Wattmeter a obvod na meranie výkonu. Digitálny wattmeter: prehľad, charakteristiky, typy a recenzie Schéma wattmetra s číselníkom pre domácich majstrov

Často je potrebné merať výkon konkrétneho elektrického zariadenia. Okrem toho je niekedy užitočné vedieť súčasne zaťažovací prúd I aj napätie U, a to nielen výkon (je jedno aký), ale aj celkový P a aktívny S (často sa zamieňajú a nie je vždy objasnené, ktorý z nich je myslený tak či onak). V mnohých špecifických prípadoch je tiež potrebné poznať účinník siete rovný P/S (aka kosínus φ (phi) - fázový uhol medzi napätím a prúdom), jalový výkon Q a samotný φ.

Vysvetlenie rôznych elektrotechnických pojmov a hlbokých teoretických základov presahuje rámec tohto článku, to všetko možno nájsť v špecializovaných zdrojoch, ako sú učebnice TOE (napríklad) a množstvo publikácií na internete.

Bežný multimeter pri riešení vyššie uvedených problémov nepomôže, pretože... Meraním, dokonca aj súčasným (2 prístrojmi), záťažového prúdu a napätia v sieti môžeme získať iba S=UI a všetky ostatné parametre zostávajú nedostupné, pretože Na ich výpočet nestačíme len ja a U.

Dostupné riešenia

Na vyriešenie týchto problémov existujú špeciálne prístroje – wattmetre a univerzálne voltampérové merače fázy, no od r. Keďže ide o špeciálne vybavenie a nie o zariadenia na všeobecné použitie, je dosť ťažké ich nájsť a niekedy nie sú lacné. Okrem toho takéto zariadenia nie vždy zobrazujú všetky parametre naraz. Na internete sú napríklad veľmi jednoduché a lacné návrhy, ktoré sú však veľmi vysoko špecializované (napríklad merajú len φ).

Ako jeden z príkladov použitia AVR MK, Atmel publikuje popis konštrukcie určitého elektromera na základe prístupnej základne prvkov -. Tento produkt je však sotva vhodný ako merací prístroj, pretože... zobrazuje iba spotrebovaný výkon na elektromechanickom merači s kolieskami s číslami (podobne ako elektromery v domácnosti).

Autorovi článku sa podarilo nájsť na internete pomerne univerzálne zariadenie -. Ide o wattmeter postavený na MCU ATMega8, merajúci všetky vyššie uvedené parametre. Podrobná analýza však odhalila, že zariadenie má veľa nedostatkov, z ktorých niektoré sú uvedené v tomto článku. Toto je tiež podrobnejšie diskutované nižšie.

Spoločnosť ponúka celý rad rôznych elektrických meracích mikroobvodov (Energy-Meter IC), určených na stavbu elektromerov a riešenie iných problémov s elektrickým meraním. Nie sú veľmi drahé, majú podrobnú technickú dokumentáciu a veľa príkladov ich použitia v spojení s rôznymi mikrokontrolérmi, ale, bohužiaľ, tieto mikroobvody nie sú všade a nie sú vždy dostupné (niekedy je jednoduchšie nájsť nejaký vyradený alebo mierne pokazený elektromer s nejakým -mikroobvodom ako samotný mikroobvod), čo bolo pre autora článku hlavným dôvodom odmietnutia ich použitia v navrhovanom zariadení.

Zároveň sú všetky vyššie opísané úlohy dosť náročné pre bežné mikrokontroléry AVR, ktoré sú oveľa dostupnejšie a niekedy lacnejšie ako mikroobvody od AD. Navyše na vytvorenie univerzálneho meracieho prístroja sa stále nezaobídete bez MK a ďalších komponentov.

Metódy merania premenlivého napätia/prúdu, výkonu a frekvencie

Pred uvažovaním o návrhu samotného zariadenia je potrebné pozastaviť sa nad niektorými teoretickými aspektmi merania premenlivého napätia, prúdu a iných parametrov elektrickej siete.
Okamžite si všimnime, že budeme merať stredné kvadratické hodnoty napätia a prúdu, pretože najviac zodpovedajú obvyklým efektívnym hodnotám - .

Akýkoľvek signál je potrebné pred meraním normalizovať – t.j. uveďte ho na prípustný rozsah a ostatné parametre použitej meracej jednotky. V našom obvode je meracou jednotkou ADC integrovaný do AVR MK, schopný merať napätie v rozsahu 0-5V. Aplikovanie iných napätí (záporných alebo vyšších ako 5V) povedie k poruche v najlepšom prípade iba ADC a v horšom prípade celého MK.

Meranie sieťového napätia striedavého prúdu pozostáva z 2 bodov:

„Niekam dať“ zápornú polvlnu sínusoidy, pretože nespadá do rozsahu ADC.
Uistite sa, že maximálna (amplitúdová) hodnota kladnej polvlny nepresahuje 5V.

V najjednoduchšom prípade sú oba body riešené sériovo zapojenou diódou a napäťovým deličom (na uľahčenie nastavenia môžete použiť obyčajné odpory plus viacotáčkový potenciometer).
Správne pripojená dióda hrá rolu polvlnového usmerňovača a odreže zápornú polvlnu, čím bráni jej prechodu do ďalšieho obvodu.

Delič znižuje (škáluje) napätie na požadovaný rozsah. Deliaci koeficient by sa mal vyberať nie na základe štandardných 220V, ale aspoň na 260V, pretože Napätie v sieti je extrémne zriedkavo 220 V, často kolíše v určitých medziach a navyše často dochádza ku krátkodobým „prepätiam“ (vysoké napätie) a „poklesom“ (nízke napätie).

Tento obvod je jednoduchý, lacný, spoľahlivý a má dostatočnú presnosť, v dôsledku čoho je na ňom založená veľká väčšina striedavých voltmetrov, digitálnych aj analógových. Na tomto princípe funguje aj zariadenie.

Na získanie skutočného napätia je potrebné vynásobiť namerané napätie na vstupe ADC deliacim faktorom deliča a 2, aby sa „kompenzovala“ záporná polvlna odrezaná diódou.
Nevýhody tohto prístupu sú nasledujúce:

Iba ideálna dióda preruší záporné polvlnové napätie na nulovej úrovni. Skutočné diódy sa otvárajú o niečo neskôr, pri napätí +0,4...+1V. Tie. vždy prídeme o časť pozitívnej polvlny.
Násobenie 2 pri výpočte skutočného efektívneho napätia platí len pre skutočnú sínusoidu, t.j. keď negatívna polvlna je absolútne symetrická k pozitívnej polvlne rovnakého obdobia. V reálnych energetických sieťach, za prítomnosti veľkého množstva rušenia, reaktívneho zaťaženia a iných faktorov, môžeme povedať, že polovice sínusoidy sú vo všeobecnosti asymetrické. Preto násobenie 2 nesie so sebou určitú dodatočnú chybu, ktorú nemožno spoľahlivo odhadnúť (a vziať do úvahy).

V podmienkach neustále sa meniacej amplitúdy a efektívnej hodnoty napätia však možno tieto chyby ignorovať.

Existuje aj iný spôsob merania napätia - „napasovať“ celú sínusovú vlnu do rozsahu 0..+5V. Aby ste to dosiahli, musíte ho „zvýšiť“ o polovicu rozsahu ADC (t.j. +2,5 V) a nastaviť delič tak, aby celá sínusoida ležala medzi 0 a +5 V.

V tomto prípade sú obe nevýhody eliminované - dióda nie je potrebná a ADC meria obe polvlny napätia so všetkými ich „vlastnosťami“. Pri ďalších výpočtoch je tiež potrebné nejako počítať s +2,5V pridanými obvodom. Ale s pomocou softvéru mikrokontroléra (výpočtová technika) je to veľmi jednoduché.
Jedinou viditeľnou nevýhodou tejto metódy je deliaci koeficient. 2x viac (keďže zadávame obe polvlny, nie len jednu), čo zvyšuje chybu merania. Ale opäť, v podmienkach neustále sa meniaceho napätia v amplitúde a hodnote to nevedie k viditeľným chybám.

Pre túto metódu existujú najmenej dve obvodové riešenia - delič a kondenzátor, ako v a stredový ovládač použitý v obvode navrhovaného zariadenia (rovnaké +2,5 V) na operačnom zosilňovači.
Ale deliče nezabezpečujú galvanické oddelenie meranej siete a nášho zariadenia. To vytvára množstvo nepríjemností.

Zariadenie bez galvanického oddelenia sa preto musí používať s mimoriadnou opatrnosťou, nemôže byť uzemnené, všetky komponenty obvodu musia byť starostlivo izolované od okolia a musia byť prijaté niektoré ďalšie opatrenia. Navyše, ak chceme výsledky meraní niekam preniesť, povedzme do PC, nebudeme môcť naše zariadenie pripojiť priamo napríklad na COM port cez jednoduchý prevodník typu MAX232. Aby ste to dosiahli, budete musieť odpojiť všetky komunikačné linky, napríklad pomocou optočlenov atď.

Aby ste prekonali túto nevýhodu, môžete pred delič (ako v napájacom zdroji) umiestniť bežný zostupný transformátor a najprv upraviť deliaci koeficient tak, aby sa zmestil sínusoid do rozsahu ADC. Presne toto je riešenie použité v navrhovanom zariadení.

Na záver uvádzame vzorec na výpočet strednej kvadratickej hodnoty napätia: , kde N je počet meraní za periódu (vzorkovacia frekvencia), u i sú okamžité merania napätia. K – koeficient zohľadňujúci delič a transformátor.
Merania sa môžu uskutočňovať za obdobie aj za niekoľko období s následným spriemerovaním. Ak nehovoríme o stavebných štruktúrach, ako je osciloskop, potom je vhodnejšie spriemerovať, pretože Zvyčajne sú to priemerné hodnoty, ktoré sú zaujímavé, nie okamžité.

