Raspberry Pi Leistung/Spannung messen

  • Hallo liebes Forum,


    ich bin völliges Newbee in Bezug auf Raspberry Pi. Ich möchte den kleinen Computer gerne dazu verwenden, um die Leistung und Spannung eines Fahrraddynamos zu messen. Ich habe den Fahrraddynamo zu einer Windkraftanlage umgebaut und mich interessiert jetzt wie viel Leistung meine kleine Analage erzeugt.


    Ist dieses möglich und falls ja kennt ihr ein gutes Tutorial, wo die Umsetzung beschrieben ist? Oder wisst ihr, wie ich so etwas umsetzen kann?


    Viele Grüße,


    Wuitgili

  • Du kannst die Spannung und den Strom messen - die Leistung wird dann aus diesen beiden Werten errechnet.


    Die Formel hierfür lautet: P = U * I


    P = Leistung also Watt
    U = Spannung also Volt
    I = Strom also Ampere


    Die Spannung misst du also über einen A/D Wandler und den Strom müsstest du soweit ich weiß über ein anderes Bauteil messen.
    Als AD Wandler würd ich den MCP3008 nutzen. Zur Strommessung soll angeblich ein Hall-Sensor am besten sein.

  • Der angesprochene Hall Sensor ist dieser hier: ebay-Artikelnummer: 181026550454
    Mein Freund will der irgendwie nicht werden. Ich bekomme nur rund 130 - 140 mV pro A angezeigt. Aber vielleicht liegt es auch am Testaufbau oder einem Montagsmodell.


    Wie man das mit dem MCP3008 macht, hat Erik Bartmann hier geschrieben:


    http://erik-bartmann.de//download/PiMeUp_MCP3008.pdf


    Meiner Meinung nach wäre für Deine Anforderung (mobil, klein, leicht) ein Arduino pro mini besser geeignet. Der hat schon analoge Eingänge. Dann könntest Du Dir den Teil mit dem A/D Wandler sparen und direkt per Spannungsteiler an die Ports gehen.

  • Mal ne blöde Frage: liefert ein Fahrraddynamo nicht Wechselstrom ? :s
    (Zumindest alle Dynamos die ich kenne tun das !)
    Da wirste mit einem Gleichstrom-A/D-Wandler nicht weit kommen...


    Einen Gleichrichter davor zu schalten wird sehr ungenau. Gleichrichter vernichten je nach Schaltung und Diodentyp 0,3-1,4V. Wenn das konstant wäre dann könnte man das ja wegrechnen, aber die Schleusenspannung ist Temperatur und Stromabhängig.


    Bei der Berechnung der Leistung ist bei Wechselstrom auch noch die Phasenverschiebung zu berücksichtigen.


    Ganz übel wird es wenn du "komische" Lasten wie elektronische Geräte oder Gleichstrommotoren an dem Dynamo hängen hast. Die ziehen den Strom nicht gleichmäßig sondern pulsierend. Je nachdem ob du gerade auf dem Puls oder dazwischen misst, bekommst du sehr hohe oder sehr niedrige Werte. Stimmen tun beide nicht :geek:


  • Mal ne blöde Frage: liefert ein Fahrraddynamo nicht Wechselstrom ? :s .....


    sehr guter Einwand ! :thumbs1:


    wurde hier total übersehen.


    Ich habe mit einem Atmel ja schon ähnliches gebaut.


    Brückengleichrichter unbedingt aus Schottkydioden aufbauen, klar bleibt da leider Leistung hängen aber man hat gleich mal eine Spannung die mit stepup oder stepdown weiterverarbeitet werden kann. Hatte an meinen Fahrrad das Navi gespeist. Spitzenspannung aus dem Dynamo war bis zu 18V, dummerweise sind Fahrradscheinwerfer darauf vorbereitet und vernichten ! alles über 6V für die Beleuchtung. Diese Begrenzerdioden waren mal im Dynamo oder heute in den Scheinwerfern. Ärgerlich weil man so nie das ausnutzen konnte was der Dynamo so bringt. Ich habe durch Einweggleichrichtung eine Halbwelle zum Licht geschickt, die andere Halbwelle zum Wandler fürs Navi.

    lasst die PIs am Leben !
    Energiesparen:
    Das Gehirn kann in Standby gehen. Abschalten spart aber noch mehr Energie, was immer mehr nutzen. Dieter Nuhr
    (ich kann leider nicht schneller fahren, vor mir fährt ein GTi)

    Edited once, last by jar ().

  • Hm, das es um einen Dynamo geht hab ich glatt überlesen :(


    Da ein Dynamo Wechselspannung erzeugt wird es besser sein, die Drehzahl=Frequenz der erzeugten Spannung zu messen, als den Strom.
    Ansonsten liefern die meisten Dynamos bei 6Volt -> 3Watt. Damit ließe sich Ampere berechnen ;) Ab einer bestimmten Geschwindigkeit liefert der recht zuverlässig 3 Watt und nur 3 Watt, und darunter eben sowieso weniger.


