Vielen Dank für den Hinweis auf Deine Signatur! Das ist ja ein nettes Projekt, das du da umgesetzt hast! Mein Vorhaben ist da im direkten Vergleich wesentlich einfacher. Aber dann kann ich dich ja gleich mal als Berater für die kniffligen Fragen engagieren 🙂
Wegen der Stromzähler: Dein Aufbau wurde vermutlich bislang nur mit einem einzigen Stromzähler (jenem, denn du halt im Haus hast) getestet. Universelle Kompatibilität mit allen gängigen Stromzählern ist somit wahrscheinlich noch nicht experimentell bestätigt. Und ich vermute, dass es da durchaus Stolpersteine gibt. Wenn ich nämlich in der obigen Liste mal auf den EMH eHZ-H klicke, dann scheint bei dem die Gesamtleistung die OBIS-Kennung 1-0:15.7.0 zu haben. Der Volkszähler-Log würde diese wahrscheinlich unverändert weiterleiten, so dass dein Programm dann nicht finden würde, was es sucht.
Meine Hoffnung ist nun, dass es insgesamt nur eine handvoll verschiedener OBIS-Kennungen für die Gesamtleistung gibt, und jeder Stromzähler eine davon verwendet. Wenn man die erst mal alle herausgefunden hat, sollte man sich den passenden Wert immer herauspicken können.
Soooo, nach einiger Zeit mal wieder ein Update: Ich habe inzwischen mit einigen Leuten über meinen Ansatz gesprochen, auch auf der Solarmesse im Juni, und dabei sehr aufmunterndes Feedback bekommen, so dass ich mich jetzt daran mache, einen ersten Prototypen zu bauen. Ich habe mir quasi selbst ein kleines Projekt-Budget bewilligt und ein paar Sachen gekauft.
Eine davon ist ein digitaler Stromzähler: Ein EMH ED300L mit D0-Schnittstelle. Habe den gebraucht in der Bucht ergattert. Der Zähler ist jetzt mein Testobjekt, um die gewünschte Information (Momentanleistung, vorzeichenrichtig, in Summe über alle 3 Phasen) aus den Daten der IR-Schnittstelle herauszupopeln.
So sieht das Ding aus:
Die Handykamera (die nahes IR noch sieht) zeigte, dass da regelmäßig (etwa Sekundentakt) etwas blinkt. Der Zähler sendet also offenbar von sich aus Daten, ohne dass es einer Aufforderung bedarf. So weit schon mal gut.
Ich habe da einfach mal einen Phototransistor (mit etwas Umgebungslicht-Abschirmung) davorgehalten, 6V pull-up Spannung über einen Widerstand angelegt und mit dem Oszi geschaut, was da so rauskommt. Ergebnis:
Die Flanken sehen etwas "weichgespült" aus, offenbar habe ich eine gewisse Kapazität dranhängen, die immer umgeladen werden muss. Es reicht aber, um die Daten anzuschauen. Die kürzesten Pulse dauern etwa über 100 us, sieht also sehr nach 9600 Baud aus. Es kommen Datenblöcke von je 10 Bit, die offenbar so angeordnet sind:
low D0(LSB) D1 D2 D3 D4 D5 D6 D7(MSB) high
Das ist eine Folgerung daraus, dass der Daten-Blob, der da rauskommt, immer mit der Zeichsequenz
0x1b 0x1b 0x1b 0x1b 0x01 0x01 0x01 0x01
beginnen sollte, und wie man am obigen Oszi-Screenshot leicht abzählen kann, muss die Bit-Order demnach LSB-first sein (1+2+8+16=27=0x1b).