Meranie prúdu.
Žiadny ADC sám o sebe nemôže merať prúd ako taký. ADC meria iba napätie. To znamená, že je potrebné premeniť prúd na napätie, zmerať toto napätie a premeniť ho späť na prúd.
Najjednoduchší spôsob premeny prúdu na napätie je skrat, v podstate výkonný nízkoodporový odpor Rsh. Pretekajúci záťažový prúd In vytvára pokles napätia Ush na rezistore, priamo úmerný hodnote In. Keď poznáme odpor skratu, pomocou Ohmovho zákona môžeme vypočítať zaťažovací prúd: In=Ush/Rsh. Prevažná väčšina ampérmetrov, ukazovateľových aj digitálnych, je založená na bočníku.

Táto metóda je veľmi jednoduchá, zrozumiteľná a lacná. Okrem toho je takýto uzol úplne lineárny (rovnosť In=Ush/Rsh sa pozoruje v celom rozsahu prevádzkových prúdov) a nemá žiadne reaktívne zložky, pretože rezistor je 100% aktívny prvok.
Ale spolu s jednoduchosťou a nízkou cenou majú bočné obvody množstvo nevýhod:

Nevýhody 2, 3 a 4 sú veľmi závažné, môžu viesť k veľmi katastrofálnym následkom (poškodenie zariadenia, zásah elektrickým prúdom atď.). To je dôvod, prečo všetky bežne používané ampérmetre majú výstražné značky s významom „merajte vysoké prúdy (10A a viac) po dobu nie dlhšiu ako 10-20 sekúnd.
Dizajn je založený na shunte, čo znamená, že má všetky štyri nevýhody.

Ďalším spôsobom merania prúdu je použitie prúdového transformátora (CT). Takýto transformátor je cievka, cez ktorú je prevlečených niekoľko (1-3) závitov drôtu, cez ktorý je napájaná záťaž. Vo výkonných priemyselných CT sa namiesto závitov drôtu používa hrubá kovová prípojnica (doska). Princíp činnosti CT je v podstate rovnaký ako u bežného transformátora - elektromagnetické pole prúdu vo vodiči primárneho vinutia (I1, záťažový prúd, In) indukuje prúd (I2) v sekundárnom vinutí, úmerné In. Teda I2=In*K, K – koeficient prúdového prenosu (jeho hodnoty sú štandardizované – 1:500, 1:1000 atď.). Ďalej sa tento prúd premení bočníkom Rb na napätie, ktoré je už možné merať bežným voltmetrom (alebo ADC) a previesť na napätie. Pretože Prúd sekundárneho vinutia je vždy veľmi malý, takže tu nie sú potrebné veľmi výkonné bočníky a nevyhoria, pretože pracujú na maximálny výkon.

Pre CT dimenzované na prúdy do 25 A je výkon bočného odporu zvyčajne len 0,125 W. A toto je obyčajný, ľahko dostupný rezistor pre široké použitie a nie nejaká vzácna a vzácna špeciálna časť.

Výpočet záťažového prúdu pri použití CT má tvar: In=I2/K. I2=U2/(Rb+R2), kde U2 je napätie na bočníku Rb, R2 je odpor sekundárneho vinutia. Preto In = U2/(K*(Rb+R2)). V podstate ten istý Ohmov zákon.
Viac o CT a princípoch ich fungovania sa dočítate v odborných článkoch napríklad v.

Hlavné výhody TT oproti skratu:

Galvanická izolácia.
Možnosť merania obrovských prúdov (napríklad priemyselných 500A).
Prerušené vinutie nevedie k vyhoreniu zvyšku meracieho obvodu.
CT nevnáša do meraného obvodu prakticky žiadne skreslenie v dôsledku skutočnosti, že primárne vinutie pozostáva z niekoľkých závitov drôtu a jeho indukčnosť je extrémne nízka. Vo výkonných priemyselných CT nie je ani týchto pár závitov, je tam jednoducho jeden hrubý výkonný drôt prevlečený cez vinutie alebo prípojnicu.

Existuje však niekoľko nevýhod:

CT sú oveľa drahšie ako bočníkové odpory.
V niektorých prípadoch CT vytvárajú určitý fázový posun vo výstupnom prúde vzhľadom na vstup.
Prerušenie bočníka sekundárneho vinutia vedie k jeho vyhoreniu (v podstate poškodeniu samotného CT) ak skresleniu parametrov meraného obvodu.
Vo veľkom rozsahu prúdov sú CT nelineárne, t.j. vyššie uvedené K nie je konštanta. Je to priamy dôsledok magnetickej hysterézie jadra transformátora. Dá sa to kompenzovať rozdelením celého rozsahu meraných prúdov na časti (podrozsahy) a pre každý podrozsah sa použije iné K. Okrem toho existujú CT s jadrami vyrobenými z rôznych špeciálnych zliatin, ktoré majú nízku hysterézu.

Iné metódy merania prúdu a typy CT sa tu neuvažujú. Existuje mnoho recenzií a článkov na túto tému, napr.

Navrhované zariadenie využíva CT na zabezpečenie galvanického oddelenia od meranej siete.
Vzorec na výpočet efektívnej hodnoty prúdu je takmer rovnaký ako pre napätie.

Meranie činného a jalového výkonu .
Z TOE () je známe, že činný výkon záťaže sa vypočíta ako integrál súčinu okamžitého napätia a prúdu za jednu frekvenčnú periódu: . V digitálnych meracích prístrojoch sa integrály nepočítajú, takže tento vzorec má tvar: , kde u, i sú okamžité hodnoty prúdu a napätia namerané pomocou ADC, N je počet meraní prúdu a napätia za periódu. Podobne ako napätie a prúd je možné merať činný výkon počas niekoľkých období a podľa toho upraviť N.
Celkové (S), aktívne (P) a reaktívne (Q) výkony sú spojené rovnosťou. Preto, keď poznáte S a P, môžete ľahko vypočítať .

Meranie účinníka siete a fázového uhla.
Tieto dva parametre spolu striktne jednoznačne súvisia, pretože účinník nie je nič iné ako kosínus fázového uhla (φ) medzi napätím a prúdom (pozri TOE). Preto je možné zmerať ktorýkoľvek z nich a druhý sa vypočíta pomocou jednoduchej trigonometrie.

Prvý spôsob (možno najzrejmejší a najjednoduchší) je zistiť čas medzi začiatkom periódy napäťovej sínusoidy a začiatkom aktuálnej sínusoidy, prepočítať ho na φ a potom určiť kosínus. Takto funguje algoritmus na určenie uhla.

Má to však jednu veľmi vážnu nevýhodu - táto metóda jednoznačne funguje iba na ideálnych a „čistých“ sínusoidoch bez rušenia, ktoré sú v reálnom živote mimoriadne zriedkavé. V skutočnosti sú elektrické siete plné rôznych interferencií, interferencií a iných „artefaktov“, ktoré sťažujú presné určenie „skutočného“ začiatku obdobia.

Preto, ak, povedzme, v byte táto metóda poskytne úplne normálny výsledok, potom v nejakej továrni s množstvom obrábacích strojov, zváracích strojov a iných výkonných energetických zariadení môže vzniknúť úplný nezmysel (napríklad neustále sa meniaca hodnota uhla ). Dokonca aj pri „neškodných“ zaťaženiach možno niekedy pozorovať silné skreslenia, napríklad prúdové sínusoidy. Autor má napríklad reproduktory Sven BF-11R, ktorých tvar prúdu pripomína skôr nejakú zohavenú pílu s viacstupňovými pyramídovými polvlnami ako sínusoidu. Aj keď spravodlivo treba poznamenať, že autor neuskutočnil rozsiahly výskum na túto tému pre nedostatok technických možností.

Druhý spôsob vyplýva zo vzťahu . To znamená, že ak poznáte napätie, prúd a aktívny výkon, môžete ľahko určiť účinník. ďalej . Táto metóda je podľa autora najspoľahlivejšia. To je to, čo sa používa v navrhovanom zariadení.

Je jasné, že všetky tri mocniny, uhol a kosínus by sa mali počítať iba vtedy, keď U<>0 a ja<>0. V opačnom prípade ich možno jednoducho vynulovať bez akýchkoľvek výpočtov.

Schéma zariadenia, detaily

Schéma elektrického obvodu wattmetra je znázornená na obr. 1.

Ryža. 1. Schéma elektrického zapojenia

Obvod zariadenia sa skladá z 2 častí - analógovej (vľavo od DIP prepínačov SW1) a digitálnej (vpravo).

Analógová časť pozostáva z meracích transformátorov pre napätie (T1), prúd (T2) a uzly prispôsobenia.
Rezistor R2 je potenciometer na jemné doladenie napätia dodávaného do ADC.
T2 je prúdový transformátor Talema AC1025 naložený na 100 Ohm bočný odpor R1 s výkonom 0,125 W. Tieto parametre odporu odporúča výrobca transformátora. Okrem toho, podľa autorovho výskumu, takýto odpor poskytuje najlepšiu linearitu použitého CT. Primárne vinutie sú 2 otáčky obyčajného jednožilového drôtu s prierezom 1-1,5 mm, čo je dosť pre domáce záťaže s výkonom do 2 kW a prúdom do 10A. Hrúbka tohto drôtu neovplyvňuje charakteristiky a konfiguráciu obvodu.

Node R3, C1, C3, DA1.1 – tvarovač stredu na „zdvihnutie“ sínusoidov na polovicu rozsahu ADC. Operačný zosilňovač DA1 – v podstate akýkoľvek. Autor použil LM358 aj rail-to-rail MCP601. Z hľadiska pinoutu puzdra (aspoň DIP) sú totožné.

Delič R4, R5, R6 – reťaz na meranie veľkých (od 4-5A) prúdov.
Diódové páry VD1-VD2, VD3-VD4, VD5-VD6 a R7 sú klasickou ochranou ADC vstupov pred prepätím (presnejšie od sínusoidy presahujúcej hranice 0..+5V). VD1-VD4 – najlepšie Schottkyho. Môžete tiež použiť „špecializované“ zostavy diód ako BAV199 (1 zostava obsahuje 1 pár diód) alebo podobné.
Všetky potenciometre (R2, R3 a R5) sú prednostne viacotáčkové. Umožnia vám vykonať najpresnejšie nastavenie uzlov okruhu.

