Как считать потреблённую энергию постоянного тока?

[DimKra]

Коллеги, что-то ни как не пойму казалось бы простой вещи. Нужно измерять потребляемую энергию постоянного тока в ватт-часах или ампер-часах, в общем смысл в том, что-бы в любой момент знать сколько выкачано энергии из аккумулятора или иного источника автономного питания. Если бы нагрузка была с фиксированным стабильным током, то никаких проблем, умножаем ток на время для ампер-часов, или мощность на время для ватт-часов. Но тут сила тока плавает во времени от нуля до максимума, как подсчитать в таком случае? Нужна именно формула, для последующего использования в программе микроконтроллера. Из исходных данных имеются напряжение и ток, которые можно снимать как угодно часто. Подскажите плиз, как подсчитать?

[КРАМ]

W=интеграл(U*I)dt

Для этого измеряете с фиксированным малым интервалом времени ток и напряжение одновременно, перемножаете одно на другое и умножаете на этот самый интервал времени как константу. Результат суммируете в накопительном счетчике...
Показания этого счетчика и будут искомыми...

[DimKra]

КРАМ , смысл уловил. Но тогда получается, что какие-то броски тока, не попавшие под момент измерения будут пропускаться. Что бы пропусков было меньше, видимо частоту выборок нужно брать максимально возможную.
Интересно, а есть ли какие-то ещё варианты? Вроде выпускаются специализированные микросхемы, но все они под переменку..(

[КРАМ]

Как и при измерении любого сигнала, частота выборок должна быть не менее, чем удвоенная верхняя частота спектра сигнала.
Но в устройствах с батарейным (аккумуляторным) питанием скорость изменения тока потребления не может быть выше чем позволит БЛОКИРОВОЧНЫЙ КОНДЕНСАТОР.
Фактически он и является фильтром, который сглаживает пульсации потребления тока из химического источника энергии.

[Котбазилио]

в общем смысл в том, что-бы в любой момент знать сколько выкачано энергии из аккумулятора или иного источника автономного питания.

Это не поможет, потому что для одной батареи столько можно выкачать а у другой другое количества. Да и со временем батарея теряет емкость. Попробуй применить принцип, как у ноутбуков. Там уже показывает, сколько осталось энергии в аккумуляторе. ( такой же принцип и в телефонах и прочих аппаратах). Изучи их принцип и всегда будешь знать , сколько осталось, а не сколько выкачал энергии.

[КРАМ]

в общем смысл в том, что-бы в любой момент знать сколько выкачано энергии из аккумулятора или иного источника автономного питания.

Это не поможет

С этим трудно не согласиться...
Валера, в техничке не нужно писАть бесполезный текст... Твой текст действительно не поможет автору решить поставленную перед собой задачу.
ДОСТОВЕРНО изучить как измеряется остаточный заряд так же НЕВОЗМОЖНО, поскольку этим занимается КОНТРОЛЛЕР с закрытой прошивкой.
Можно только догадываться как авторы это делали...

Но по существу.
Для того, чтобы определить ОСТАТОЧНЫЙ заряд химического источника по потребленной энергии можно сначала измерить общую ТЕКУЩУЮ емкость этого источника, замерив потребление до некоторого нижнего допустимого напряжения на клеммах питания. Для такого измерения достаточно провести один цикл типового разряда аккумулятора.
И вообще, Валера, ты не знаешь КАКУЮ ЗАДАЧУ поставил перед собой автор вопроса...

[DimKra]

Спасибо за активное участие в обсуждении, но друзья, давайте пока не будем брать в расчёт происхождение энергии, аккумулятор я назвал лишь для примера. Это может быть и солнечная батарея, и ветрогенератор, а в отладочных целях просто стабилизированный сетевой БП. У меня не стоит задача рассчитать сколько осталось энергии, стоит задача поточнее рассчитать сколько её потрачено от момента начала счёта до любого момента зрительного контроля.

[АлександрЛ]

С точки зрения теории- всё просто.. измеряете напряжение источника, замеряете, какой ток "потребляется", перемножаем, получаем ВАТТЫ.. Если эти ВАТТЫ постоянны, (для примера, и облегчения счёта, допустим 10 ватт)то за 1 час у вас "употребится" полученное количество ватт в час... (10 ватт в час), а за сутки - 240 ватт в час.... Вот, если у вас ток или напряжение меняются, то тогда задача немного усложняется, придётся считать мощность, потребляемую в какую- то единицу времени, и суммировать её, приводя, ну, к часу, например...

Как устроен МЕХАНИЧЕСКИЙ счётчик электроэнергии?- у него на одну обмотку привода диска подаётся напряжение сети, а через вторую обмотку течёт потребляемый ток.. Чем больше ток, тем быстрее крутится диск, а механический счётчик считает обороты диска... При снижении напряжения, (в некоторых пределах), при одном и том же токе, диск тоже начинает медленнее крутиться..

