Аналогов и цифров ватметър. Многофункционален ватметър с галванична изолация Как да си направим ватметър от мултицет
Прочетете също
Индустриалните ватметри се използват за измерване на консумацията на енергия в производството. Но въпреки неоспоримото качество на такива продукти, не винаги е изгодно да закупите устройство за $100-$200. Например, ако просто искате да проверите консумацията на електричество на домашен компютър или електрическа крушка.
Тогава имате нужда от прост, евтин и сравнително точен продукт, базиран на микроконтролер. Тъй като токът е синусоидален (почти), е необходимо да се измерват активните и реактивните компоненти. Е, и по пътя, факторът на мощността с честотата на мрежата.
Общата схема е проста:
1) В хода на половин цикъл (достатъчно) измерваме напрежението и тока на товара.
2) В същото време измерваме неговата продължителност (за да определим честотата)
3) Измерваме фазовото разстояние между пиковете на тока и напрежението (за да определим фактора на мощността)
4) Правим необходимите изчисления и показваме резултата на LCD екрана.
В резултат получаваме:
1) Напрежение на товара
2) Ток на натоварване
3) Пълна мощност
4) Фактор на мощността
5) Активни и реактивни компоненти на мощността
6) Честота на мрежата
На хардуерно ниво схемата е реализирана на базата на микроконтролер от семейството AVR ATmega88. Захранването се осъществява от безтрансформаторно захранване.
ВНИМАНИЕ!!!
Веригата не е галванично изолирана от електрическата мрежа, така че трябва да бъдете изключително внимателни, когато я сглобявате и използвате.
Пази се.
Тъй като всички параметри не се побират едновременно в LCD екрана (WH0802), трябва да организирате циклично превключване между тях. За това има бутон за превключване на изгледа.
Диапазонът на измерване на тока (и следователно на мощността) може да се регулира чрез промяна на усилването на MCP601. В тази конфигурация диапазонът е: 0...3300 W на стъпки от 3,2 W.
Устройството може лесно да се препрограмира за измерване на DC параметри (за това се използва шунт, а не измервателен трансформатор). След това ще ви е необходимо външно захранване, клемният блок за който вече е предоставен. Използваното тяло е Z-100. Удобно, защото за DIN шина, има всички необходими слотове и е евтин.
Работа с включена лампа с нажежаема жичка 60 W в режими на индикация на напрежение и ток, режими на индикация на обща мощност и фактор на мощността.
| Архив за статията "AC ватметър на ATmega88" | |
| Описание:
Изходен код (C), файл на фърмуера на микроконтролера, оформление на печатна платка P-CAD 2006 |
|
| Размер на файла: 263,03 KB Брой изтегляния: 283 |
И като се има предвид смешната цена на този уред - само 8 евро, го купих без колебание, за което впоследствие се зарадвах. Без никакви промени в дизайна, този домакински ватметър може да измерва електрически параметри (променлив ток, напрежение) без свързване към 220V мрежа. Това се случва благодарение на собственото си захранване - две малки батерии 1.5V.
Битовият ватметър е сглобен в красив и издръжлив калъф. Да, не Made in China, а истинска Европа - Хамбург. Това пише на стикера на гърба на устройството.
Нека проверим възможностите му:
1. Измерване на мрежовото напрежение във волтове (V),
2. Измерване на тока на натоварване в ампери (A),
3. Измерване на консумацията на енергия във ватове,
4. Общото количество консумирана електроенергия (KWh - киловатчас) и себестойността на консумираната електроенергия.
Битовият ватметър може дори да измерва цената на електроенергията, ако въведете цената на един киловатчас. Освен това, ако има прекъсване на захранването в мрежата, показанията все още ще бъдат запомнени, поради резервните батерии. Между другото, ватметърът работи без тях, но за да може измерването да се извърши автономно, те са необходими.
Разбира се, ще разглобим корпуса и ще погледнем вътре. Тук можете да видите малка платка с вграден чип, която обработва сигнала, взет от сензора, и извежда информация на LCD дисплея.
Сензорът е сглобен на отделна платка, която също има предпазител. Сигурен съм, че като промените леко веригата, можете да накарате ватметъра да измерва дори постоянен ток и напрежение.