Nun stellte sich die Frage, ob der Stromzähler überhaupt die Momentanleistung ausspuckt. Nachdem ich keine PIN zu dem Zähler bekommen habe, war ich mir da nicht so sicher. Klarer Fall - das muss reverse engineered werden. Ich habe mein USB-Oszi an den Phototransistor drangehängt und die Daten aufgezeichnet. Ein Daten-Blob dauert etwa 350 ms. Um den komplett aufzuzeichnen, musste ich mein USB-Oszi auf 20 kSamples/s Abtastrate herunterdrehen, mehr gibt die geringe Speichertiefe nicht her. Ein 9600 Baud-Signal mit 20 Kilosamples pro Sekunde abtasten - hui, das ist schon grenzwertig knapp am Nyquist-Limit...
Ich habe mehrere Daten-Blobs aufgenommen und dabei unterschiedlich viel Leistung durch den Zähler gejagt. Auch in Einspeiserichtung. Das geht übrigens ganz einfach, indem man am Zähler L3_in und L3_out vertauscht und dann Leistung verbraucht. Die wird dann mit negativem Vorzeichen gemessen. Stimmt zumindest bis auf etwa 2 Watt genau, weil der Zähler dann seinen Eigenverbrauch mitmisst. Und wenn ich den Fall "keine Last" und den Fall "etwa 750W Einspeisung" übereinanderplotte und schaue, wo sich etwas ändert, dann werde ich da recht schnell fündig:
Schau einer an, die Leistung wird wohl über 4 aufeinanderfolgende Byte übermittelt. Bei 0W steht da 0 0 0 0, bei ca. 750W Einspeisung steht dort (dezimal) 255 255 227 67. Siehe da, das ist wohl eine 32-bit signed integer, die mit dem obersten Byte zuerst übertragen wird (nannte man so etwas in der Informatik nicht big-endian?). Wenn man das als signed int interpretiert und ich das Einerkomplement richtig bilde, dann müsste das dezimal die Zahl -7328 sein. Der Zähler gibt die Leistung wohl mit 0,1 W Auflösung aus, d.h. da steht -732,8 Watt. -> Juhu, konsistent!
Sorry, dass ich Euch jetzt mit so langen Ausführungen und etwas Informatik genervt habe! Auf jeden Fall habe ich rein mittels Oszilloskop verifizieren können, dass der Zähler wirklich die gewünschte Information ausspuckt. Somit habe ich jetzt schon mal einen geeigneten Stromzähler für ein lokales Testsystem auf dem Tisch liegen.
Fortsetzung folgt...
Hallo Alex,
bin mir nicht sicher ob ich Dich richtig verstanden habe, aber das Alles gibts doch schon.
Stichwort: Hitchi IR Leskopf mit einem Node MCU.
So sieht die Ausgabe aus:
Läuft bei mir seit Monaten. Damit mache ich annähernde Nulleinspeisung mit Soysource Invertern.
Mit den Daten lässt sich bestimmt auch eine "Heipatrone" im Pufferspeicher steuern.
Gruss Thomas
Vollkommen richtig, es gibt diverse Leseköpfe für Stromzähler zu kaufen, sei es im Rahmen von Open-Source-Projekten wie Volkszähler, oder kommerzielle Produkte wie der Tibber Pulse. Der von dir genannte Hitchi-Lesekopf dürfte geeignete Hardware sein, die sich z.B. auch mit der Volkszähler-Software versteht.
In meinem Fall war die Ausgangssituation die, dass ich nicht wusste, in welchem Zustand sich der gebrauchte Zähler befand, den ich mir besorgt hatte. Und auf die Frage, mit welchem OBIS-Code der EMH ED300L die Momentanleistung ausgibt, konnte ich im Internet auch keine übereinstimmende Antwort finden. Ich habe beim Kauf des Zählers keinen PIN-Code mitgeliefert bekommen. Das 2-zeilige Display zeigt in der 2. Zeile nie nützliche Information an, egal, wie oft man den Zähler mit der Taschenlampe anblinkt. Aber es kommt auch keine Aufforderung zur PIN-Eingabe. In Verbindung mit dieser Internetseite von Volkszähler:
https://wiki.volkszaehler.org/hardware/channels/meters/power/edl-ehz/emh-ed300l
auf der es heißt, Zitat:
"Allerdings muss der Zähler erst freigeschaltet werden. Die dazu nötige PIN kann beim Messtellenbetreiber (meist der Netzbetreiber) angefragt werden."
