Логгер потребления электроэнергии на AVR

Это устройство следит за использованием бытовой электросети и записывает показания на SD карту памяти. Простые аналоговые усилители усиливают сигнал с датчиков напряжения и тока, и, исходя из полученных, данных микроконтроллер ATmega168 вычисляет потребляемую мощность по формуле P=V*I. Напряжение и ток измеряется с частотой 9615Гц, так что показания должны быть точными даже на несинусоидальных нагрузках, таких как компьютеры или люминесцентные лампы. Графический ЖК-дисплей показывает потребление энергии в виде графика, а также может выступать в качестве осциллограф для наблюдения за напряжением и током. Есть три режима усиления сигнала с датчиков  (1x, 10x, 100x и), благодаря чему прибор дает точные показания при высоком и низком энергопотреблении.

Аналоговая часть:

Цифровая часть:

Ток измеряется при помощи двух трансформаторов тока установленных в щитке. Трансформаторы состоят из 100 витков провода намотанных на сердечник выходного трансформатора строчной развёртки от старого телевизора. Шунтирующий резистор 0.2 Ом подключен к катушке и все это обернуто изоляционной лентой для безопасности. Датчик связан с основным блоком при помощи кабеля USB, но также подойдёт экранированный аудио кабель. К сожалению, два трансформатора дают разные значения при одинаковом напряжении на входе, что вызывает погрешность около 10%. Вероятно это зависит от типа используемого сердечника. Четыре ОУ в одном корпусе LMC6484AIN используется для усиления сигнала. Этот чип был выбран потому, что он может работать с размахом, равным напряжению питания, в данном случае от 5В.

Аналоговая часть прибора в сборе. Внутри корпуса она будет помещена в медный кожух для защиты от фона 50/60Гц.

Напряжение измеряется с помощью делителя напряжения 2000:1 подключённого к AD623AN. Эта микросхема была выбрана потому, что она может работать от 5В и работать с отрицательным сигналом на входе. Делитель напряжения имеет небольшой ток утечки на землю, однако он слишком мал для срабатывания УЗО. Номиналы элементов рассчитаны для входного напряжения 120В, и делитель напряжения необходимо пересчитать для включения в сеть 240В.

Если вы хотите делать подобное устройство, то знайте, что напряжение и ток можно рассчитать не только при помощи микроконтроллера, а также и при помощи специализированых микросхем, например ADE7757. Это гораздо проще и, возможно точней.

Цифровая плата, блок питания, делитель напряжения

Трансформаторы тока, по одному для каждой фазы. Они установлены таким образом, что если они упадут, то ничего не замкнут.

График показывающий энергопотребление. Водонагреватель потребляет более 4 кВт.

График потребления за три дня. Большие импульсы -  водонагреватель, а небольшие - холодильник. Также в субботу несколько раз стиралось белье.

Стирка белья крупным планом.

Таким образом, основную часть электроэнергии потребляет бойлер, холодильник и прачечная. На их фоне компьютеры и лампы просто незаметны.  Интересно будет понаблюдать за этим зимой, когда энергия будет расходоваться на обогрев и постоянное освещение.

Ниже вы можете скачать исходники, прошивку и файлы Eagle

Оригинал статьи

Теги:

• AVR
• Микроконтроллер
• Электросчетчик
• Перевод