зы.. вообще, народ постоянно путается в этих киловаттах и киловатт- часах.. Например, кто- то из депутатов предлагал "лимит потребления"- 70 киловатт/час... На самом- то деле он имел ввиду 70 киловатт (за месяц), а получилось- то- 50400 киловатт ... вообще- то это небольшой заводик.. "передвижной" асфальтобетонный завод, на котором мне как- то пришлось работать "потреблял" 150 киловатт за час....

[КРАМ]

Спасибо за активное участие в обсуждении, но друзья, давайте пока не будем брать в расчёт происхождение энергии

А я его и не брал...
Блокировка стоит в ЛЮБОМ варианте питания. Просто потому, что провода до источника, а паче САМ ИСТОЧНИК имеют вполне осязаемое ВНУТРЕННЕЕ СОПРОТИВЛЕНИЕ, а что еще хуже - ИНДУКТИВНОСТЬ...
Что исключает работу без конденсатора блокировки...
Так что мерить с частотой порядка 1 кГц (период семлирования 1 мс) БОЛЕЕ чем достаточно для подобных устройств...

[vladimir49]

Я вот тоже мечтаю о таком приборе. В идеале: подключаем к прибору источник питания DC и нагрузку, на табло результаты по запросу (Ватт/час, А/час, ну т.п...); также возможно другой прибор, где обработкой данных с него, занимается, подключенный к нему компьютер.
А пока приходится довольствоваться подсчетом вручную, измеряя ток, напряжение и временные интервалы (секундомер)

[Леонид Иванович]

[vladimir49]

Да, не плохо было бы иметь такой бытовой прибор! Но с условиями: пределы входных напряжений 0,5 - 500 вольт (выбирается автоматически); пределы по току 0,005 - 50 ампер (выбирается автоматически); отображает текущие напряжение, ток, мощность, а также по вызову (с возможностью сброса начала отсчета) - Время - А/час - Ват/час. Кроме того, дизайн и размеры должны быть, как у бытовых мультиметров.
А в итоге получаем: мультиметр-счетчик энергии постоянного тока, цифровой, многопредельный.
Кстати, миниатюрные встроенные счетчики подобного типа (см. фото) уже применяются в некоторых автоматических зарядных устройствах для малогабаритных аккумуляторов (типоразмер АА, ААА).

[Дмитрий М]

Применительно к аккумулятору измерение (точнее индикация) остаточного заряда всегда вызывает большие проблемы, ибо отдаваемый заряд зависит от характера потребления нагрузки и чем больше ток тем меньше заряд сможет отдать аккум. Ну и температура как среды так и батареи.. на остаток можно ориентироваться только очень приблизительно.

[vladimir49]

Ну по крайней мере, у меня в ноутбуке нормально показывает остаточный заряд (оставшиеся часы и минуты работы).

[Дмитрий М]

В ноуте нагрузка стабильна и если и колеблется тов малых пределах. Электротранспорт может ехать с очень разной скоростью..

[Gena_308]

У нас в некоторых трамваях стоят счетчики электроэнергии. С виду обычный современный "меркурий столохматый", но одно но, трамвай ведь работает от постоянного напряжения! Хотя это возможно был спец заказ из Сколково. Ой, как это Сколково у нас только не парафинят и "осколково" и "силиконовая долина" ... Жаль уволился недавно, так бы разузнал что да как.
PS: у нас около 120 ходовых трамваев
PPS: извените за эту кашу:)

[КРАМ]

У нас в некоторых трамваях стоят счетчики электроэнергии. С виду обычный современный "меркурий столохматый", но одно но, трамвай ведь работает от постоянного напряжения! Хотя это возможно был спец заказ из Сколково.

Причем тут Сколково?
От Сколково до Икотекса (именно он разрабатывает и делает Меркурии) примерно километров 40... Другой конец Москвы.
Кроме того, создатель и руководитель Инкотекса создал свою компанию примерно 20 лет назад, когда Чубайс слово "нано" учил говорить по слогам...

[vladimir49]

В ноуте нагрузка стабильна и если и колеблется тов малых пределах..

Вот как раз в ноуте, нагрузка-то на аккумулятор и разная. Зависит от яркости, от количества подключаемых USB-устройств, от постепенной посадки напряжения на аккумуляторе, ну и другие факторы. Однако счетчик оставшегося времени работы реагирует чётко, информация периодически обновляется. Мало того, ещё следит за общим состоянием аккумулятора (при некоторой потере ёмкости или ещё чего-то, выдаёт сообщение "рекомендуется заменить батарею").