Аналогов и цифров ватметър. Многофункционален ватметър с галванична изолация Как да си направим ватметър от мултицет
За измерване на консумацията на енергия в производството се използват индустриални ватметри. 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, по пътя и факторът на мощността с честотата на мрежата.
Общата схема е проста:
1) По време на полупериода (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 на това получаваме:
1) Напрежение на товара
2) Ток на натоварване
3) Пълна мощност
4) Фактор на мощността
5) Компоненти на активна и реактивна мощност
6) Честота на мрежата
На хардуерно ниво схемата е реализирана на базата на микроконтролера от семейството AVR ATmega88. Захранването се осъществява от безтрансформаторно захранване.
ВНИМАНИЕ!!!
Веригата няма галванична изолация от мрежата за променлив ток, следователно, когато я сглобявате и използвате, трябва да бъдете изключително внимателни.
Пази се.
Тъй като всички параметри не се побират в LCD екрана (WH0802) едновременно, е необходимо да се организира циклично превключване между тях. За това има бутон за преглед.
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 се нуждаете от външен захранващ блок, клемният блок за който вече е предоставен. Използваният калъф 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 привидна 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: 263.03KB Брой изтегляния: 283 |
И предвид смешната цена на този уред - само 8-ми, го купих без колебание, за което впоследствие се зарадвах. Без промени в дизайна, този битов ватметър може да измерва електрически параметри (променлив ток, напрежение) без да е свързан 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 направена в ранг, 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 захранването се загуби в мрежата, показанията все още ще бъдат запомнени, поради резервни 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 наводнен 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 малко веригата, можете дори да измерите постоянен ток и напрежение от ватметър.
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! Включвайки различни устройства през него - електродвигатели, микровълнови печки, заваръчни инвертори и друго оборудване, можете веднага да видите дали устройството работи нормално. И чрез превключване на режима на измерване с бутона за режим - волтове, ампери, ватове; Възможно е да се контролират 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 електрическите уреди в апартамента расте, 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 предвидени 0,52 киловата
- 2005 г. според изчисленията вече 0,75 киловата
25% за четвърт век - почти 1% на година се получава.
Ние сглобяваме ватметъра сами от готови части
Като основа за ватметъра взех готов китайски модул -. Този модул е много популярен сред домашните майстори, защото веднага се измерва:
- сила на тока
- волтаж
- моментална мощност
- общо потребление за периода
Но този готов модул има и някои недостатъци - не отчита реактивния товар. Поради това е невъзможно да се измери правилно общата мощност за устройство с голям реактивен компонент. Но фактът, че почти всички домакински електромери измерват само активна мощност, смекчава този недостатък. В края на краищата се оказва, че мерим само това, което плащаме в разписките.
Тялото на устройството беше съединителна кутия Tyco 100x100. Той просто изрязва дупки от двете страни. Поставя се в капака, а в долната част на устройството се поставя букса legrand valena. Също така в тайника имах готова вилица с шнур, която също влезе в действие. Свързах проводниците към ватметъра според схемата, разположена на кутията на устройството. Там е трудно да се обърка нещо, захранването се подава към централните контакти, натоварването е върху крайните.
Здравейте всички! Днес ще се запознаем с такова не сложно устройство, наречено ватметър. Устройството има вграден дизайн и може да се вгражда в устройството или да се управлява директно без монтаж. Ватметърът е предназначен да измерва активната мощност, консумирана от свързаното към него устройство.
Какво може 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, мигаща подсветка), сигнализираща за превишаване на параметрите на устройството, зададени от потребителя (можете да зададете прага за захранване).
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 бъде между 0 и 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 около 3 секунди, докато на екрана се появи “SET CLR”. Цифрата, която може да се промени, ще 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 цифрата на енергията започне да мига на екрана. Кратко натискане на бутона отново, 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. Освен това устройството не изисква допълнително захранване. Ще намерите схемата на свързване на устройството на гърба на ватметъра. Надписът "LOAD" показва свързания товар.
Индикациите на устройството се извеждат от течнокристална матрица, има много стилен външен вид. Матрицата е със синя LED подсветка.
Уредът е точен, икономичен, има голям двуредов дисплей. Той е много удобен за следене на показанията на мрежата и консумираната енергия от свързаните устройства. Невероятно лесен за свързване и инсталиране.
