Цифровой ваттметр. Измерит.акт.мощности Atmega8 & ADE7751

[Coviraylhik]

На создание такой схемы меня вдохновила статья из журнала Радио 08 2010 стр.19, автор С. КОСЕНКО, в которой описан аналоговый преобразователь в цифровую частоту на распространенной микросхеме ADE7755 , это специальная микросхема для применения в электронных счетчиках, в промышленном производстве ( не радует только размер этой микросхемы, 24-выводной корпус SSOP (RS-24))
Я решил, сэкономить трудозатраты на изготовление измерителя мощности, купив электросчетчик минимальной ценовой категории, со всеми требуемыми входными и нагрузочными цепями , и что очень важно это готовый корпус.
Вот такой счетчик был приобретен в электротоварах,

при вскрытии оказалось, что его схема, выполнена на микросхеме ADE7751 Data Sheet (pdf, 424 kB)
но это для реализации такого ваттметра схемных различий нет, можете сравнить Data Sheet (pdf, 432 kB), Схема электрическая счетчика на ADE7755
В авторской статье (Радио 08 2010) описан и получен результат измерения мощности с коэффициентом 4Вт/Гц (не очень удобочитаемые результаты), я сделал проще, заменил кварц 3,58мГц в схеме счетчика , на кварц 18,43 мГц (подобрал из наличия) , и получил , на выходе микросхемы CF выв.22, (без глобальных изменений весовых резисторов) результат 0.1Гц -10Вт что сразу сказывается на результат удобочитаемости на стандартном частотомере.
Далее требуется совмещение этой схемы на ADE7751 с частотомером , требуемый измерения диапазон от 1000 Гц до 0,1 Гц мной был опробован, к этой схеме частотомер на PIC16F84A с журнала Радио, 2002, № 10, автор ШАРЫПОВ. , и частотомер на ATtiny2313 автор акl .

Частотомер от акl подошел как нельзя лучше , хотя реально он несколько уступает частотомеру на PIC16F84A по диапазону измерения начале диапазона с 0.4 Гц против 0,1Гц , но в остальном он гораздо практичнее , радует то, что схема на ATtiny2313 и особенно разрядность 0.000 Гц против 0,0 Гц.
На данный момент схема уже собрана и смонтирована в корпус счетчика (так как, на мой взгляд, схематически прибор правильный, линейность измерения присутствует) предварительно вывел разъём программатора наружу, для дальнейших экспериментов и улучшений
Теперь перехожу к сущности вопроса, почему я на этом форуме.
Вот, например, на данный момент измерение мощности 100 ватной лампочки

, информация выводится так ХХХ.ХХХ, хотелось бы здесь передвинуть точку ХХ.ХХХХ при этом же алгоритме подсчёта измерения ,в таком виде показания будут соответствовать 1:1
Думаю так вот, примерно это должно быть.

Второе, а как вы смотрите на то, чтобы реализовать по выдаваемой частоте и выводить на экран дисплея во второй строке, показания потребляемых ампер, ведь получается всегда примерно так что 100Вт это 0,45А ; 1000Вт это 4,5А, линейность на лицо, ( вроде как ватт идет линейно с ампером) .
К сожалению, я не имею таких знаний, чтобы реализовать это программно, и прошу помощи у более опытных, интересующихся такой математикой.
А я возьмусь испытать это на данной схеме, ведь получается интересный девайс.

Отредактировал название темы 20.01.2012

Вложения

FR2313.rar

схема, исходник, прошивка,частотомера на 2313

(18.83 KiB) Скачиваний: 2117

Последний раз редактировалось Coviraylhik Пт янв 20, 2012 01:12:24, всего редактировалось 2 раз(а).

[GP1]

меня эта тема не очень греет , но попробую переформатировать вывод на экран.

[clawham]

ватты это ток умноженный на неизвестное вам число - напряжение.....померять правильно напряжение это дело ещё то....там тебе и гармоники и среднеквадлратичные и выбросы в киловольт и т.д. и т.п.
а от этого зависит ток...хотя...наверное на входах микрухи есть все эти величины приведенные к её стандарту - просто подцепиться к её выводам АЦПшкой и вперед....по идее никаких проблем....работы программисту аж на 5 минут ну мож больше если там нелинейные зависимости....

