Главная » Измерения
Призовой фонд
на январь 2018 г.
1. Осциллограф DSO138
Паяльник
2. 1000 руб
PCBWay
3. 150 руб.
От пользователей

True RMS измеритель мощности с функцией контроля и управления нагрузкой

Представленный в статье ваттметр переменного тока позволяет измерять следующие параметры:
1. Действующее значение напряжения 
2. Действующее значение тока
3. Активная мощность 
4. Полная мощность 
5. Коэффициент мощности
6. Среднюю мощность нагрузки (см. ниже)

Возможности и особенности данной реализации:
1. Измеряемый диапазон мощностей для повышения точности разбит на два диапазона, при этом переключение между ними происходит автоматически.
2. Для улучшения читабельности и упрощения снятия показаний реализованы два варианта отображения информации (на фото ниже)
3. Прибор позволяет определять выход напряжения и тока за установленные границы и управлять нагрузкой на основании этой информации.
4. Прибор также измеряет мощность за период, таким образом можно определить реальное потребление устройств с переменной мощностью (холодильник, утюг, компьютер).

Фото

Активная мощность. Ток. Напряжение.

То же и Полная мощность. Коэффициент мощности. Средняя мощность за период измерения.

Методика измерения:

Существует прекрасная статья Олега Артамонова http://www.fcenter.ru/online.shtml?articles/hardware/tower/6484

Именно в соответствии с ней (и с теорией) и построена программа.

Схема:

Построена на общедоступных компонентах и легка к повторению.

Схема True RMS измерителя мощности

БП - любой блок питания на 5В с небольшими пульсациями. 

Усилитель - LM2904 или подобный

Подстроечники Р1 и Р2 - многооборотные

Шунт Rш собран из резисторов 0,1 Ом 2Вт, соединенных параллельно. Выбирается из расчета примерно 1 резистор на 1 кВт максимальной измеряемой мощности. На плате есть место под 10шт. У меня установлено 4, примерно на 4 кВт.

ATMega8 сконфигурирована на работу от внутреннего генератора, 8МГц.

Внешний вид:

Обратите внимание на опторазвязку в левом верхнем углу.

Печатная плата:

Печатная плата измерителя

Обратите внимание: не все элементы печатной платы использованы. В текущей версии нет необходимости в кварце с его обвязкой, кнопке К2 (рядом с К1, не обозначена). 

В правом углу размещена опторазвязка, но я рекомендую сделать ее в виде отдельного устройства. Пригодится.

Настройка и работа схемы:

Внимание: схема находится под сетевым напряжением. Прошивку МК производить при отключенном напряжении, запитывать через программатор! Выход UART подключать только через опторазвязку!

Настройка делится на два этапа.

Этап 1. Настройка точки нуля.

- Зажать кнопку и включить прибор. Отпустить кнопку.

- На экране появится изображение вида:

Это значения напряжения и тока по шкале 0..1023.

Слева-направо: минимум за период, максимум за период, среднее.

С помощью подстроечников Р1 и Р2 выставляем среднее в 511.

Проверяем наличие запаса сверху и снизу от минимума и максимума.

Число после # обозначает количество семплов, взятых за период. Это число должно быть несколько менее 200. 

Этап 2. Калибровка.

- Подключить переходник UART-USB. Например такой:

через опторазвязку. Ее плата находится в файле вместе с основной платой, на соседней вкладке.

- Запустить программу-терминал на скорости 4800.
- Подключить образцовые вольтметр и амперметр и активную нагрузку, к примеру 100Вт.
- Подключить прибор к сети. Во время загрузки, на изображении "термометра" зажать К1 и не отпускать до достижения "термометром" края экрана. На экране появится надпись (setup) .
- В терминале должно появится изображение вида:

Это диалоговое окно. Сохранение нового значения осуществляется так:

(пункт) (Enter) (значение) (Enter)

Расшифровка пунктов:
1, Константа для напряжения
2.  Константа для тока 1 диапазона
3. Константа для тока 2 диапазона
4. Количество периодов измерения. Влияет на частоту обновления информации.
5,6,7 Установки для управления нагрузкой (предохранитель). Выходы управления LED1, LED2.
8. Управление выводом в терминал. См. ниже.
0. Выход

Для калибровки составить пропорцию вида: Х=(записанная константа)*(образцовое напряжение)/(отображаемое напряжение)

Записать в память. При необходимости повторить.