В откритите пространства на Aliexpress има и подобен модел на 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 проводник, 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, от минусите - малко по-висока 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: 0~22KW
обхват на измерване на енергия: 0 до 9999 kWh
Работна температура: -10°C ~ 65°C
Работна влажност: 35~85% RH
Размер: 90x50x25 мм (закръглени стойности. Вижте фигурата 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 определена мрежа. За измерване на мощността на електрическия ток се използва специално измервателно устройство - ватметър.
Необходим е главно в мрежи за променлив ток, определяне на мощността на включените устройства, както и за тестване на мрежи и техните отделни секции, наблюдение и наблюдение на работата на електрическото оборудване и отчитане на консумираната електроенергия.
Класификация на ватметрите
Преди да се измери мощността с ватметър, предварително се измерват токът и напрежението в изследваната област. За да се получи визуална обобщена информация, тези данни трябва да се преобразуват с помощта на ватметри, които могат да бъдат аналогови и цифрови.
Повечето от всички измервания за дълго време се извършват от аналогови устройства, които от своя страна са разделени на категории индикация и самозаписване. Те показват стойността на активната мощност в даден участък от веригата. Типичен представител е показващо устройство с полукръгла скала и въртяща се стрелка. Скалата е отбелязана с градуировка, съответстваща на големината на нарастващата сила, която измерва.
Друг тип - цифров ватметър се отнася до измервателни уреди, способни да изпълняват. Всички такива устройства са оборудвани с дисплей, който освен мощност показва ток, напрежение и консумация на електроенергия за определен период от време. Най-модерните устройства са свързани и ви позволяват да извеждате получените данни на компютър, разположен отдалечено от мястото на измерване.
Принципът на работа на аналогов ватметър
Основата на дизайна на най-често срещаните аналогови ватметри е електродинамична 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 намотки. Първата намотка е неподвижна, нейният дизайн използва дебел намотаващ проводник с малък брой завои и малко 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 намотка е свързана паралелно на потребителя и е снабдена с допълнително съпротивление за защита от късо съединение на намотката.
Когато ватметърът е свързан към мрежата, в намотките на неговите намотки се появяват магнитни полета, които взаимодействат помежду си. Поради това взаимодействие се образува въртящ момент, който отклонява движещата се намотка със стойността на изчисления ъгъл. Този индикатор се влияе от произведението на тока и напрежението в даден момент от време.
Как работи цифровият ватметър
Основният принцип на работа на цифровия ватметър е предварителното измерване на тока и напрежението в изследваната секция 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 , или измервателен трансформатор.
На същия принцип работи битовият ватметър, широко използван у дома. Достатъчно е да включите такова устройство в електрически контакт, за да започнете 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, дистанционно да превключвате границите на измерване. С тяхна помощ се извършва индикацията на символите на измерените стойности.
При работа с преобразуватели с големи и средни нива на мощност, цифровото устройство се калибрира с помощта на калибратор за постоянен ток. Самокалибрирането на ватметъра се извършва от калибратор за променлив ток. Всички компоненти и елементи се захранват от DC захранване, вградено в измервателния уред.
Напрежението, идващо от приемния преобразувател, включен в гнездото, се усилва от UPT - DC усилвателя до стойности, които правят работата на ADC - аналогово-цифров преобразувател по-стабилна. След това напрежение, 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 включване на ватметър е следната: бобината с постоянен ток на измервателния уред е свързана последователно с товара или консуматорите на електроенергия.
Подвижната намотка на напрежението е свързана последователно с допълнителното съпротивление и след това цялата тази секция е свързана паралелно на товара. Подвижната част на ватметъра има определен ъгъл на завъртане, изчислен по формулата: α = k2IxIu = 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.
Във ватметъра се прилага равномерно измервателна скала, направена в едностранна версия, когато местоположението на деленията започва от нула вдясно. Когато електрическият ток във фиксираната намотка промени посоката си, това води до 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 скобите, които се използват за свързване, не трябва да се бъркат. Серийната намотка има терминал за свързване към източник на захранване, наречен генератор. Паралелната верига се нарича още генераторна верига и има своя собствена подходяща клема за свързване на секцията към проводника, свързан към серийната бобина.
При нормална връзка токовете в намотките на устройството от генераторните клеми са насочени към негенераторните.