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Netzfrequenz in Deutschland

Die Frequenz der Stromversorgung in Deutschland und vielen Teilen Europas ist synchronisiert und beträgt normalerweise 50Hz. Je nach Belastung sinkt oder steigt diese und wird durch Zu- oder Abschaltung von Regelleistung wieder kompensiert. Näheres kann man beispielsweise hier nachlesen: www.netzfrequenzmessung.de, die Seite bietet auch eine Online-Grafik über einen kurzen Zeitraum.

Aus welchem Grund auch immer finden sich im Internet kaum historische Daten über den Verlauf, daher habe ich mich entschieden, die Netzfrequenz selbst zu überwachen und grafisch darzustellen. Die Technik hierfür ist relativ einfach, ein STM32F103 filtert mit einem digitalen Bandpass die von einem kleinen Transformator gelieferte Netzspannung und ermittelt die Frequenz. Die Daten werden seriell einmal pro Sekunde an einen Raspberry übertragen, der die Daten protokolliert und Grafiken berechnet. Für den Anfang hier der Verlauf des Vortags und der 7 Tage davor. Der Update der Grafik(en) erfolgt jede Nacht um 3 Uhr MEZ/MESZ (bin kein Freund von Java(script) und Klickibunti, d.h. Reload im Browser (meist F5) nicht vergessen). Die Zeitachse zeigt UTC, d.h. 12:00 entspricht 13:00 MEZ (im Winter) oder 14:00 MESZ (Sommerzeit):





Wenn es zu kritischen Situationen wie einem drohenden Blackout im Netz kommt, sollte dies im Verlauf klar zu erkennen sein. Rohdaten werde ich bei Gelegenheit zur Verfügung stellen, wenn ich Zeit finde um die Scripts anzupassen.

Hier noch ein interessanter Aspekt zur Netzfrequenz: In vielen Video- oder Tonaufnahmen ist ein kleiner Anteil der allgegenwärtigen 50Hz enthalten. Extrahiert man diesen und ermittelt (z.B. per Zoom-FFT) den Verlauf, so kann - mit etwas Glück - der Entstehungszeitraum bestimmt werden, eben durch den Vergleich mit dem tatsächlichen Netzfrequenzverlauf.


Technische Details

In den folgenden Bildern ist die Elektronik zur Frequenzmessung zu sehen. Die Netzspannung wird mit einem Transformator (1) auf ungefährliche 9V gebracht. Mit Hilfe von 3 Widerständen (2) wird diese Spannung weiter geteilt und mit einem Offset von 3.3V/2 versehen. Ein Kondensator unterdrückt Spikes und höhere Frequenzen. Die so geteilte und gefilterte Spannung wird direkt mit dem ADC des STM32F103 (4) ("Blue Pill" Board) mit 100kHz erfasst und per UART an einen Raspberry (4) weitergeleitet. Der Raspberry stellt auch die Versorgungsspannung von 5V zur Verfügung.






© 2019 Alexander Mumm