Повторить для тока, затем поменять нагрузку для попадания во второй диапазон (скажем 1000Вт) и еще раз повторить.

Все, можно пользоваться.

Прочее:

1. В правом верхнем углу расположен индикатор. Его мигание подтверждает работоспособность устройства.

Точка внутри этого индикатора показывает включенный диапазон: меньше - 1 диапазон, больше - 2 диапазон.

2. Константа Disp, описанная во втором этапе калибровки управляет режимом вывода данных в терминал.

Disp=0  Ничего не выводится.

Disp=1 Дублирование данных дисплея в терминал:

Disp=2 Режим "осциллограф". В этом режиме сохраненные данные измерений мгновенных значений напряжения и тока выводятся в терминал, где их можно скопировать (к примеру) в Excel, проверить на адекватность, да и просто использовать для изучения формы тока и напряжения в сети. Файл-пример приложен к статье.

3. Фьюзы:

Фьюзы

4. В рабочем режиме кнопка K1 переключает режимы отображения на дисплее.

Вот и все. Буду рад отзывам.

Список радиоэлементов

Обозначение Тип Номинал Количество ПримечаниеМагазинМой блокнот
БП Блок питания5 вольт1 ЛюбойПоиск в LCSCВ блокнот
Переходник USB-UART1 Необходим для калибровкиПоиск в LCSCВ блокнот
Плата оптической развязки1 На фото, для переходника USB-UARTПоиск в LCSCВ блокнот
 
OP1, OP2 Операционный усилитель
LM2904
1 Поиск в LCSCВ блокнот
IC2 МК AVR 8-бит
ATmega8
1 Поиск в LCSCВ блокнот
LCD-дисплейHD44780 2x201 Поиск в LCSCВ блокнот
D1, D2 Выпрямительный диод
1N4007
2 Поиск в LCSCВ блокнот
LED1, LED2 Светодиод2 Поиск в LCSCВ блокнот
C1, C2 Электролитический конденсатор6.8 мкФ2 Поиск в LCSCВ блокнот
C3 Конденсатор100 нФ1 Поиск в LCSCВ блокнот
R1 Резистор
20 кОм
1 Поиск в LCSCВ блокнот
R2, R5, R8 Резистор
10 кОм
3 Поиск в LCSCВ блокнот
R3, R6, R10, R13, R14 Резистор
1 кОм
5 Поиск в LCSCВ блокнот
R4 Резистор
470 кОм
1 Поиск в LCSCВ блокнот
R7 Резистор
0.1 Ом 2 Вт
10 Rш, соединены параллельно, подобрать колличествоПоиск в LCSCВ блокнот
R9, R12 Резистор
680 Ом
2 Поиск в LCSCВ блокнот
R11 Резистор
330 кОм
1 Поиск в LCSCВ блокнот
P1 Подстроечный резистор330 кОм1 МногооборотныйПоиск в LCSCВ блокнот
P2 Подстроечный резистор1.5 кОм1 МногооборотныйПоиск в LCSCВ блокнот
L1 Дроссель100 мкГн1 Поиск в LCSCВ блокнот
K1 КнопкаЗамыкающая1 Поиск в LCSCВ блокнот
Программатор РазъёмPLS-61 ISPПоиск в LCSCВ блокнот
UART РазъёмPLS-41 UARTПоиск в LCSCВ блокнот
220V Разъём2 контакта 220 В1 СетьПоиск в LCSCВ блокнот
Нагрузка Клеммы2 контакта1 К нагрузкеПоиск в LCSCВ блокнот
Добавить все