    Prinzipiell haben Frequenz und Volt nichts miteinander zu tun, aber durch manche Bauteile können sie voneinander abhängig werden.
    Das Hertz ist die Einheit der Frequenz und bedeutet 1 Schwingung pro Sekunde.
    Das hat mit Elektrizität erst einmal nichts zu tun, denn es kann sich auch um die Schwingungen einer Geigensaite handeln.


    Das Volt ist die Einheit der elektrischen Spannung, und bei Gleichspannung, wie sie etwa von einer Batterie geliefert wird, fehlt das Merkmal einer Frequenz, weil da nichts schwingt, sondern die Spannung konstant ist.


    Bei einem Wechselstromgenerator, einfachstes Beispiel ist ein Fahrradynamo, treffen aber beide Eigenschaften gleichzeitig zu.


    Die Spannung dort kommt dadurch zustande, daß ein veränderliches Magnetfeld eine Spule durchsetzt. Praktisch macht man das so, dass man den Magnet dreht.
    Dadurch kehrt sich die Richtung des Magnetfeldes pro Umdrehung mindestens zwei Mal um, und je schneller dies geschieht, umso höher ist die von dem Dynamo abgegebene Spannung.
    Andererseits steigt natürlich mit der höheren Geschwindigkeit auch die Frequenz.


    Beides kann man bei einem Fahhraddynamo auch ohne Messmittel verfolgen.
    Je schneller man fährt, umso heller brennt das Licht (Spannungserhöhung) und umso höher ist der von den Dynamo als Nebenprodukt erzeugte Ton (Frequenzerhöhung).



    Die eigentliche Frage müsste also lauten: Welche Leistung kann der Dynamo bei Geschwindigkeit x zur Verfügung stellen.


    Die theoretische Betrachtung ist nicht ganz so trivial, am besten wäre, man hätte ein Datenblatt des Dynamos, evtl. stellt der Hersteller eins zur Verfügung?




    Meiner Meinung nach wäre für Deine Anforderung (mobil, klein, leicht) ein Arduino pro mini besser geeignet. Der hat schon analoge Eingänge. Dann könntest Du Dir den Teil mit dem A/D Wandler sparen und direkt per Spannungsteiler an die Ports gehen.


    Dann könnte man auch einen X-beliegen AVR Chip nehmen, und müsste dafür nicht gleich son vollständigen Arduino für verschwenden ;)
    Wichtig in beiden Fällen ist aber besagter Spannungsteiler da die Eingänge der AVR's (auch des Arduino) nur 5V oder weniger verkraften.


    Aber das nur nebenbei - siehe Anfang dieses Beitrags ;)


  • Die eigentliche Frage müsste also lauten: Welche Leistung kann der Dynamo bei Geschwindigkeit x zur Verfügung stellen.


    definitiv mehr als die "normalen" 3W, je höher die Spannung steigt, ich habe bis 18V nach Gleichrichtung gemessen ! umso geringer wird die Stromaufnahme eines DC/DC Wandlers als stepdown
    (die 3W sind vom Gesetzgeber begrenzt damit keine Blendung auftritt, ich denke gegen andersweitige Verwendung dieser Energie, solange sie nicht fürs Licht eingesetzt wird ist nix zu sagen.)


    ich hätte auch noch Links irgendwo zum Ausbau der cut off Dioden im Dynamo wenn sie dort verbaut sind, nicht in meinem Shimano Nabendynamo.


    mich nervte nur das die in vielen Scheinwerfern vernichtet werden durch cut off Dioden, aber ich hatte keine Lust meinen LED Scheinwerfer zu zerlegen um diese zu killen.


    Manchmal sind die cut off Dioden auch im Dynamo.
    [hr]
    http://fahrradzukunft.de/5/lic…ske/#heizen-oder-leuchten

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  • Ich denke mal, wenn der Dynamo als "Windkraftanlage" fungiert wird auch irgendwo ein Akku geladen und der Wechselstrom wird gleichgerichtet. Es würde sich der DS2438 (1wire, mein Lieblingsthema) anbieten. Eigentlich ist der als Smartbatteriemonitor gedacht, aber damit kan man hervorragend Spannungen (0-10V) und Ströme messen.

  • Man sollte eigendlich erstmal fragen was Wuitgili genau messen will, und wie die Anforderungen sind.
    Fakt ist, daß eine exakte Messung der Wirkenergie bei Wechselstrom gar nicht so einfach ist. Nicht umsonst sind auch heute noch mechanische Stromzähler weit verbreitet.


  • Man sollte eigendlich erstmal fragen was Wuitgili genau messen will, und wie die Anforderungen sind.
    Fakt ist, daß eine exakte Messung der Wirkenergie bei Wechselstrom gar nicht so einfach ist. Nicht umsonst sind auch heute noch mechanische Stromzähler weit verbreitet.


    deswegen würde ich erst nach Gleichrichtung messen !

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