(n-n90º)*i2(n)

Pactiva = Pactiva1 + Pactiva2
Preactiva = Preactiva1 + Preactiva2

Pero de nuevo, eso vale solo con tensión y corriente senoidales.



1- Lo mas sencillo es con tensión y corriente senoidales --> Basta medir los valores de tensión/corriente pico o medio + el desfasaje.

2- Con tensión senoidal o baja distorsión y corriente poliarmónica  (lo normal)  basta hacer pasar por un filtro pasa banda (corrigiendo el desfase) y aplicar el item anterior.

3- Con tensión y corriente poliarmónica no queda otra que muestrear sincronizado con línea (filtro antialias primero) a una frecuencia acorde a la máxima armónica de interés y  hacer toda la chorrera de cálculos.


Pensando en un uso personal, el método a elegir depende de cuanto distorsionadas sean las señales.

Pensando en un uso comercial, el método a elegir depende de con qué instrumento te lo va a contrastar, porque para el cliente si no marca lo mismo es porque está mal.



Desconectado juaperser1

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Re:Valor RMS no concuerda.
« Respuesta #13 en: 01 de Febrero de 2021, 16:42:10 »
Hola Eduardo2 Gracias por contestar.

Tiene que medir decentemente, ya que es para la presentación de un proyecto que si gusta pues se fabricará y venderá, es como un valor añadido de otras funciones. No tiene que ser el mejor medidor del mundo pero al menos algo que sea real, podemos suponer que debería tener la misma calidad en la medida que un contador (Cosa que también deberá medir, el consumo), así que basicamente lo que quiero hacer es un contador pero sin neutro, y que me de el máximo de medidas posibles, la activa, reactiva, aparente, consumo, frecuencia.

He leído sobre el método de los 2 vatimetros o de arón, pero en algunos sitios leía que para la potencia reactiva la carga tenia que ser equilibrada, como por ejemplo aquí:

http://www.trifasica.net/pdf/TEMA_9._POTENCIA_EN_SISTEMAS_TRIFASICOS.pdf
Pagina 18 en negrita dice que es para cargas equilibradas.

Mientras que en otros sitios dice que se puede usar para cargas equilibradas o desequilibradas indistintamente.

Este aparato se va a usar en redes trifásicas sin neutro, que normalmente vienen de un transformador de aislamiento. entran 400 al transformador y salen 230 de tensión de línea y las cargas son diversas, por lo tanto totalmente desequilibradas, ¿tendría que tratar este supuesto como poliarmónica?

Citar
Pactiva = 1/n *sumatorio(V(n)*i(n))              Vale con cualquier tipo de señal.
Preactiva = 1/n*sumatorio(V(n-n90º)*i(n)    Vale solo con señales senoidales.

¿Cuando indicas V(n), es indistinto tomar la tensión de línea que la de fase?
lo digo por que mi primera idea fue usar los ejemplos que veo con neutro pero usando la tensión de línea, pero veo que existe cierto desfase:
Verde: tensión de fase VF1-Neutro
Azul: tensión de linea VF1-VF2.
Si hay desfase entre las tensiones de linea y fase no creo que se pueda usar la misma formula, o si?



* Sin título.png
(23.2 kB, 704x833 - visto 63 veces)
.

Lo que llevo pensado del proyecto ahora mismo es usar un ads131M06(https://www.ti.com/lit/ds/symlink/ads131m06.pdf?ts=1612206031623&ref_url=https%253A%252F%252Fwww.ti.com%252Fdata-converters%252Fadc-circuit%252Fprecision-adcs%252Fproducts.html)
Es un adc que puede tomar muestras simultaneas para que no exista desfase entre las medidas, y usar algún micro decente para los cálculos, algún M4 con FPU.

Las formulas las tome de la hoja de datos. También incluye un ejemplo de aplicación de "Power Metrology" pero como en todos los casos que veo, el sistema es con neutro...He mirado también circuitos de microchip, analog devices, renesas, nxp, notas de aplicación, diseños de referencia....pero todo es para sistemas con neutro.

Hasta ahora había pensado en crear un neutro artificial, ponerlo como la referencia de mi sistema y medir así la tensión de línea y usar las formulas que vienen. pero ese neutro artificial estará falseado por las tolerancias de las resistencia, bobinas y demás chismes no ideales.

Si puedo hacerlo con el método de Arón, solo necesitaría 4 entradas (2 tensiones y 2 intensidades), en vez de 6 y podría usar mejor el ads131m04 que es mas barato.

« Última modificación: 01 de Febrero de 2021, 16:47:20 por juaperser1 »
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Re:Valor RMS no concuerda.
« Respuesta #14 en: 02 de Febrero de 2021, 16:27:09 »
Otra idea,

¿Un medidor de potencia para un transformador de fase partida (split phase) viene a ser un medidor por método de aron?
En el método de aron usa una de las fases como si fuera un neutro, que viene a ser lo mismo que 2 fases y un neutro:


* Sin título.png
(27.99 kB, 519x521 - visto 50 veces)


En teoría es lo mismo, pero sin estar seguro de si se pueden usar las mismas formulas, por el desfase entre tensión de linea y tensión de fase.
También he encontrado esto otro:

 

* Sin título2.png
(41.79 kB, 531x474 - visto 48 veces)




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