Rejestrator napięcia, prądu i mocy

Rejestrator napięcia, prądu i mocy

Na początek witam bo to mój pierwszy wpis na majsterkowo.pl. Zachęcony na Google Plus postanowiłem zamieścić swój ostatni projekt czyli rejestrator napięcia, prądu, mocy (czynnej, biernej i pozornej) oraz współczynnika mocy. Pomiar jest dokonywany co ok. 2 sekundy (można to sobie skonfigurować), wyniki wyświetlane są na wyświetlaczu ciekłokrystalicznym Robot LCD i zapisywane na karcie microSD (w której gniazdo wyposażony jest wyświetlacz). OK, koniec ściemniania – do rzeczy. Lista potrzebnych podzespołów:

  • Arduino (ja użyłem Mega2560),
  • Robot LCD,
  • cęgi Dietza SCT-013-030 (0-30A),
  • transformator 230/5V,
  • moduł tinyRTC,
  • 4x470k,
  • 1x20k,
  • 1x100k,
  • 2xkondensator (kilka mikrofaradów/20V),
  • kable,
  • obudowa,
  • gniazdo mały jack (do podłączenia cęg Dietza).

Schematy: schnapiecie schprad To schematy układów kondycjonujących napięcie i prąd (dzielniki napięcia, dodanie składowej stałej). schmontazowy   To jest schemat montażowy. Mam nadzieję, że widać co ma iść do którego pinu. DSC_8957 Tak to wygląda po zmontowaniu i włożeniu do obudowy. Płytki drukowane robione metodą chałupniczą (lakier do paznokci i wytrawiacz). DSC_8958 Tak wygląda to na wyświetlaczu. P A to kawałek wykresu z gnuplota (moc czynna). Wykorzystałem bibliotekę Emonlib (openenergymonitor.org), zresztą schematy układów kondycjonujących prąd i napięcie też są stamtąd (jedynie inne wartości rezystorów dla mojego transformatora dobrałem). Szkic Arduino (myślę, że opisałem wszystko w miarę dokładnie w komentarzach).

To by było na tyle. Chcę do tego dodać jeszcze bibliotekę FFT i policzyć THD, rozbudować o dodatkowe dwie fazy i tyle. Miłego korzystania :)

PS. Jeszcze kilka słów komentarza: dane na karcie są zapisane w formacie CSV – bardzo łatwo się je importuje do LibreOffice czy Excela, gnuplot też świetnie sobie z nimi daje radę. Zachęcam do używania tego ostatniego bo jedynie on poradził sobie u mnie z taką ilością rekordów. Excel i LO wysiadły. Jeśli ktoś koniecznie chce z nich korzystać to bezpieczniej ustawić próbkowanie rzadziej, żeby ilość pomiarów była mniejsza. I jeszcze słówko o kalibracji: w kodzie łatwo znaleźć kalibrację prądu i napięcia z przesunięciem fazowym. Najlepiej to zrobić mając dokładny miernik prądu i napięcia oraz czysto rezystancyjne obciążenie. Ustawiamy współczynniki kalibrujące aby wszystko grało, czyli cos fi ma być wtedy równy 1, napięcie i prąd zgodne ze wskazaniami mierników wzorcowych. Rozdzielczość pomiarowa: 10-bitowe przetworniki w Arduino dają w moim przypadku rozdzielczość ok. 0.5V i 30mA. Urządzenie jest mało dokładne dla małych prądów (powiedzmy poniżej 0.5A) ze względu na nieliniowość charakterystyki magnesowania rdzenia cęg dietza. Trzeba też zwrócić uwagę na dokładne ich zapięcie na przewodzie bo jeśli będą źle zatrzaśnięte to błąd może wynieść nawet kilkadziesiąt procent.

Opublikuj swój projekt i odbierz 50% rabatu do wykorzystania w sklepie Nettigo.pl

Ocena: 4.32/5 (głosów: 65)
Nettigo - patron działu Elektronika

Podobne posty

24 komentarzy do “Rejestrator napięcia, prądu i mocy

  • Ode mnie 5/5 – pomysł, realizacja programowo-sprzętowa, obudowa i nawet działa: czyli wszystko co tygrysy potrzebują. Drobna uwaga ode mnie: moje podejście jest takie, że najpierw robię prototyp na Arduino, a wersję finalną buduje na gołym kontrolerze. Oczywiście wymaga to więcej nakładu sił i środków (projekt płytki, lutowanie itp), ale IMHO warto. Po prostu szkoda używanie całego Arduino256 i robienia projektu docelowego na kabelkach :-)

    Odpowiedz
    • Najpierw muszę to doprowadzić do końca bo nie wiem czy do wyliczenia THD z zadowalającą szybkością (dla 3 faz) wystarczy 2560 czy będę musiał zaprząc jakieś Raspberry. Seryjna produkcja toto nie będzie, potrzebny mi jeden egzemplarz do realizacji paru zleceń. Chodzi mi co prawda po głowie jeszcze kilka pomysłów na wykorzystanie układu (na przykład zabezpieczenie przed awarią na linii i wyłączenie w przypadku faz jednoimiennych, obniżenia, braku lub zawyżonego napięcia).

