Главная » Измерения
Призовой фонд
на октябрь 2017 г.
1. Термометр Relsib WT51
Рэлсиб
2. 1000 руб
PCBWay
3. Регулируемый паяльник 60 Вт
Паяльник
4. 100 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 (99) | 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
«12
Добавить комментарий
Имя:
E-mail:
не публикуется
Текст:
Защита от спама:
В чем измеряется электрическая мощность?
Файлы:
 
Для выбора нескольких файлов использйте CTRL

LC-измеритель LC100-A
LC-измеритель LC100-A
Мультиметр Mastech MS8268 USB осциллограф DSO-2090
вверх