Obvod neobsahuje žiadne filtre na vstupoch ADC z dôvodu, že použité transformátory sú navrhnuté na prácu s prúdmi s frekvenciou 50/60 Hz a neprenášajú dobre vysokofrekvenčné signály. Autor však nevykonal podrobné štúdie z dôvodu nedostatku potrebného vybavenia (generátory rôznych frekvencií atď.).

Na meranie prúdu sú k dispozícii 2 kanály - nízkoprúdový (T2-R7-ADC2) a vysokoprúdový (T2-R4-R5-R6-ADC3). Toto rozhodnutie je spôsobené tým, že veľké zaťaženie (4-5A a viac) vedie k tomu, že na výstupe CT sa objaví napätie presahujúce 4,5-5V v amplitúde. Vrcholy polvĺn takéhoto napätia budú odrezané diódovým párom VD3, VD4, čo znamená, že je prakticky nemožné merať prúd nad špecifikované hodnoty. Firmvér ovládača automaticky vyberie, ktorý z dvoch signálov sa má použiť.

Digitálna časť obvody - mikrokontrolér AtMega16, štandardný alfanumerický LCD displej typu HD44780 a ďalšie prvky. Pripojovacie obvody sú štandardné pre tieto komponenty. Pri pripájaní displeja by ste sa mali riadiť dokumentáciou ku konkrétnemu modelu, pretože Existujú rôzne pinouty (pinouty). Autor vie o 2. Diagram ukazuje najbežnejšiu.
Jedinou požiadavkou na displej je, že musí byť rusifikované, pretože Všetky správy sú vydávané v ruštine.

Rezistor R8 je obyčajný (nie viacotáčkový), slúži na nastavenie požadovanej úrovne kontrastu obrazu na LCD.
R9 a SB5 – podsvietenie. Označenie R9 nie je uvedené, pretože Rôzne modely LCD majú rôzny prúd podsvietenia. Dá sa vypočítať pomocou Ohmovho zákona pomocou hodnoty prúdu podsvietenia pre konkrétny displej. Ak displej nie je podsvietený, tak R9 a SB5 nie sú vôbec potrebné.

R11, VD6 – Indikátor „Napájanie“.
Nie sú potrebné žiadne špeciálne nastavenia pre digitálnu časť. S opraviteľnými dielmi, správnou inštaláciou a naprogramovaným ovládačom začne obvod pracovať ihneď po pripojení napájania.

Samotný MK môže byť modifikáciou AtMega 16/16A. Modifikácia s písmenom L sa nedá použiť – na frekvencii 16 MHz bežne nefunguje. Problémy s pretaktovaním, ako napríklad „ako zabezpečiť, aby AVR s písmenom L fungovali na frekvencii 16 MHz“, sa tu neberú do úvahy. Môžete použiť iné - Mega32, 64, 128, ale pre nich budete musieť zodpovedajúcim spôsobom prekompilovať firmvér.

Pri programovaní (firmvér) je okrem nahratia súboru wattmetr.hex do regulátora potrebné:
1. nastavte režim kremenného rezonátora (CKSEL3..0=1111)
2. nastavte CKOPT=0 (povinné, pretože quartz je 16 MHz)
3. nastavte JTAGEN=1. Ak sa tak nestane, LCD nebude fungovať správne, pretože ovládač JTAG (4 najdôležitejšie bity PC) nemožno softvérovo vypnúť.
4. flash pamäť EEPROM s informáciami o počiatočnej konfigurácii (súbor wattmetr.eep).

Na programovanie autor použil samostatný programátor PonyProg s rozhraním LPT. V autorskom návrhu je použitý ovládač v DIP obale a konektor k nemu, takže na schéme a na doske plošných spojov nie je konektor na pripojenie ISP programátora, ale nožičky PB5-PB7 (je k nim pripojený programátor) sú zámerne ponechané voľné.

Všetky tlačidlá nie sú pevné. Ich konštrukcia je ľubovoľná v závislosti od očakávaných prevádzkových podmienok. SB1-SB3 a VD5 sa používajú len pri nastavovaní a kalibrácii zariadenia, takže ich možno umiestniť priamo na dosku, SB4 a SB2 slúžia aj na prepínanie režimov zobrazovania informácií na displeji, takže je lepšie ich zobraziť vonku alebo duplikovať pre ľahkú kalibráciu (2 tlačidlá zapojené paralelne – na doske a na puzdre). Na pripojenie duplicitných tlačidiel sú na doske vyrobené špeciálne kohútiky pre konektory.
Účel tlačidiel a LED bude popísaný nižšie v častiach „Kalibrácia“ a „Obsluha“.

Je potrebné poznamenať, že schéma neobsahuje žiadny prevodník úrovní UART (piny 14, 15 ovládača). Je to spôsobené tým, že typ a samotná prítomnosť alebo neprítomnosť takéhoto prevodníka značne závisí od toho, k čomu bude zariadenie pripojené. Ak je to COM port, potom je to čip MAX232, ak je to USB, potom je to niečo ako FT232BM, ak je to na iný radič, možno prevodníky vôbec nie sú potrebné atď.

Autorský návrh zahŕňa prepojenie s ďalším mikrokontrolérom AVR, takže v ňom nie je vôbec žiadny prevodník. Rezistor R12 je potrebný na udržanie vysokej úrovne na vstupe Rx pri absencii prenosu (podľa pravidiel prevádzky UART), alebo keď sa toto rozhranie vôbec nepoužíva.

Nie sú tu uvedené montážne schémy pre MAX232, FT232 a pod., možno ich nájsť v dokumentácii k týmto mikroobvodom. Môžete tiež použiť USB káble zo starých mobilných telefónov s natívnym rozhraním UART (napríklad PL2303). Predtým by ste sa však mali uistiť, že výstup šnúry je log. Úrovne TTL, nie RS232.
Na testovanie fungovania rozhrania autor použil uzol MAX232 zostavený na inej doske. Táto jednotka bola pripojená k zariadeniu pomocou štandardného audio kábla z CD/DVD mechaniky počítača.

Obvod je napájaný z akéhokoľvek 5V DC zdroja. Napríklad z klasického zdroja na jednočipovom stabilizátore LM7805 - obr. 2. Môžete použiť aj akýkoľvek iný zdroj, ktorý poskytuje 5V, batériu, USB port počítača atď.

Ryža. 2. Napájanie

Ak plánujete napájať obvod z rovnakej siete, ku ktorej je pripojené merané zaťaženie (napríklad v každodennom živote, v byte), môžete kombinovať transformátory T1 oboch obvodov. Tie. použite jedno s dvoma nezávislými sekundárnymi vinutiami. Takže v autorskej kópii je použitý jeden transformátor s dvoma sekundárnymi 15V.

Obvod je možné zostaviť akýmkoľvek pohodlným spôsobom.

K článku je priložený aj nákres plošného spoja, vytvorený v známom programe. Zahŕňa použitie obojstrannej dosky plošných spojov a implementáciu malého počtu prestupových (metalizovaných) otvorov. Ak sa však zdá nemožné vytvoriť obojstrannú kabeláž a metalizované otvory (napríklad doma, pomocou), potom:
1. umiestniť na jednostrannú DPS len vrstvu M2, ktorá obsahuje väčšinu všetkých stôp;
2. namiesto metalizovaných priechodov môžete vyrobiť bežné;
3. Nahraďte všetky stopy vrstvy M1 (spolu s príslušnými priechodkami) prepojovacími vodičmi. Je veľmi vhodné použiť na to rezanie nôh rádiových komponentov, napríklad odporov a kondenzátorov.

Je potrebné poznamenať aj nasledujúce vlastnosti:

Prístrojové transformátory T1 a T2 na doske nie sú vedené, pretože môžu mať rôzny dizajn a rozmery. Autorská kópia napríklad používa druhé vinutie napájacieho transformátora ako T1. Vinutia transformátora sú pripojené k doske pomocou vodičov s konektormi.
R1 (CT shunt) nie je vedený na doske, treba ho prispájkovať priamo na CT piny. Tým sa znižuje riziko zlyhania skratu.
Pre pripojenie LCD má doska konektor, ktorého poradie kontaktov zodpovedá najbežnejšiemu rozloženiu displeja znázornenému na obr. Pri montáži zariadenia skontrolujte popis vašej kópie LCD, pretože v praxi je veľa rozdielov - neštandardné poradie kontaktov, ich umiestnenie na boku dosky displeja, SMD kontakty atď.
Na doske je quad DIP prepínač, pretože... Nie vždy sa podarí nájsť trojku vo výpredaji. Ak je možné použiť trojitý, potom namiesto ľavého spínača na doske (obvod 40. nohy ovládača) by ste mali prispájkovať drôtenú prepojku (alebo položiť dráhu do vrstvy M1 a urobiť 2 ďalšie pokovované otvory ).

Pozor! Autor zostavil a odladil zariadenie na doske na chlieb, pretože je určený na použitie ako súčasť iného zariadenia. Preto je navrhovaný konštrukčný výkres iba teoretický a nebol odskúšaný v praxi.
BP podľa obr. 2 bola zmontovaná na hotovej továrenskej rozvodni. Priložený je aj jeho nákres.

Nastavenie schémy

Pozor! Pred nastavením okruhu by ste mali otvoriť všetky 3 prepínače DIP SW1 (alebo odstrániť MK z okruhu). Ak sa použije štvorhranný spínač, potom nie je potrebné otvárať vedenie 40. nohy ovládača.
Vo všeobecnosti sa uprednostňuje manipulácia s prepínačmi DIP, pretože Existujú informácie, že niektoré kópie (alebo modely) LCD vyhoria, ak nie sú inicializované ihneď po zapnutí, aj keď sa autor s takými nestretol. Ak je ovládač odstránený, nebude ho mať kto inicializovať.