...deutete das darauf hin, dass der Zähler die oft "geschützen" Daten wie eben die Momentanleistung eventuell gar nicht ausgeben würde. Ich wusste also nicht, ob die Momentanleistung überhaupt ausgegeben wird, und falls ja, auch nicht mit welchem OBIS-Code. Da kann das Herumprobieren mit Lesekopf + Software zu einem langwierigen und frustrierenden trial&error-Spiel werden. Ich wollte aber schnell ein Ergebnis, v.a. weil ich ein Rückgaberecht für den Zähler hatte und ihn ggf. zurückgeschickt hätte, wenn er die Momentanleistung nicht ausgegeben hätte.
Nur deswegen habe ich den Datenstrom reverse engineered. Das ging ohne Hardwareeinsatz, weil ich Oszis und Phototransistor sowieso habe, und es ging schnell. Ergebnisse:
1. Ja, die Momentanleistung kommt raus 
2. Den o.g. 4 Byte mit der Momentanleistung geht die folgende Sequenz von Zeichen voraus (Hex-Notation, also 0x..):
07 01 00 0f 07 00 ff 01 01 62 1b 52 ff 55
Die beiden ff's seht Ihr übrigens mit bloßem Auge in meinem obigen Plot, das sind die langen Plateaus. Damit weiß ich jetzt auch den OBIS-code: 15.7.0
@energie_alex Alles klar Alex. Weiter so. Bin gespannt auf Deine entgültige Lösung. Ich suche auch noch sowas um die überschüssige Energie in meinen Heizungspufferspeicher reinzukriegen.
Ich suche auch noch sowas um die überschüssige Energie in meinen Heizungspufferspeicher reinzukriegen.
Ich habe meine Lösung hierzu in Tasmota-32 gepackt.
siehe Tasmota Discussions
Vielleicht kann das helfen.
John
Für alle, die selbst sehen wollen, wie so ein Datenstrom aus dem Zähler "roh" ausieht, stelle ich hier mal die Rohdaten für einen Daten-Blob zu Verfügung. Die Daten decken einen Zeitraum von 360 Millisekunden ab und entsprechen dem Fall, wo 0 Watt Leistung registriert wurde. Datenformat ASCII, Delimiter=5x Leerzeichen, 1. Spalte ist die Zeit in Sekunden, zweite Spalte ist die Spannung in Volt. Abtastrate 20 kSamples/s, also bei 9600 Baud hart am Nyquist-Limit. Es wurde mit einem pull-up Widerstand gearbeitet, d.h. 5.x Volt bedeutet "LED am Zähler dunkel" und 0V bedeutet "LED hell".
Soweit zu den Zähler-Rohdaten, nur falls es jemanden interessieren sollte (wahrscheinlich eher nicht...).
Hier geht es jetzt bald weiter mit dem elektronisch ansteuerbaren Dimmer, das ist nämlich meine nächste Baustelle.
So Leute, weiter gehts...
Für einen Regelkreis, wie ich ihn hier aufbauen möchte, braucht man, so haben wir mal gelernt, neben dem Messglied (=Stromzähler mit Lesekopf) auch noch ein Stellglied. In meinem Fall einen Leistungssteller für das Gerät, das überschüssigen Strom am Ende in Wärme umwandeln soll. Ich habe das auf die Schnelle jetzt erst mal genau so umgesetzt, wie zuvor schon angekündigt.