      Odpowiedz
      • O ile mi wiadomo wersja Atmegi nie ma większego znaczenia, mają taki sam zegar i mniej lub więcej I/O. Nie znam bibliotek to wyliczania THD, ale wydaje mi się (podkreślam: wydaje) że powinno dać radę. Zobacz czy aby zapisy na kartę SD nie zwalniają układu.

        Odpowiedz
        • Przy tej częstotliwości zapisu na pewno nieco zwalniają. Samo obliczenie wartości skutecznych i mocy też nieco zajmuje (wylicza to z wartości chwilowych). Przy liczeniu THD o moc obliczeniową się nie boję (zawsze można robić pomiar rzadziej), boję się o ilość pamięci (szkic już teraz zajmuje 32kB a to tylko trochę dodawania i mnożenia).

          Odpowiedz
          • Wydaje mi się że taka Atmega na pewno da radę, tylko trzeba napisać kod tak żeby zapis na SD nie był blokujący to jedno i robią na gołym kontrolerze pozbywa się otoczki Arduino (kod będzie mniejszy i szybszy) oraz możemy taktować mikroprocesor np. 20Mhz do nawet 24Mhz, większość AVR spokojnie daje radę tyle polecieć.

            Odpowiedz
  • Właśnie przed chwilą dotarły moje cęgi. zamówiłem je chwilę po tym, jak zobaczyłem na G+ Twój status z informacją o tym projekcie ;)

    Mam małą prośbę – mógłbyś nieco szerzej opisać te układy kondycjonujące? Jaka jest ich rola, jak działają, dlaczego są potrzebne?

    Odpowiedz
    • No to na przykładzie napięcia – na wejście analogowe Arduino możesz podać sygnał 0-5V (jednokierunkowy), mierzyć chcesz powiedzmy 250V wartości skutecznej czyli amplituda to jeszcze * pierwiastek z 2 (trzeba jeszcze wziąć pewien zapas – nawet jeśli mierzysz napięcie fazowe to przy dużej asymetrii obciążenia lub opalonym przewodzie neutralnym napięcie może skoczyć do wartości napięcia międzyfazowego). Po zastosowaniu transformatora 230/5V masz na wyjściu wartość skuteczną ok. 5V czyli amplitudę nieco ponad 7V. Jeśli sygnał ma być jednokierunkowy to trzeba jeszcze dodać składową stałą (5V z arduino). Musisz dać dzielnik napięcia, żeby podwójna amplituda nie przekroczyła 5V. Dokładność tego układu jest nieistotna, istotne jest żeby nie przekroczyć 5V wartości chwilowej na wejściu arduino. To samo z prądem. Układ jest w zasadzie liniowy dlatego jakichś dokładnych obliczeń robić nie trzeba – wszystko skoryguje kalibracja (z przesunięciem fazowym włącznie).
      A, kupiłeś niebieskie cęgi czyli na wyjściu masz sygnał napięciowy (nie musisz bawić się w dobór rezystora obciążającego – jest już wbudowany).

      Odpowiedz
  • Też myślałem nad tym ale trochę na innej zasadzie, wszystkie obecnie liczniki elektroniczne mają albo wyjście impulsowe albo nawet diodę gdzie jest 1000 impulsów na 1KW, myślałem nad przesłaniem tego bezprzewodowo jednak jestem zielony jak chodzi o pisanie kodu.

    Odpowiedz
  • Witam serdecznie, szukam kogoś(najchętniej z Wrocławia i okolic), kto pomoże mi w zbudowaniu takiego rejestratora. Wymagania i oczekiwania proszę najchętniej przesłać na emial. Byłoby mi miło gdyby również wyjaśnić mi kilka kwestii podczas montażu takie rejestratora jak również jak podłączyć ten rejestrator do sieci elektrycznej.

    Odpowiedz
  • Witam a ja potrzebuje własnie coś podobnego na parametry multimetra tzn woltomierz miernik amperomierz gorzej u mnie z programowaniem z podlączeniem elektroniki dam rade ktoś mi napisze program

    Odpowiedz

Odpowiedz

anuluj

Rejestrator napięcia, prądu i mocy

Nie przegap nowych projektów!

Zapisując się na nasz Newsletter będziesz miał pewność, że nie przegapisz żadnego nowego projektu opublikowanego w Majsterkowie!

Od teraz nie przegapisz żadnego projektu!

Masz uwagi?