Nastavenie obvodu spočíva v nastavení potenciometrov R2, R3 a R5 v nasledujúcom poradí:
1. Keď je záťaž odpojená, pomocou R3 nastavte napätie v bode A na +2,5 V vzhľadom na uzemnenie obvodu.
2. Pripojte napätie na T1 a nastavte výstup R2 na 1V vzhľadom na bod A. Ak máte osciloskop, skontrolujte sínusoidu na výstupe R2 tak, aby ležala v rozmedzí +1..+4.5V (t.j. nebola prerušená diódami VD1-VD2). Ak máte laboratórny autotransformátor alebo stabilizátor so schopnosťou mierne zvýšiť napätie, tak môžete na vstup T1 priviesť zvýšené napätie (napríklad 260-270V) a podľa neho upraviť sínusoidu tak, aby tam bola nejaká rezerva v rozsahu vstupného napätia.
3. Pripojte výkonnú záťaž (4-5A - napr. 1 kW žehlička) a pomocou R5 nastavte napätie na výstupe deliča na približne 5x menšie ako na jeho vstupe. Ak používate bežný voltmeter, potom vo vzťahu k bodu A. Ak máte osciloskop, potom sa uistite, že sínusoida z výstupu deliča nie je odrezaná diódami.

Vždy vykonávajte merania osciloskopom vzhľadom na zem.
Ak je sínusová vlna niekde prerušená, údaje zariadenia budú nesprávne.
Po konfigurácii obnovíme spojenie medzi analógovou časťou obvodu a MK (zapneme všetky DIP prepínače).
Kalibrácia prístroja je popísaná nižšie.

Firmvér

Mikrokód regulátora je napísaný v jazyku C pomocou kompilátora CvAVR.
Neustále sa pýta na ADC kanály, prepočítava napätie na svojich vstupoch na reálne namerané hodnoty a získané hodnoty zobrazuje na displeji.

Každý cyklus merania trvá 0,5 sekundy, potom sa údaje spracujú (vypočítajú sa namerané parametre) a zobrazia sa. Každé meranie zahŕňa meranie napätí na vstupoch ADC1-ADC3 a výpočet predbežných hodnôt, na základe ktorých sa vypočíta požadované napätie, prúd atď.. Tento prístup je podrobnejšie popísaný nižšie.

Merania sa vykonávajú pomocou prerušení časovača TC0 s frekvenciou 5 kHz.
Tie. 100-krát za periódu (20 ms), pri prerušení časovačom sa merania vykonajú zo všetkých 3 kanálov ADC (ADC1-ADC3). Po 0,5 sekunde sa časovač vypne a vykonajú sa výpočty. Stredné napätie (ADC0) sa meria vždy pred spustením časovača. To vám umožňuje znížiť vplyv náhodného zvlnenia stredného napätia na hodnoty zariadenia.

Teraz sa pozrime na metódy merania fyzikálnych veličín implementované v mikrokóde regulátora.
Teoretické prístupy k meraniu rôznych elektrických veličín boli uvedené vyššie, ale tu je potrebné zvážiť praktické rozdiely od teórie a vlastností implementácie týchto meraní.
Implementovať všetky vzorce uvedené v teoretickom úvode priamo v mikrokontroléri je veľmi ťažké, ak nie, že je to vôbec nemožné.

Faktom je, že všetky vždy znamenajú, že všetky množstvá, ktoré sú v nich zahrnuté (napríklad okamžité napätie a prúd), sú skutočné čísla (s pohyblivou rádovou čiarkou, ak hovoríme v programovacom jazyku). Ale v mikrokontroléroch vo všeobecnosti a najmä v AVR neexistuje aritmetický koprocesor schopný sčítať alebo vynásobiť dve takéto čísla dokonca aj v 10 hodinových cykloch. Takéto akcie sa vykonávajú prostredníctvom softvérovej emulácie, ktorá funguje veľmi pomaly. Nehovoriac o časovo náročných iteračných algoritmoch na extrakciu druhej odmocniny a výpočet goniometrickej funkcie arccos (arcus cosine) používanej pri výpočte φ.

Inými slovami, ak implementujete takéto akcie v obslužnom nástroji prerušenia, ktorý sa volá čo i len raz za milisekundu, takýto obslužný program ho nebude schopný dokončiť do 1 ms, čo v najlepšom prípade povedie k hrozným „brzdám“ a pravdepodobne dôjde k úplnému zamrznutiu ovládača. Oboje v skutočnosti znamená úplnú nefunkčnosť zariadenia.

Na ich výpočet môžete použiť iné metódy, ako sú tabuľkové algoritmy (pre druhú odmocninu a arcus cosinus) a manipuláciu s „škálovanými“ hodnotami (napríklad prúd nemožno vypočítať v zlomkových ampéroch, ale v celých miliampéroch - 1,253 A = 1253 mA) atď. Majú však veľa vlastných nedostatkov - programový kód je „preplnený“ zbytočnými operáciami, vďaka čomu sú už aj tak dosť zložité algoritmy mätúce a nejasné. Navyše sa tým zvyšuje spotreba pamäte (RAM aj Flash), ktorá v MK niekedy veľmi chýba. Presnosť takýchto výpočtov tiež často trpí.
Jednoduché matematické transformácie teoretických vzorcov zároveň umožňujú úplne sa vyhnúť všetkým týmto problémom pri zachovaní možnosti používať plávajúcu desatinnú čiarku a funkcie sqrt a arccos zo štandardnej knižnice C.

Zoberme si túto metódu pomocou príkladu výpočtu napätia.
V teoretickej časti článku je uvedený vzorec (1), kde u i je okamžitá hodnota napätia, ktorá sa zase vypočíta ako u=K*u adc (2), kde u adc je napätie na ADC. vstup, K je konštanta berúc do úvahy všeobecný deliaci pomer transformátora T1 a deliča R2. Podľa dokumentácie na MK (3). Nahradením (3) za (2) a potom za (1) dostaneme, kde ADC i je hodnota načítaná z dátového registra ADC po dokončení merania. A to je čisto celočíselná hodnota a dokonca aj bez znamienka.
Z toho vyplýva, že kvadratúra (v podstate násobenie) a sčítanie (ktoré sa musí vykonať v tele obsluhy prerušenia časovača TC0) sú celočíselné operácie, s ktorými si MK (nezabudnime, že obsahuje hardvérový celočíselný násobič) ľahko poradí za 1. -2 opatrenia. A s celočíselným súčtom štvorcov okamžitých vzoriek ADC pre určitý počet frekvenčných období a so znalosťou ich počtu (N vo vyššie uvedených vzorcoch), môžete zastaviť merania a vykonať všetky ďalšie výpočty pomocou funkcií s pohyblivou rádovou čiarkou a štandardných matematických jazykových funkcií. Si.

Okamžite po meraní každého kanála sa kód z kanála ADC0 (stredný bod) odčíta od načítaného kódu ADC, čím sa kompenzuje nárast sínusoidov o 2,5 V.

Súvisiace tvrdenia platia ako pre prúd (existuje len iný koeficient K, berúc do úvahy vzťah medzi zaťažovacím prúdom a napätím na bočníku R1), tak aj pre činný výkon.

Pre kosínus a iné veličiny nie sú potrebné žiadne transformácie vzorcov, pretože všetky sú vypočítané mimo prerušenia časovača na základe už dostupného napätia, prúdu a činného výkonu.

Významnou nevýhodou navrhovaného firmvéru je takmer úplná absencia mechanizmov na kompenzáciu nelinearity CT. Sú na to dva dôvody.

Prvou a hlavnou vecou je, že autor nemá určitú skúšobnú stolicu na vytváranie rôznych zaťažovacích prúdov, aby mohol zostrojiť presný graf závislosti napätia na výstupe CT od zaťažovacieho prúdu. Domáce spotrebiče sú na to zle vhodné, pretože... neumožňujú rovnomerný prieskum celého rozsahu prúdov. Grafy uvedené v DS pre TT tiež nie sú vhodné, pretože sú príliš malé a príliš hrubé na tento druh úlohy. DS pre mnohé modely TT trpí touto nevýhodou.

Druhým je možný nedostatok pamäte RAM v použitom MK na implementáciu takéhoto algoritmu. Môže byť potrebné nahradiť ho iným MK s väčším množstvom pamäte, napríklad AtMega32. Podrobné štúdie v tomto smere však neboli vykonané z prvého dôvodu.
Táto nevýhoda je čiastočne kompenzovaná prítomnosťou 2 kanálov na meranie prúdu a kontrolovaným prahom prepínania medzi nimi, pretože Každý kanál používa svoj vlastný kalibračný faktor. Tie. Prijateľné hodnoty možno dosiahnuť pre najčastejšie merané zaťaženia.

Ďalšou nevýhodou je, že zariadenie niekedy vykazuje záporný aktívny výkon P (čo nemôže byť, samozrejme, pokiaľ nepripojíte elektrický generátor J). K tomu dochádza v dôsledku toho, že merania nie sú synchronizované so sieťou – t.j. merania musia začať na začiatku periódy, ale v navrhovanom obvode a mikrokóde je podobná synchronizácia.

Pretože chyba sa týka iba znamienka napájania, potom je možné tento nedostatok čiastočne „kompenzovať“ použitím P modulo, ktoré sa nastavuje v nastaveniach.

Kalibrácia/nastavenie prístroja

Pretože Keďže prístroj je meracie zariadenie, musí byť pred použitím kalibrovaný.
Kalibrácia sa vykonáva pomocou tlačidiel SB1-SB4. Vstup do nastavovacieho/kalibračného režimu a prepínanie kalibračných stupňov sa vykonáva tlačidlom SB1. V niektorých prípadoch sa na obrazovke môže zobraziť niekoľko hodnôt, ale hodnota zmenená v každej fáze je vždy rovnaká, je uzavretá v lomených zátvorkách "<", ">Ostatné sú uvedené pre vašu referenciu a všeobecné informácie.

Editovateľné hodnoty je možné meniť pomocou tlačidiel SB2, SB3 - zníženie/zvýšenie, resp. Všetky hodnoty (ak nie je uvedené inak) by mali byť špecifikované na najbližšiu stotinu. Režim presnosti sa nastavuje tlačidlom SB4 a zobrazuje sa pomocou LED VD5. Ak je VD5 zapnutý, krok zmeny je 0,01 (zvýšená presnosť), inak - 0,1.