Ihr wisst hoffentlich, was man unter einer quick & dirty-Lösung versteht...? Genau: Es muss schnell gehen und funktionieren, der Rest ist wurscht. Dass dies hier keine endgültige Lösung ist, sollte klar sein. Es soll nur möglichst schnell mal rein proof-of-concept mäßig funktionieren. Also:
Ich habe mir in der Bucht für kleines Geld einen 4000 Watt Phasenanschnittdimmer besorgt. So sieht der aus:
Der hat vorne einen Drehknopf, mit dem man den Anschnittwinkel, also die Phase, bei der der Triac zündet, einstellen kann. Damit lässt sich die Leistung stufenlos von Null bis Max einstellen. Macht man den Drehknopf ab, kommt dahinter ein Poti zum Vorschein, praktischerweise mit Schlitz in der Welle. Ja prima, da flanschen wir doch mal eben schnell den Modellbau-Servo-Dimmer-Aktuator an:
Noch ein Bildchen:
Was man mit einem Stückchen Blech und ein paar Schrauben nicht alles mal eben schnell zusammenimprovisieren kann...
Das Poti im Dimmer hat an sich 270° Drehwinkel, wohingegen Modellbauservos üblicherweise maximal 180° können. Hat in dem Fall aber trotzdem gut gepasst, weil der Dimmer einen gewissen Totbereich hat, wo sich nichts tut. Die 180°, die das Servo kann (wenn man's denn richtig ansteuert), reichen für den vollen Hub von 0-100% gerade schön aus.
Und fertig ist die nullte Version des Leistungsstellers. Phasenanschnitt ist laut TAB bei Heizgeräten wohl nur bis 200 W zulässig, d.h. bei einer Heizpatrone wäre es so in D illegal, aber zum Testen kann man ja erst mal einen 500W Halogen-Baustrahler oder die entsprechende Zahl an Glühbirnen dranhängen. Das sind Lichtquellen, die man legal phasenanschnittdimmen kann, und doch produzieren sie am Ende doch überwiegend Wärme. Das Thema der galvanischen Trennung ist so auch gleich abgehakt, der Dimmer hockt auf der 230V AC-Seite (mit geerdetem Gehäuse), das Servo läuft mit 5V DC, dazwischen ist Plastik.
Als nächstes muss ich nun einem Mikrocontroller beibringen, dem Datenstrom des Stromzählers zu lauschen...
Phasenanschnitt ist laut TAB bei Heizgeräten wohl nur bis 200 W zulässig, d.h. bei einer Heizpatrone wäre es so in D illegal
Weiß jemand, warum das so ist? Phasenanschnitt interessiert eine Ohm'sche Last ja eigentlich gar nicht. Sollte doch egal sein, ob Heizstab oder Glühbirne. (?)
6x 300Wp = 1.8kWp an 3x EVT560 MicroInverter - MultiPlus-II GX mit 4x PylonTech US2000 (je 2,4kWh)
Hier klicken, wenn du Kollegen in deiner Umgebung finden möchtest.
Was sich die Jungs (und evtl. auch Mädels?) vom VDE dabei genau gedacht haben, ist mir ehrlich gesagt ein Rätsel (wie bei so manch anderen Dingen auch), aber nachzulesen gibt es deren Vorgaben in den TAB 2007 (technische Anschlussbestimmungen):
Es steht auf Seite 21 im Unterpunkt 10.2.7. Ich zitiere mal:
(3) Bei Anwendung der symmetrischen Anschnittsteuerung ist die Anschlussleistung von
Glühlampen auf 1,7 kW je Außenleiter, die von Entladungslampen mit induktivem Vor-
schaltgerät sowie die von Motoren auf 3,4 kVA je Außenleiter begrenzt.
(4) Bei Wärmegeräten darf die unsymmetrische Gleichrichtung bis zu einer maximalen An-
schlussleistung von 100 W und die symmetrische Anschnittsteuerung bis zu einer maxima-
len Anschlussleistung von 200 W angewandt werden.
Bei Glühlampen darf man also bis 1,7 kW "phasen-anschneiden", bei Heizgeräten dagegen ist bei 200 W Schluss.