Забравих да кажа - този домакински ватметър работи като вид сигнализатор - предпазител. Можете да зададете максимално допустимото ниво на натоварване и веднага щом мощността надвиши тази стойност, ватметърът ще започне да издава звуков сигнал.
Чак сега разбрах колко ми е липсвал такъв уред! Чрез включването на различни устройства през него - електродвигатели, микровълнови печки, заваръчни инвертори и други съоръжения, можете веднага да видите дали устройството работи нормално. И чрез превключване на бутона за режим режимът на измерване е волтове, ампери, ватове; Можете да наблюдавате редица важни параметри без мултицет. Благодарение на красивата синя подсветка, параметрите се виждат дори на тъмно. Мисля, че това е точно случаят, когато е по-лесно и по-евтино да купите устройство, отколкото да го запоявате.
Обсъдете статията БИТОВ ВАТМЕТЪР
Въпросът за енергоспестяването напоследък стана актуален. Броят на електроуредите в един апартамент расте, а заедно с тях растат и сметките за ток. Цената на киловат също расте. Интересното е, че според стандартите в жилищна сграда със 100 апартамента
- През 1972 г. за 1-стаен апартамент са отделени 0,52 киловата
- През 2005 г. според изчисленията вече 0,75 киловата
25% за четвърт век - почти 1% годишно.
Ние сглобяваме ватметъра сами от готови части
За основа на ватметъра взех готов китайски модул. Този модул е много популярен сред домашните майстори, защото веднага се измерва:
- сила на тока
- волтаж
- моментна мощност
- общо потребление за периода
Но този готов модул има и някои недостатъци - не отчита реактивен товар. Поради това е невъзможно да се измери правилно общата мощност на устройство с голям реактивен компонент. Но фактът, че почти всички домакински електромери измерват само активна мощност, смекчава този недостатък. В крайна сметка се оказва, че измерваме само това, което плащаме в касови бележки.
Тялото на устройството е направено от съединителна кутия 100x100 от Tyco. Дупките просто се изрязват от двете страни. В капака и в долната част на устройството се поставя гнездо Legrand Valen. Имах и готов щепсел с кабел в тайника, който също влезе в употреба. Свързах проводниците към ватметъра според схемата, разположена на тялото на устройството. Там е трудно да се обърка нещо, захранването се подава към централните контакти, товарът се подава към външните.
Здравейте всички! Днес ще се запознаем с такова просто устройство, наречено ватметър. Устройството е с вграден дизайн и може да се вгражда в устройството или да се управлява директно без монтаж. Ватметърът е предназначен да измерва активната мощност на консумираното устройство, свързано към него.
Какво може да прави този модел ватметър, освен да измерва мощност:
1. Измерване на параметри: напрежение, ток, активна мощност, количество енергия.
2. Сигнал за претоварване (превишаване на праговата стойност на мощността, мигане на подсветката), сигнализиране, че параметрите на устройството, зададени от потребителя, са превишени (можете да зададете прага на мощността).
3. Записване на данни в енергонезависима памет и нулиране при желание.
Искам да подчертая, че устройството измерва само активна мощност, всъщност като всеки електромер, инсталиран във вашия дом. Реактивната мощност не се взема предвид. Реактивната мощност се произвежда от капацитивни и индуктивни товари.
Характеристики на изчисляване на активната мощност.
Активната мощност се изчислява като: P = U * I * COS, където COS е факторът на мощността.За чисто резистивни товари (като лампи с нажежаема жичка, нагревателни елементи и т.н.) факторът на мощността обикновено е близо до 1. За индуктивни и капацитивни товари факторът на мощността може да варира от 0 до 1.
Ватметърът се управлява с един бутон.
1. Управление на подсветката.
Кратко натискане на бутона включва или изключва подсветката. Състоянието на подсветката се запазва при изключване на захранването, тоест се записва в енергонезависима памет.2. Задаване на прагова мощност.