Priebeh kalibrácie/ladenia:

Pripojte napájanie do obvodu.
Stlačte SB1. Zariadenie prejde do režimu nastavení, na displeji sa zobrazí „Settings“ a po približne 1 sekunde „U power (support)“. Tu by ste mali špecifikovať napájacie napätie obvodu alebo podporné napätie (AREF noha ovládača).
Stlačte SB1. Objavia sa slová „Voltmeter“. Číslo napravo od neho je efektívne striedavé napätie na vstupe ADC1 (vzhľadom k bodu A), v 2. riadku je prevodný faktor napätia ADC1 na výsledné napätie a editovateľný, tzv. „požadované“ napätie – to, čo chceme vidieť na displeji. Tu by ste mali nastaviť požadované napätie (pomocou referenčného voltmetra). Konverzný faktor sa vypočíta automaticky.

Ďalej sa rovnakým spôsobom nakalibrujú oba kanály ampérmetra, nastaví sa prah pre prepínanie kanálov merania prúdu a režim spotreby činného výkonu - tak ako je alebo modulo. Ďalej môžete nastavenia uložiť do EEPROM regulátora alebo obnoviť predvolené hodnoty. (takzvané „továrenské“ nastavenia).
Aktuálne kanály sú označené Lo (ADC2) a Hi (ADC3). Musia byť kalibrované referenčným ampérmetrom zapojeným do série so záťažou.

Kanál vysokého prúdu (Hi) by mal byť kalibrovaný na vysokovýkonnú (1 kW alebo vyššiu) záťaž. Je to spôsobené tým, že prúdy s nízkym zaťažením poskytujú nízke napätie na výstupe CT, ktorý, keďže je tiež zníženým deličom R4-R6, môže ísť do oblasti hluku a chýb ADC. V dôsledku toho môžu byť hodnoty sú nesprávne.
Prah spínania sa nastavuje v ampéroch s presnosťou na desatiny. Pomocou tejto hodnoty regulátor zvolí, ktorý aktuálny kanál použije na zobrazenie na displeji a ďalšie výpočty S, P, Q atď. Prahovú hodnotu je potrebné zvoliť tak, aby regulátor meral sínusoidu neskreslenú diódami VD3, VD4. Podľa autorovho výskumu je hodnota 4A celkom prijateľná. To je zvyčajne o niečo menej ako súčasná spotreba žehličky 1 kW. Na diagnostiku činnosti prahu môžete použiť kolík 19 (PD5) ovládača. Log. 0 sa na ňom vytvorí, ak zariadenie používa kanál Lo, 1 – Hi. V prípade potreby môžete k tejto nohe pripojiť diagnostickú LED.

Továrenské nastavenia:
Podpora ADC (napájacie napätie) – 5V.
Konverzný faktor napätia – 150.
Konverzný faktor pre nízkoprúdový kanál je 1,30.
Konverzný faktor pre vysokoprúdový kanál je 6,50.
Prahová hodnota pre prepínanie prúdových kanálov je 4,00 A.
Zobrazovací profil – 1.
Režim aktívneho výkonu – „tak ako je“.

Obsluha zariadenia

Navrhované zariadenie sa veľmi ľahko používa.
Ihneď po zapnutí napájania sa zobrazí uvítacia správa, po 1 sekunde sa prístroj dostane do prevádzkového stavu a na displeji začne zobrazovať namerané parametre. Údaje sa aktualizujú približne raz za sekundu.
Zariadenie má dve tzv „profily zobrazenia“ - sady súčasne zobrazovaných parametrov:

1. riadok displeja – U, I, S; 2. – P, cos(φ),φ.
1. - U, I, S; 2. – P, Q, φ.

Sada profilov a ich zloženie sú pevné, nie sú poskytované žiadne možnosti úpravy.
Ak chcete zmeniť profil, musíte stlačiť tlačidlo SB4 a podržať ho, kým sa na displeji nezobrazí správa „Profil zmenený“. Po zobrazení tejto správy uvoľnite tlačidlo.

„Továrenské“ nastavenia obsahujú 1. aktívny profil. Aktuálny profil si môžete zapamätať tak, aby ho zariadenie po zapnutí ihneď použilo pomocou tlačidla SB2. Tlačidlo SB2 je potrebné podržať, kým sa nezobrazí správa „Profil uložený“. Pri kalibrácii zariadenia sa aktuálny profil nemení, avšak pri resetovaní nastavení na výrobné nastavenia sa profil 1 stane aktuálnym.

Výber profilu sa neuloží automaticky. Toto sa robí, aby sa ušetril zdroj EEPROM.
Výber profilu nijako neovplyvňuje skladbu výstupu informácií cez UART.

Pozor si treba dať aj na nasledujúcu vlastnosť – CT s primárnym vinutím je funkčne a konštrukčne podobný rádiovej anténe. Na tomto princípe fungujú zariadenia na vyhľadávanie skrytých rozvodov v stenách a súvisiacich konštrukciách. V tomto ohľade, keď nie je zaťaženie, zariadenie niekedy zobrazuje „odpad“ - nejaký druh prúdu a energie indukovanej rušením. Tieto interferencie sa neprejavia na výsledkoch merania s pripojenou záťažou.
Neexistujú žiadne prostriedky na boj proti tomuto javu.

Podľa autora je najradikálnejším spôsobom, ako to prekonať, nainštalovať nejaký mikrospínač do zásuvky a spýtať sa ho v mikrokóde. Ak je spínač otvorený, záťaž nie je pripojená a merania prúdu sa nevykonávajú alebo ignorujú (prúd je vynútený na nulu).

Rozhranie na výmenu údajovUART

Navrhované zariadenie má možnosť výstupu výsledkov meraní cez štandardné sériové rozhranie UART. To. môžete ho použiť ako súčasť zložitejších zariadení alebo ho pripojiť k počítaču na automatizovaný zber informácií.
Parametre výmeny dát – 38400, 8N1.
Výmenný protokol je veľmi jednoduchý - pomocou jednobajtového príkazu 0xAA radič vytvorí blok informácií o veľkosti 15 bajtov v nasledujúcom formáte - tabuľka. 1.

Stôl 1.

Je potrebné poznamenať nasledujúcu vlastnosť protokolu - všetky hodnoty sa prenášajú v celočíselnom formáte (prúdy v miliampéroch, kosínus, ktorý je vždy menší ako 1, vynásobený 100). Deje sa tak z nasledujúcich dôvodov:
- celé čísla zaberajú menej miesta - 1 alebo 2 bajty. Čísla s pohyblivou rádovou čiarkou v použitom dialekte jazyka C sú vždy 4 bajty. Všetky výstupné hodnoty sa navyše zmestia do celočíselného formátu bez výraznej straty presnosti.
- pretože Nie je vopred známe, aký druh architektúry počítačového systému bude pripojený k zariadeniu, potom sa môže ukázať, že formát pohyblivých čísel bude úplne odlišný od formátu používaného v zariadení, čo spôsobí ďalšie ťažkosti pri dekódovaní bloku údajov.

Dvojbajtové čísla sa prenášajú vo formáte tzv. malý Indián - t.j. Najprv prichádza nízky bajt, potom vysoký bajt.
K dispozícii sú tiež funkcie:
- neexistuje možnosť kalibrácie a čítania kalibračných informácií cez UART;
- v režime kalibrácie nie je k dispozícii rozhranie UART (MK naň nereaguje). Požiadavky na údaje odoslané počas prebiehajúcej kalibrácie sa stratia;
- MK môže posielať informácie približne raz za sekundu (po ukončení meraní a výpočte všetkých nameraných hodnôt), toto je potrebné vziať do úvahy pri vývoji systému na dopytovanie zariadenia. Preto by ste ho nemali zahlcovať požiadavkami na dáta, pretože to môže narušiť činnosť meracieho modulu.

Na ilustráciu ovládania zariadenia autor vyvinul Windows demo aplikáciu WinAppWattmeter.exe pre PC. Je napísaný v C# a beží v prostrediach WinXP a vyšších. Ďalej je potrebné mať platformu .NET 2.0 a jeden COM port (fyzický alebo virtuálny USB), kam má byť zariadenie pripojené. Zdroje tejto aplikácie sú skompilované vo VS.NET 2005 a vyššej. Verzie VS Express a .NET Compact neboli testované.

Technické vlastnosti, výhody a nevýhody zariadenia

Výhody:

Kompletné galvanické oddelenie od meranej siete.
Možnosť napájania z akéhokoľvek zdroja - zdroj, batérie, USB port počítača a pod.
Široká škála nastavení.
Dostupná základňa prvkov.
Široký rozsah meraných veličín.
Možnosť prenosu výsledkov meraní do iných počítačových systémov (napríklad do PC).

nedostatky:

Nelinearita CT vedie k chybám v meraní prúdu v celom rozsahu. To výrazne sťažuje posúdenie presnosti meraní (niektoré rozsahy prúdu sú merané presne, ostatné s chybami a iné). Tieto rozsahy silne závisia od koeficientov upravených v režime kalibrácie zariadenia, a preto nie sú pevné. Kalibrovať môžete napríklad tak, že na malých záťažiach, ako sú nabíjačky na mobilné telefóny, spájkovačky alebo bytové žiarovky, budú údaje správne, ale výkonnejšie záťaže (žehličky, fény, elektrické sporáky, rúry, mikrovlnky, práčky ) budú merané s chybami.
Samotné TT môže byť ťažké a drahé získať.
Keď nie je záťaž, zariadenie niekedy ukazuje určitý prúd indukovaný v primárnych vinutiach CT a v dôsledku toho niektoré výkonové a iné parametre.

Podrobné technické charakteristiky zariadenia nie sú uvedené, pretože Možnosti jeho konfigurácie a úpravy sú pomerne široké.

Použitý CT model potenciálne umožňuje meranie prúdov až do 25A, ale pre plné využitie tohto rozsahu je potrebné upraviť vstupný (analógový) stupeň obvodu a mikrokód.
Rozsah meraných napätí závisí aj od použitého transformátora. Ak je to normálne, „zo zdroja“, ide o „štandardný“ rozsah približne 180-250 V, a ak si vezmete nejaký špeciálne vyrobený transformátor, môžete merať 380 voltov.

Rozsahy hodnôt hodnôt určené použitými dátovými typmi a algoritmickými vlastnosťami mikrokódu – U=1..999v, I=1mA..65A, S/P/Q – každý 1..999 zodpovedajúcich jednotiek.
Prúdová spotreba obvodu je 28-30 mA bez zohľadnenia prúdu podsvietenia displeja. Tento prúd je odlišný pre rôzne modely LCD. Jeho typická hodnota je 100-120 mA.
Prúd sa tiež môže mierne líšiť od uvedených hodnôt pri použití rôznych modelov LCD a operačných zosilňovačov.