Der Hintergrund, warum man überhaupt Beschränkungen einführt, liegt einfach darin, dass der sinusförmige Verlauf der Netzspannung auch sinusförmig bleiben soll. Phasenanschnitt macht deutliche Verzerrungen, was im Frequenzraum zu höheren Harmonischen führt, und die will man nicht haben. Deswegen soll im Netz nur ein ganz kleiner Teil der Leistung über Phasenanschnitt laufen. Ich spekuliere jetzt einfach mal, was der Hintergedanke gewesen sein könnte: Heizgeräte sind ja träge, da stört es nicht, wenn man sie getaktet ein- und ausschaltet, so wie das eine klassische Herdplatte tut. Lieber 10 Sekunden an und 10 Sekunden aus als Phasenanschnitt. Bei Lampen dagegen würde so ein Geblinke im Sekundentakt massiv stören, deswegen ist man da großzügiger, was Phasenanschnitt anbelangt.
Daher habe ich mich für Schwingungspaketsteuerung mit einem SSR entschieden. Hier werden nur Vollwellen bzw. Halbwellen geschaltet.
Daher habe ich mich für Schwingungspaketsteuerung mit einem SSR entschieden. Hier werden nur Vollwellen bzw. Halbwellen geschaltet.
Hast du mal geschaut, ob du mit der Schaltfrequenz deiner Schwingungspaketsteuerung und der Leistung deines Verbrauchers mit der DIN VDE 0838 bzw. EN 60 555 konform bist? Da gibt es Beschränkungen, wie oft man ein- und ausschalten darf. In dieser Quelle habe ich dazu eine Tabelle gefunden, die ich hier einfach mal reinkopiere:
Bis 400 Watt darf man alles, bis 600 Watt immer noch 500x pro Minute, bis 1 kW dann aber nur noch 100x pro Minute (womit 2 Hz schon zu schnell wäre), und oberhalb von 1 kW liegt man maximal bei 10x pro Minute, was dann schon so langsam ist, dass der Stromzähler sicherlich nicht mehr darüber hinwegintegriert.
Anscheinend muss man aber immer die gleiche Zahl von positiven und negativen Halbwellen durchlassen. Tut man das nicht, ist man unsymmetrisch und hat ein Leistungslimit von nur noch 10 Watt (!).
Besten Dank für die Recherche. Dann liegt mein Heizstab mit 600 W im grünen Bereich.
für ein Balkonkraftwerk ist das völlig ausreichend.
Ich bin inzwischen über diesen Artikel gestoßen, demzufolge einige Leute mit der Schwingungspaketsteuerung ziemlich auf die Nase gefallen sind:
https://www.dke.de/de/arbeitsfelder/energy/normenhinweise/pv-einspeiseoptimierung
In manchen Fällen erfolgte die Leistungssteuerung wohl langsamer als die Integrationszeit des (Zweirichtungs-)Zählers, so dass dieser während der vermeintlichen Nulleinspeisung sowohl Bezug als auch Einspeisung gezählt hat. Laut dem Artikel haben die Zähler typischerweise 0,5 bis 1 s Integrationszeit.
Wenn man nun z.B. mit den oben genannten 100 Schaltvorgängen pro Minute schaltet und der Zähler immer über 1-Sekunden-Intervalle mittelt, dann kann das unschöne Schwebungseffekte geben. Meistens fallen dann 2 Pulse in das 1-Sekunden-Intervall, manchmal aber auch nur einer. Folglich wird dann meistens etwas Bezug gezählt, aber ab und zu auch deutliche Einspeisung.
Ein 600W-Heizstab ist demnach wirklich optimal - da darf man 500x pro Minute schalten und es mittelt sich alles schön aus. Im Einzelfall wird man es immer mit dem individuell vorhandenen Zähler testen müssen.
Ich bin inzwischen über diesen Artikel gestoßen,
Schön dass du die von mir bereits in #2 geschriebenen Bedenken nun auch sonstwo gefunden hast...
Bin auf deine Lösung gespannt. Ich hatte mein Projekt daraufhin erstmal auf Eis gelegt, bzw angedacht, wirklich einen Stelltrafo zu benutzen.