Скачать список элементов (PDF)

Прикрепленные файлы:

Теги:

Опубликована: Изменена: 20.08.2013 0 2
Я собрал 1 Участие в конкурсе 3
x

Оценить статью

  • Техническая грамотность
  • Актуальность материала
  • Изложение материала
  • Полезность устройства
  • Повторяемость устройства
  • Орфография
0

Средний балл статьи: 4.7 Проголосовало: 3 чел.

Комментарии (103) | Я собрал (0) | Подписаться

0
OLEGKARAS2 #
Вот посмотрите, файл 12202_32 , в нем строчка 123 чтение из памяти, 561 запись в память, но почему то в эту ячейку или не записывается или не читается, помогите сделать правильно.
Прикрепленный файл: форум.rar
Ответить
0

[Автор]
civil #
Dim U_min_E as Eram Byte
U_min=U_min_E

Вообще-то это к моему устройству отношения не имеет. Давайте не будем вводить в заблуждение читающих.
Ответить
0
Вася #
На плате оптической развязки два квадрата с ножками - две оптопары? Какие?
На этой же плате красные полоски от резисторов 15R и 430R - это типа перемычки?
И непонятки на основной плате - красные пятачки и пр. - это что?
Прикрепленный файл: плата2.JPG
Ответить
0

[Автор]
civil #
Тип оптопары и схема уже есть в комментариях. Не ленитесь читать.
"Красные полоски" это выводные резисторы, установленные вертикально.
"Красные пятачки" - это слой шелкографии, на верхней стороне платы. На нем обозначены точки подключения силовых проводов, внешней платы БП, дисплея и т.д.
Ответить
0
Вася #
Спасибо.
Но разводка опторазвязки отличается - на общей плате - одна, на отдельном рисунке (по ходу, куда он делся) - другая.
А на общей плате в части опторазвязки не подписаны входы/выходы
Прикрепленный файл: опторазвязка4.jpg
Ответить
0

[Автор]
civil #
Одинаковая. Разница в подключении коннектора.
Самое время учиться сопоставлять схему и печатку. Снимет много вопросов.
Ответить
0
Вася #
Предполагается, что вы выкладываете готовое решение из ряда "сел и спаял". Если для реализации вашей разработки необходимо "учиться", это следует явно указывать в первом абзаце статьи.

Судя по комментариям, бОльше востребован вариант для дисплея 1602.
Сделайте, пожалуйста, "бюджетный" вариант прошивки для дисплея 1602 с отображением первых четырех параметров:
1. Действующее значение напряжения
2. Действующее значение тока
3. Активная мощность
4. Полная мощность
Думаю, многие будут вам благодарны.
Ответить
0

[Автор]
civil #
Нет, не предполагается. Для овладевших только паяльником есть Мастеркит. Для остальных - исходники в приложении.
Ответить
0
khunpoumg #
Возможно ли использовать и какие изменения повлечет:
1. LM258/LM358 вместо LM2904 ?
2. Токовый трансформатор вместо R7
Ответить
0

[Автор]
civil #
1. Да
2. Скорее всего да, но возможно придется поднять среднюю точку, как в канале напряжения.
Ответить
0
Дмитрий #
Можно ли этим прибором измерять от 0 и до 300 вольт переменки нужен именно такой диапазон.
Ответить
0

[Автор]
civil #
Да
Ответить
«12
Добавить комментарий
Имя:
E-mail:
не публикуется
Текст:
Защита от спама:
В чем измеряется электрическая мощность?
Файлы:
 
Для выбора нескольких файлов использйте CTRL

Мультиметр Mastech MS8268
Мультиметр Mastech MS8268
FM-модуль RDA5807M Мультиметр Mastech MS8239C
вверх