Натиснете и задръжте бутона за 3 секунди, докато на екрана се появи “SET CLR”. Цифрата, която може да се промени, ще започне да мига. След това с кратко натискане на бутона можете да промените стойността. За да се върнете в първоначалното състояние, трябва да задържите бутона за повече от 5 секунди.3. Нулирайте енергийните показания.
Натиснете бутона и го задръжте за повече от 5 секунди, докато числото на енергията започне да мига на екрана. Повторното кратко натискане на бутона нулира енергийната стойност. След настройка можете да се върнете към първоначалното състояние, като задържите бутона за повече от 5 секунди.Измервателният елемент се намира вътре във ватметъра; не са необходими допълнителни шунтове или трансформатори. Устройството също не изисква допълнително захранване. Ще намерите схемата за превключване на устройството на задната стена на ватметъра. Надписът “LOAD” показва свързания товар.
Показанията на уреда се показват от течнокристална матрица и имат много стилен външен вид. Матрицата е със синя LED подсветка.
Уредът е точен, икономичен, има голям двуредов дисплей. Много удобен за наблюдение на мрежовите показания и консумираната енергия от свързаните устройства. Невероятно лесен за свързване и инсталиране.
В Aliexpress също има подобен модел ватметър. Ватметър с токов трансформатор. При разгледания по-горе модел шунтът е вграден в корпуса и максималният измервателен ток е до 20 А. При модела с токов трансформатор самият измервателен трансформатор се намира извън корпуса и няма директна връзка. Достатъчно е да прекарате през него проводника, в който искате да измерите тока. Предимството на тази версия на ватметъра е по-висок ток на натоварване до 100A, което може да бъде полезно.
Е, недостатъкът е малко по-високата цена.
Характеристики на ватметъра.
Измервателно напрежение: AC 80~260VЧестота: 45 – 65 Hz
Точност на измерване: 1.0 клас
Ток на измерване: AC 0~20A
Измервателна мощност: 0 ~ 22 kW
обхват на измерване на енергия: от 0 до 9999 kWh
Работна температура: -10°C~65°C
Работна влажност: 35~85%RH
Размер: 90x50x25 мм (закръглени стойности. Вижте снимката по-долу за точните стойности).
Съдържание на доставката:
Ватметър - 1 бр.Ръководство (на английски и китайски) - 1 бр.
Една от най-важните характеристики на електрическата верига е нейната мощност. С помощта на този параметър се определя количеството работа, която електрическият ток извършва за определена единица време. Всички устройства, включени във веригата, трябва да имат мощност, съответстваща на мощността на конкретната мрежа. За измерване на мощността на електрическия ток се използва специално измервателно устройство - ватметър.
Необходим е главно в мрежи с променлив ток, определяне на мощността на включени устройства, както и за тестване на мрежи и техните отделни участъци, наблюдение и наблюдение на режима на работа на електрическото оборудване и отчитане на консумираната електроенергия.
Класификация на ватметрите
Преди да се измери мощността с ватметър, първо се измерват токът и напрежението в изследваната област. За да се получи ясна обобщена информация, тези данни трябва да се преобразуват с помощта на ватметри, които могат да бъдат аналогови или цифрови.
Дълго време повечето измервания се извършваха с аналогови устройства, които от своя страна бяха разделени на категории индикиращи и записващи. Те показват стойността на активната мощност в даден участък от веригата. Типичен представител се счита за показващо устройство с полукръгла скала и въртяща се стрелка. Скалата е отбелязана с градуировка, съответстваща на стойностите на нарастващата мощност, която измерва в .
Друг тип, цифров ватметър, се отнася до измервателни уреди, способни да изпълняват. Всички такива устройства са оборудвани с дисплей, който освен мощност показва показанията за ток, напрежение и консумация на енергия за определен период от време. Най-модерните устройства са свързани и позволяват получените данни да бъдат изведени на компютър, разположен отдалечено от мястото на измерване.
Принцип на действие на аналогов ватметър
Основата на дизайна на най-често срещаните аналогови ватметри е електродинамичната система. Устройствата от този тип позволяват да се направят най-точните измервания и да се получат необходимите резултати.