Fotografie

Na záver pár fotiek zariadenia.

Pohonná jednotka. Fyzicky je jeden transformátor s dvoma nezávislými vinutiami. Jeden slúži na samotné napájanie, druhý (2 žlté vodiče vpravo) – meranie T1.

Vývojová doska zariadenia. Poznámka (ešte raz): toto je prototyp. Trafostanica nebola vyrobená podľa výkresu Sprint, pretože Zariadenie sa plánuje prevádzkovať ako súčasť ďalšieho produktu, ktorý je stále vo vývoji. Preto si prosím nevšímajte dve podložky, druhý displej a LED diódu vľavo. Nemajú nič spoločné s popísaným zariadením.

Spájkovačka 25W. Zobraziť profil 2.

Bez záťaže. Profil displeja 2. Zachytávame rušenie a závady na vinutí CT. Výsledkom je „ľavý“ prúd 68 mA so všetkým, čo to znamená.

Rovnako ako vyššie, ale bez rušenia. Zobraziť profil 2.

Žehlička 1kW. Profil zobrazenia 1. Záporný činný výkon J - režim „opravy“ je vypnutý. Svieti druhá LED dióda zľava - znamenie použitia vysokoprúdového kanála (pin 19 (PD5) ovládača). Prahová sada – 4A

Zoznam dodaných materiálov

Wattmetr-Mega16-16MHz.zip – firmware ovládača so zdrojmi. V archíve je tiež pripravený súbor mikrokódu wattmetr.hex a súbor s výrobnými nastaveniami (EEPROM) - wattmetr.eep.
WinAppWattmeter.zip – demo aplikácia so zdrojmi (.NET 2.0, C# pod VS.NET 2005+). K dispozícii je aj hotový exe súbor (bez vírusov).
Plata\*.* - výkresy dosiek plošných spojov vo formáte .lay (Sprint 5).

L.A. Bessonov, Teoretické základy elektrotechniky, vyd. 9, v 2 zväzkoch. Moskva, „Vyššia škola“, 1996.
Elektronický fázový merač - http://kazus.ru/shemes/showpage/0/104/1.html Aka - Rádio č. 5, 1990, s. 56
Atmel AVR465: Jednofázový merač výkonu/energie s detekciou manipulácie.
Digitálny wattmeter na MK - http://radiokot.ru/circuit/digital/measure/23/
Prúdový transformátor - http://bsvi.ru/transformator-toka/
Moderné priemyselné snímače prúdu. "Moderná elektronika", október 2004
Meranie hodnoty efektívneho napätia - http://arv.radioliga.com/content/view/107/43/

Zoznam rádioelementov

Označenie	Typ	Denominácia	Množstvo	Môj poznámkový blok
	Schéma zariadenia
DD1	MK AVR 8-bit	ATmega16	1	Do poznámkového bloku
DA1	Operačný zosilňovač	LM358	1	Do poznámkového bloku
VD1-VD4	Schottkyho dióda

AMPÉMER A WATTMETER NA NEÓNOVEJ LAMPE

ka, ako aj univerzálny znižovací transformátor.

Pre kalibráciu (ak nie je k dispozícii referenčný wattmeter) pripojte záťaž so známou hodnotou výkonu vo wattoch do zásuviek a umiestnite posúvač potenciometra do najvyššej polohy (podľa schémy). Potom zatvorte kontakty spínača a pomaly otáčajte gombíkom odporu R, zvyšujte napätie, kým sa nerozsvieti kontrolka. V tomto okamihu vyznačte na stupnici potenciometra hodnotu výkonu referenčnej záťaže. Pripojením rôznych zariadení známeho výkonu, semi

Odčítajte stupnicu kalibrovanú vo wattoch.

Wattmeter možno ľahko premeniť na AC ampérmeter. V tomto prípade sa schéma nemení, len sa pridáva ďalšia stupnica.

Na kalibráciu prídavnej stupnice zapojte ampérmeter do série so záťažou v elektrickom obvode. Posúvajte posúvač variabilného odporu, kým sa nerozsvieti neón. Potom na novej stupnici vyznačte aktuálnu hodnotu referenčného ampérmetra. Zmenou záťaže v obvode označte aktuálne hodnoty na stupnici.

I. EFIMOV, inžinier

Dnes si povieme ešte o dvoch špecialitách neónových lámp.

Jednoduchý wattmeter dokáže merať príkon spotrebovaný rádiom, televízorom, sporákom, žehličkou, žiarovkami atď.

Primárne (nízkoodporové) vinutie wattmetrového transformátora je zapojené do elektrického obvodu v sérii so záťažou (spotrebičom energie). Na sekundárne (vysokoodporové) vinutie je pripojený potenciometer R typ SP-1 alebo SPO s odporom 470 kΩ -V- 1 mΩ a neónová lampa (viď obrázok).

Transformátor Tr je vyrobený na jadre z dosiek Sh-20, hrúbka súpravy je 20 mm. Jeho vysokoodporové vinutie obsahuje 3000 závitov drôtu PEL 0,2 a vinutie s nízkym odporom obsahuje 70 závitov drôtu PEL 0,86. Pre toto zariadenie je vhodný výstupný aj výkonový transformátor (použité sú len vláknové a zvyšovacie vinutia) z akéhokoľvek elektrónkového prijímača.

NOVÉ TRANSISTORY

V mnohých listoch sa rádioamatéri pýtajú na parametre a pinout nových typov tranzistorov. Medzi nimi S. Nikolaev z Petrozavodska, E. Babushkin zo Zhmerinky, regiónu Vinnitsa, mladí rádioamatéri zo stanice Yasinovataya a ďalší čitatelia UT.

Vo svetovej praxi stále neexistujú metódy výroby tranzistorov s presne definovanými, vopred určenými charakteristikami. Napriek najpokročilejšej výrobe polovodičové súčiastky opúšťajú továrenskú montážnu linku a zďaleka nie sú totožné. Sú zoskupení do skupín na základe „príbuzenských vzťahov“.

„Priezvisko“ tranzistora pozostáva z prvých dvoch prvkov označenia. Písmeno „P“ označuje, že značka zariadenia patrí k planárnemu tranzistoru. Druhým prvkom je sériové číslo typu polovodičovej triódy.

Nedávno sa polovodičové zariadenia vyrábali v nových jednotných obaloch (plášťoch), preto sa k označeniu mnohých typov tranzistorov, napríklad MP15, pridalo písmeno „M“. Z hľadiska elektrických charakteristík je táto trióda podobná tranzistoru P15 a líši sa iba novým dizajnom puzdra a pinoutom.

„Názov“ tranzistora je daný tretím (voliteľným) prvkom.

Novo vyrábané triódy dostávajú štvormiestne označenie.

Prvým prvkom je písmeno alebo číslo označujúce polovodičový materiál (G alebo 1 - germánium, K alebo 2 - kremík).

Druhým znakom je písmeno „T“ (tranzistor).

Tretím prvkom je trojmiestne číslo - číslo typu zariadenia.

A napokon štvrtý znak rozlišuje typ triódy.

Časopis „UT“ č.4 na rok 1966 poskytol parametre a pinout niektorých tranzistorov vyvinutých pred rokom 1964.

Začíname vám, rádioamatérom, predstavovať nové polovodičové triódy pre široké použitie. Uvedieme najbežnejšie parametre a maximálne prevádzkové podmienky pre tranzistory všetkých tried. (Pozrite si nasledujúce čísla UT.)

Môže robiť prácu. Napríklad uvarte vodu v rýchlovarnej kanvici, pomeľte kávu v mlynčeku na kávu, zohrejte kuracie mäso v mikrovlnnej rúre atď. Všetky tieto domáce spotrebiče zaťažujú domácu sieť. Ako však viete, niektoré zariadenia „otočia“ merač veľmi rýchlo a niektoré zariadenia nespotrebúvajú takmer žiadny elektrický prúd.

Ak vo svojej izbe zapnete rýchlovarnú kanvicu a žiarovku a necháte ju stáť hodinu, kanvica „zožerie“ oveľa viac elektriny ako tá istá žiarovka. Varná kanvica má totiž väčší výkon ako žiarovka. V tomto prípade môžeme povedať, že výkon kanvice bude väčší ako výkon lampy za jednotku času, napríklad za sekundu. Aby sme presne zmerali, koľkokrát viac elektrickej energie spotrebuje kanvica ako žiarovka, musíme zmerať výkon kanvice a žiarovky.

je zariadenie, ktoré meria spotrebu energie záťaže. Existujú tri skupiny wattmetrov:

nízkofrekvenčný a jednosmerný prúd
rádiofrekvenčné wattmetre
optické wattmetre

Keďže naša stránka je venovaná elektronike a elektrotechnike, v tomto článku sa budeme zaoberať iba jednosmernými a nízkofrekvenčnými wattmetrami. Nízka frekvencia znamená frekvenciu 50-60 Hertzov.

Napájanie jednosmerným prúdom

Takže už všetci viete, že akékoľvek zaťaženie elektrickým prúdom spotrebúva nejaký druh energie. Jednosmerný výkon je vyjadrený vzorcom:

P=IU

Kde

P- toto je výkon, ktorý sa vyjadruje vo wattoch (W, W)

ja– prúd spotrebovaný záťažou, vyjadrený v ampéroch

U– napätie dodávané do záťaže je vyjadrené vo voltoch

Preto na nájdenie výkonu akéhokoľvek zaťaženia, ktoré je pripojené k jednosmernému prúdu, stačí vynásobiť hodnotu a. Napríklad na tejto fotografii vidíme ventilátor z počítača, ku ktorému bol pripojený. Jeho výkon, ako by ste mohli hádať, bol P = IU = 0,18 ampérov x 12 voltov = 2,16 wattov.