Принципът на работа на ватметър от аналогов тип се основава на две взаимодействащи бобини. Първата намотка е неподвижна, нейният дизайн използва дебела намотка с малък брой навивки и ниско съпротивление. Тази бобина е свързана последователно с консуматора.
Втората намотка е в движение. За навиването му се използва тънък проводник с голям брой навивки и високо съпротивление. Тази бобина е свързана паралелно на потребителя и е снабдена с допълнително съпротивление за защита от късо съединение на намотките.
Когато ватметърът е свързан към мрежата, в намотките на неговите намотки се появяват магнитни полета, които взаимодействат помежду си. Поради това взаимодействие се генерира въртящ момент, който отклонява движещата се намотка с изчисления ъгъл. Този индикатор се влияе от произведението на тока и напрежението в определен момент от време.
Как работи цифровият ватметър?
Основният принцип на работа на цифровия ватметър е предварителното измерване на тока и напрежението в тестовата част на веригата. Сензор за ток е свързан последователно към консуматора на товара, а датчик за напрежение е свързан паралелно. Основният структурен елемент на сензора е измервателният трансформатор.
На същия принцип работи битов ватметър, широко използван у дома. Такова устройство просто трябва да бъде включено в електрически контакт, за да започне процеса на измерване.
Основата на устройството е микропроцесор, който получава измерените параметри на ток и напрежение, след което се изчислява мощността. Получените резултати се показват на екрана и едновременно с това се предават на външни устройства. Самият микропроцесор съдържа елементи, включително микроконтролери, които ви позволяват автоматично да контролирате режимите на работа и дистанционно да превключвате границите на измерване. С тяхна помощ се посочват символите на измерваните величини.
Когато работите с преобразуватели с високо и средно ниво на мощност, калибрирайте цифровото устройство с помощта на калибратор за постоянен ток. Самокалибрирането на ватметъра се извършва от калибратор за променлив ток. Всички компоненти и елементи се захранват от постояннотоков източник, вграден в измервателния уред.
Напрежението, идващо от приемащия преобразувател, включен в гнездото, се усилва от DC усилвателя - DC усилвател - до стойности, които правят работата на ADC - аналогово-цифров преобразувател - по-стабилна. След това напрежението, пропорционално на измерената мощност, се преобразува във времеви интервал, изпълнен с импулси на референтната честота.
Броят на тези импулси, пропорционален на измерената мощност, ще бъде показан на цифровото устройство за отчитане. Получените данни могат да бъдат въведени в специално устройство, предназначено за обработка на информация.
Схема на свързване на измервателния уред
Точността на получените данни ще зависи от това колко правилно е свързан ватметърът в определен участък от веригата. Правилната схема за свързване на ватметър е следната: стационарната токова намотка на измервателното устройство е свързана последователно към товара или консуматорите на електроенергия.
Намотката на движещото се напрежение е свързана последователно с допълнително съпротивление и след това цялата тази секция е свързана паралелно на товара. Движещата се част на ватметъра има определен ъгъл на завъртане, изчислен по формулата: α = k2IхIu = k2U/Ru, в която I и Iu са токовете съответно на последователната и паралелната намотка на уреда.
Тъй като веригата използва допълнително съпротивление, паралелната верига на устройството ще има почти постоянно съпротивление (Ru). В този случай ъгълът на завъртане ще бъде равен на: α = (k2/Ru)хIхU = k2IхU = k3P. Тоест мощността на веригата ще се определя точно от този параметър.
Ватметърът има еднакво нанесена измервателна скала, направена в едностранна версия, когато подредбата на деленията започва от нула вдясно. Когато електрическият ток във фиксираната намотка промени посоката си, той предизвиква промяна в посоката на въртене и въртящия момент на движещата се намотка. Ако ватметърът е свързан неправилно и посоката на тока е различна, електронното устройство няма да работи.
Поради тези причини не трябва да бъркате терминалите, които се използват за свързване. Серийната намотка има клема за свързване към източника на захранване, наречена генераторна клема. Паралелната верига се нарича още генераторна верига и има своя необходима клема за свързване на секцията към проводника, свързан към последователната бобина.
При нормално свързване токовете в намотките на устройството от клемите на генератора се насочват към клемите без генератор.