Wattmetre pre jednosmerný prúd

Nebudete so sebou nosiť objemný zdroj napájania alebo dva, ktoré budú merať prúd aj napätie, však? Preto sú v súčasnosti wattmetre kompletné zariadenia, ktoré sa veľmi jednoducho pripájajú k spotrebovanej záťaži. Na Aliexpress som našiel tieto wattmetre na jednosmerný prúd, ktoré okamžite ukazujú prúd, napätie a príkon záťaže. Pripojíme zdroj jednosmerného prúdu k vodičom, kde je napísané SOURCE, a záťaž pripojíme k vodičom LOAD. Všetko je elementárne a jednoduché!

Niektorí z nich prichádzajú s

Schéma zapojenia jednosmerného zdroja a záťaže v takomto wattmetri vyzerá takto

No, najviac rozpočtová možnosť je vziať ampérvoltmeter a jednoducho vynásobiť hodnoty prúdu a napätia

Tento voltampérmeter je navrhnutý pre maximálne parametre 100 voltov a 50 ampérov. To znamená, že teoreticky môže merať výkon až 5 kW.

Napájanie striedavým prúdom

Napájanie striedavým prúdom sa vypočíta podľa vzorca:

P=IU cos φ

Kde

P – výkon, Watt

I – sila prúdu, Ampere

U – napätie, Volty

cos φ – účinník

Čo ešte kosínus phi? A čo to vôbec znamená? Existujú rádiové prvky, ako sú kondenzátory, induktory, transformátory, elektromechanické relé, rôzne motory a iné rádiové prvky, ktoré majú niektoré kapacita alebo indukčnosť.

Ak si spomenieme na oscilogram striedavého napätia z našej domácej zásuvky, bude to vyzerať takto:

Ak napájame nejaký druh záťaže, napríklad žiarovku, potom použijeme aj taký parameter, ako je sila prúdu. Keďže žiarovka nemá žiadnu kapacitu ani indukčnosť, naša súčasná sila bude Vo fáze meniť s napätím. In-phase - to znamená to isté, synchrónne. Napríklad synchronizované plávanie. Tam robia účastníci všetko spoločne a rovnakým spôsobom.

Takže taký parameter ako prúd a napätie na žiarovke pôsobí aj vo fáze. Nižšie s červenou sínusoidou som ukázal silu prúdu, ktorá „preteká“ cez žiarovku:

Vidíš? Začína na tom istom mieste, kde začína napätie. Prúd dosahuje maximum a zároveň aj napätie, preto je v tomto momente maximálny aj výkon (P=IU). Intenzita prúdu je nulová a napätie je tiež nulové v mieste, kde sa tieto sínusoidy pretínajú, čo znamená, že výkon v tomto okamihu bude tiež nulový.

Ale celý vtip je v tom, že nejakým zázrakom rádiové prvky s indukčnou alebo kapacitnou zložkou (kondenzátory, cievky, transformátory atď.) posunúť sínusoidu prúdová sila.

Predpokladajme, že napájame môj transformátorový zdroj zo siete.

A náš súčasný oscilogram už bude mať niečo také:

V závislosti od hodnoty indukčnej alebo kapacitnej zložky môže prúd buď viesť alebo zaostávať za napätím. A aby bolo možné zmerať koľko, phi ( φ), ktorý ukazuje tento posun v stupňoch.

Stručne povedané, nebudeme uvažovať o trigonometrii, jednoducho poviem, že na výpočet výkonu vezmeme kosínus hodnoty tohto uhla.

Digitálny wattmeter pre sieťové napätie

Naším hosťom je čínsky wattmeter zakúpený v akcii na Aliexpress.

Nuž, poďme ho bližšie spoznať.

Prvý riadok na wattmetri sú hodiny. Začnú počítať až vtedy, keď je do zásuvky wattmetra zapojená akákoľvek záťaž. Záťaž v našom prípade môže byť akýkoľvek elektrický spotrebič pre domácnosť: žehlička, spájkovačka, lampa atď.

V riadku nižšie pomocou tlačidla „Energia“ môžeme zobraziť parametre elektrického signálu, ako napríklad:

- napätie (V, Volt)

- prúdová sila (A, ampéry)

- frekvencia (Hz, Hertz)

- výkon (W, Watt)

– účinník (Power Factor) prípcos φ (kosínus fí, bezrozmerná veličina, to znamená meraná čisto v číslach)

Tretím riadkom je výpočet nákladov na elektrickú energiu. Merané v Kilowatt krát hodina(kWatt x hodina). Najčastejšia chyba je, keď píšu kW/hod. Pamätajte, že existuje znak nie pre delenie, ale pre násobenie! Práve za tieto kilowatthodiny platíme peniaze poskytovateľom elektriny ;-).

Teraz nie je do zásuvky wattmetra zapojená žiadna záťaž. Pozrime sa na displej:

Wow, takmer 240 voltov.

Môžete merať frekvenciu. 50 Hertzov – tak to má byť.

Pretože v zásuvke nášho wattmetra nie je žiadna záťaž, prúdová sila bude tiež nulová:

No výkon bude tiež nulový

Napríklad môj domáci jednoduchý napájací zdroj pripojený k sieti, ktorý nenapája žiadnu záťaž, stále spotrebúva energiu, keďže ide o transformátor. Napätie ide priamo na primárne vinutie transformátora.

Nemal by sa nechávať zapojený, pretože stále spotrebúva aspoň trochu prúdu.

Zapnem napájanie transformátora do siete 220 V. Takže napätie v zásuvke je 236,8 voltov:

Na napájanie som pripojil 12 voltovú žiarovku. Celkovo náš zaťažený zdroj spotrebuje 0,043 ampéra.

Power Factor – účinník, tiež známy ako kosínus phi. Teraz sa rovná 0,42, pretože záťaž je induktívna.

Skontrolujme to celé pomocou vzorcaP=IUcos φ=0,043x236,8x0,42= 4,28 wattu. Takmer všetko súhlasí s malou chybou.

Urobme ďalší experiment. Vezmime si 220 voltovú žiarovku a pripojíme ju k sieti cez wattmeter. Keďže naša žiarovka nemá ani indukčnosť, ani kapacitu, tak na grafe sínusovej vlny prúdu a napätia to bude vyzerať asi takto. Teda synchrónne:

Phi sa v tomto prípade rovná nule (medzi nimi nie je fázový posun). Spomeňme si na školský kurz trigonometrie a pamätajte, že kosínus nuly je jedna!

Overujeme si to skúsenosťami.

Power Factor, aka kosínus phi, zdôrazňuje jeden. To je správne!

Meriame aktuálnu spotrebu:

Meriame napätie:

Vypočítame pomocou vzorca: P=IUcos φ=0,115x233,5x1= 26,9 wattov. Všetko súhlasí aj s malou chybičkou ;-)

Odhliadnuc od témy, poďme sa konečne pozrieť na to, koľko energie spotrebuje LED lampa

Iba 6 wattov! A svieti ešte lepšie ako ten 25W, ktorý som použil pri pokusoch. Urobte si vlastný záver.

Kde kúpiť wattmeter

Ako som už povedal, zobral som to od Aliho. Vyberte si ľubovoľné pre sieťové napätie

A tu sú wattmetre na jednosmerný prúd

Vyberte si podľa chuti a farby!

Ahojte všetci! Dnes sa zoznámime s takýmto jednoduchým zariadením nazývaným wattmeter. Zariadenie má vstavanú konštrukciu a môže byť zabudované do zariadenia alebo prevádzkované priamo bez inštalácie. Wattmeter je určený na meranie aktívneho výkonu spotrebovaného zariadenia, ktoré je k nemu pripojené.

Čo dokáže tento model wattmetra okrem merania výkonu:
1. Merajte parametre: napätie, prúd, činný výkon, množstvo energie.
2. Signalizácia preťaženia (prekročenie prahovej hodnoty výkonu, blikanie podsvietenia), signalizácia prekročenia užívateľom nastavených parametrov zariadenia (môžete nastaviť prah výkonu).
3. Uloženie údajov do energeticky nezávislej pamäte a jej resetovanie, ak je to potrebné.
Chcem zdôrazniť, že prístroj meria iba činný výkon, vlastne ako každý elektromer inštalovaný vo vašej domácnosti. Reaktívny výkon sa neberie do úvahy. Jalový výkon je produkovaný kapacitnými a indukčnými záťažami.

Funkcie výpočtu aktívneho výkonu.

Aktívny výkon sa vypočíta ako: P = U * I * COS, kde COS je účinník.
Pre čisto odporové záťaže (ako sú žiarovky, vykurovacie telesá atď.) je účinník zvyčajne blízky 1. Pri indukčných a kapacitných záťažiach sa účinník môže pohybovať od 0 do 1.
Wattmeter sa ovláda jedným tlačidlom.

1. Ovládanie podsvietenia.

Krátkym stlačením tlačidla zapnete alebo vypnete podsvietenie. Stav podsvietenia sa uloží po vypnutí napájania, to znamená, že sa uloží do energeticky nezávislej pamäte.

2. Nastavenie prahového výkonu.

Stlačte a podržte tlačidlo 3 sekundy, kým sa na obrazovke nezobrazí „SET CLR“. Začne blikať číslica, ktorú je možné zmeniť. Potom krátkymi stlačeniami tlačidla môžete zmeniť hodnotu. Pre návrat do pôvodného stavu je potrebné podržať tlačidlo dlhšie ako 5 sekúnd.

3. Vynulujte údaje o energii.

Stlačte tlačidlo a podržte ho dlhšie ako 5 sekúnd, kým na obrazovke nezačne blikať číslo energie. Opätovným krátkym stlačením tlačidla sa hodnota energie vynuluje. Po nastavení sa môžete vrátiť do pôvodného stavu podržaním tlačidla na viac ako 5 sekúnd.
Merací prvok je umiestnený vo vnútri wattmetra, nie sú potrebné žiadne prídavné bočníky ani transformátory. Zariadenie tiež nevyžaduje dodatočné napájanie. Schéma spínania zariadenia nájdete na zadnej stene wattmetra. Nápis „LOAD“ označuje pripojenú záťaž.

Hodnoty na zariadení sú zobrazené pomocou matrice z tekutých kryštálov a majú veľmi štýlový vzhľad. Matrica má modré LED podsvietenie.
Prístroj je presný, ekonomický a má veľký dvojriadkový displej. Veľmi pohodlné na monitorovanie sieťových údajov a energie spotrebovanej pripojenými zariadeniami. Neuveriteľne jednoduché pripojenie a inštalácia.
Na Aliexpress je aj podobný model wattmetra. Wattmeter s prúdovým transformátorom. Vo vyššie diskutovanom modeli je bočník zabudovaný v puzdre a maximálny merací prúd je do 20 A. Pri modeli s prúdovým transformátorom je samotný merací transformátor umiestnený mimo puzdra a nemá priame pripojenie. Stačí ním pretiahnuť drôt, v ktorom chcete merať prúd. Výhodou tejto verzie wattmetra je vyšší zaťažovací prúd až 100A, čo sa môže hodiť.
No nevýhodou je trochu vyššia cena.

Charakteristika wattmetra.

Meracie napätie: AC 80~260V
Frekvencia: 45 – 65 Hz
Presnosť merania: 1,0 trieda
Merací prúd: AC 0~20A
Merací výkon: 0 ~ 22 kW
rozsah merania energie: od 0 do 9999 kWh
Prevádzková teplota: -10°C~65°C
Prevádzková vlhkosť: 35~85% RH
Veľkosť: 90x50x25 mm (zaokrúhlené hodnoty. Presné hodnoty nájdete na obrázku nižšie).

Obsah dodávky:

Wattmeter - 1 ks.
Manuál (v angličtine a čínštine) - 1 ks.

Merač aktívneho spotrebovaného elektrického výkonu s vysokou presnosťou, založený na špecializovanom mikroobvode ADE775x používanom v moderných elektromeroch.

Na základe ADE775x a plus jednoduchého obvodu založeného na ATmega8 je možné vytvoriť zariadenie, ktoré meria aktívnu spotrebu energie, ako aj počíta s kilowatthodinami spotrebovanými z 220-voltovej siete.

Aby ste to dosiahli, musíte na ATmega8 MK zostaviť jednoduchý obvod vo forme samostatného pripojenia k domácemu elektromeru alebo tento obvod integrovať do krytu elektromera.

(POZOR! skrutku nie na existujúci merač, ale ako samostatné zariadenie, po zapečatenom merači)

Všetky potrebné súbory na zostavenie takéhoto zariadenia sú v tomto článku.

Teraz je všetko v poriadku, aby sa ušetrili mzdové náklady na výrobu elektromera, je lepšie kúpiť hotový elektromer minimálnej cenovej kategórie so všetkými požadovanými vstupnými a zaťažovacími obvodmi, a čo je veľmi dôležité hotové puzdro merača.

Tento merač bol zakúpený z elektrického tovaru,

Namiesto štandardného počítacieho mechanizmu je zabudovaný LCD displej spolu s wattmetrovou doskou.

zostavené zariadenie

Autor firmvéru clawham, vyvinul program pre univerzálny viackanálový merač wattmetra (známy aj ako merač aktívneho výkonu), na rozšírenom ATmega8 MK s indikátorom 16x2 je možné obvod univerzálne prispôsobiť obvodu akéhokoľvek elektronického merača ( testované na meračoch, ktoré obsahujú mikroobvod ADE775x s č. 1600 impulzov za kW/h a 6400 impulzov za kW/h) činný výkon sa meria od 0,1 wattu, maximálne meranie závisí od parametrov použitého elektromera, krok merania je 0,1 wattu.
Tu je popis prevádzky a zobrazenia hodnôt pre displej 16x2.

Popis menu.
1) " Vyberte osobné čísloÚčty za kW/h s časovým záznamom aktívneho obdobia bunky
2) "Zobraziť osobné"Účty za kW/h, 20 článkov ( Ten, ktorý je zobrazený v prvom riadku, sa po stlačení tlačidiel „vpravo/vstup“ vynuluje.)
3) "Obnoviť všeobecné" (celkom) kW/h, ( nemá vplyv na osobné účty)
4) "Resetovať prúd"účty za kW/h, ( neuložené v EEPROM)
5) >>NASTAVENIE<<
5.1) "Frekvencia kremeňa" nastavenie korekcie quartz hodín ATmega8 na 1 sekundu (ovplyvní iba výpočet wattov)
5.2) "Watt na Hertz nastavenie počtu wattov na 1 hertz
5.3) "Impulz za kW/h" toto je počet impulzov z merača za 1 kW/h ( pridať. kalkulačka zobrazuje pomer metrových impulzov na watt na hertz)
5.4) "Kliknutia za sekundu„vnútorná premenná vnútorných hodín na kolíku PB1, vytvára impulz 0,5 Hz; ak sa hodiny ponáhľajú, číslo treba zvýšiť, ak zaostáva, treba číslo znížiť.
5.5) "Kalkulačka nákladov„Náklady na spotrebu energie záťaže za mesiac a rok sú predbežne vyčíslené.
Cena je uvedená v kopejkách za dvojriadkovú obrazovku a v hrivnách za firmvér pre 4 riadky
5.6) "Signál prekročenia prahu výkonu"Nastaviteľný pre akúkoľvek spotrebu od wattu po maximálne kilowatty, signál je vyvedený do portu PC0 vo forme logickej 1.
5.7) <východ predvolené hodnoty> obnoviť predvolené nastavenia.
5.8) <Uložiť nastavenia> - kým nekliknete na túto položku, všetko platí len do jej vypnutia.
Takéto údaje sú uložené v EEPROM;
A) Všeobecné nastavenia,
b) celkové načítania ( celkový súčet všetkých počítadiel) s fixáciou a zobrazením hodín, periódy činnosti aktívneho stavu wattmetra.
V) 20 osobných buniek odčítania kW, s fixáciou a zobrazením hodín, doba prevádzky aktívneho stavu zobrazenej bunky
Pre celkové a osobné údaje je výstup zodpovedný za uloženie do pamäte, keď je obvod vypnutý. INT 0 je pripojený cez odporový delič, ktorý je pripojený 2 kOhm k zemi a 4,7 kOhm k + 12 V napájaniu.

Vizuálna navigácia cez menu wattmetra.

Poistky viackanálového wattmetra pre PonyProg

Firmvér 16x2_ Wattmeter.rar

Wattmeter v Proteus.

Možnosti využitia wattmetra sú rôzne, napríklad ak ho používate ako prenosné zariadenie, môžete merať, diagnostikovať konkrétnu záťaž (možnosti sú široké, od LED svietidla až po zváračku) a získavať takéto údaje; sledujte spotrebu energie vizuálne a spotrebu energie v kW/h. budú uložené v osobnej bunke pre každý náklad.
V prípade trvalého používania wattmetra je možné aj vizuálne sledovať príkon celého obytného či priemyselného priestoru a viesť štatistiku príkonu v kW/h. denne alebo mesačne so striedavým zaznamenávaním údajov o kW/hod do osobných buniek.
Pomocou špecifík obvodu (napríklad rozvádzač je umiestnený na odľahlom mieste) je možné samotný obvod wattmetra priviesť na vhodné miesto na prezeranie pomocou bežného nízkoprúdového dvojžilového „rezancového“ drôtu.

Navyše, vďaka tomu, že autor v tomto wattmetri vymyslel také univerzálne menu, schopnosť prispôsobiť sa akémukoľvek elektromeru, môžete použiť elektromer inštalovaný miestnymi energetickými sieťami, čítať informácie o spotrebe energie z blikajúcej LED, fotodetektor, a tiež vizuálne sledovať spotrebu energie na LCD displeji a viesť štatistiku spotreby energie v kW/h. denne alebo mesačne.

Diskusia na tému wattmeter na radiocat.

Analógový prevod na digitálnu frekvenciu prebieha pomocou čipu ADE7755 alebo ADE7751, ide o špeciálny čip série ADE775x na použitie v elektronických meradlách, používaný v priemyselnom meradle (24-kolíkový SSOP (RS-24) balík)

Čip ADE775x je vysoko presný integrovaný obvod určený pre jednoduché elektronické merače spotreby elektrickej energie. Špecifikácie tohto integrovaného obvodu presahujú požiadavky na presnosť IEC1036.

Vlastnosti čipu ADE7755

Vysoká presnosť; Podporuje 50Hz/60Hz I EU 687/1036 štandard. Chyba menšia ako 0,1 % pri znížení rýchlosti 500:1 ADE7755 poskytuje priemerný činný výkon na frekvenčných výstupoch F1 a F2. Vysokofrekvenčný výstup CF je určený na kalibráciu a poskytuje okamžitú hodnotu činného výkonu. Pin kompatibilný s AD7755 so synchrónnymi výstupmi CF a F1/F2. Logický výstup REVP je možné použiť na indikáciu prípadného nesprávneho sieťového pripojenia (záporný výkon). Priame ovládanie elektromechanických počítadiel a dvojfázových krokových motorov (výstupy F1 a F2). Zosilňovač s programovateľným zosilnením v kanáli merania prúdu umožňuje použitie bočníka s nízkou hodnotou odporu. Patentované vstavané ADC a DSP poskytujú vysokú presnosť v širokom rozsahu podmienok a dlhodobú stabilitu. Zabudované monitorovanie napätia napájacieho zdroja. Zabudovaná ochrana proti samohybnému pohybu meradla (existuje prahová hodnota záťažového výkonu, od ktorej meradlo funguje). Zabudovaná referencia 2,5 V + 8 % (typický drift 30-10-6/°C) s voliteľnou externou referenciou Jeden 5V napájací zdroj, nízka spotreba energie (typicky 15mW). Lacná technológia CMOS.

Mnoho domácich výrobcov elektronických elektromerov používa tento zahraničný analóg - špecializovaný čip ADE775x, ktorý je napájaný jednoduchým stabilizovaným unipolárnym zdrojom.

ADE7755: Elektromer IC s údajmi o impulznom výstupe (pdf, 1221 kB)

Schéma zapojenia jednoduchého jednofázového elektromera na báze ADE7755

Elektromer na čipe ADE7755 (pdf, 463 kB)

Návrh jednofázového multifunkčného elektromera na základe

čipy rodiny ADE71xx/ADE75xx Aplikačná poznámka (pdf, 4163 kB)

Krátke video, zváračka je pripojená cez wattmeter.

Podobné články