БЛИН..СПАСИБИЩЕ ЗА ИДЕЮ....пошел собирать счетчики в РЭСе....и курочить курочить курочить )

[Coviraylhik]

ватты это ток умноженный на неизвестное вам число - напряжение.....померять правильно напряжение это дело ещё то....там тебе и гармоники и среднеквадлратичные и выбросы в киловольт и т.д. и т.п.

clawham вот за это тут голова , может и не болеть, вообще, ведь микросхема , а далее и схема счетчика ( в этом приборе его можно называть датчиком) разработана для промышленого произвоства счетчиков которые так же прошли испытания и сертификацию, не в любительских условиях, Сейчас это соеденение схем счетчика & частотомер =ваттметр, для любительского использования хороший уровень,
и курочить там ничего и не надо.

заменил кварц 3,58мГц в схеме счетчика , на кварц 18,43 мГц (подобрал из наличия) , и получил , на выходе микросхемы CF выв.22, (без глобальных изменений весовых резисторов) результат 0.1Гц -10Вт что сразу сказывается на результат удобочитаемости на стандартном частотомере.

Вообще конечно мощный девайс получился , при данной схеме меряеет от 30 ватт , устойчиво с 40 ватт и до ........ нету у меня столько чайников и утюгов загрузить на полную , сомнений по точности показаний у меня лично нет.
А насчет пяти минут, это тут неточно, я исходник частотомера два дня юзал , в результате дело сдвинулось с 0 в .... минус

[clawham]

1) микруха никак не говорит об измеренном выпрямленном действующем напряжении сети наружу...
ей приходит синусоида из сети и она сама внутри фильтрует и умножает..выдавая наружу ватты
из ваттов мы примерно можем выбить ток ...но не точно и не напряжение...вроде как по даташиту микруха не выводит наружу напругу или ток в виде каких-то стандартизированных данных...

у меня есть доступ к хранилищу списанных счетчиков РЭСа там этих плат завались...буду мучать...
есть идея повешать по такому прибору на каждый тяжелый потребитель энергии и на осветительную сеть отдельно , связать всё чем-то вроде 1-wire или медленным spi и на центральном контроллере проводить логирование анализ и контроль тоесть отключение по расписанию по условиям по аварии и т.д.

тинек 13-тых у меня валом, меги 8а тож штук 20 есть...плат могу раздобыть вагон....они их на улице пол простилали чтоб не подскальзываться....причина списания - вышел гарантийный срок...
единственное чего там нет - штатный счетный механизм...дак а он даром и не нужен!!!в общем идея бомба...как-то я раньше не додумался...

П.С. если у кого-то возникают проблемы с подсчетом периода импульсов то могу накрапать по-быстрому простую программу которая это дело будет вычислять и максимально точно и умноженно на коэффициент и т.д. это не есть пробелма ниразу

[GP1]

Всем кто в теме привет, начал разбирать код, уже нашел место где вывод форматируется, вот только отвлекают постоянно - говорят работу надо работать , но думаю постепенно разберусь

[clawham]

а у Вас есть исходники?
Если не сложно - можете поделиться? Могу помочь с форматированием....

Меня ещё другой вопрос интересует!
чем обусловлена нижняя полка в 30 ватт?
а если мне надо с 5-ти ватт и выше? нужно ещё больший кварц ставить? или это у вашего частотометра нижний предел такой?

[Coviraylhik]

Всем кто в теме привет, начал разбирать код, уже нашел место где вывод форматируется, вот только отвлекают постоянно - говорят работу надо работать , но думаю постепенно разберусь

Да выполнение арифметических операций на ассемблере имеет свои сложности, помоему тут не обойдешся как я сразу думал передвинуть точку, как я думал это делается на LED. Любые улучшения этой прошивки обязательно испробую. Мне этот девайс очень интересен.

..............у меня есть доступ к хранилищу списанных счетчиков РЭСа там этих плат завались................плат могу раздобыть вагон....они их на улице пол простилали чтоб не подскальзываться....причина списания - вышел гарантийный срок...единственное чего там нет - штатный счетный механизм...............

clawham Осторожно с такими официальными заявлениями Я уже составляю список на заказ, и жду посылку по почте, при плодотворном сотрудничестве снаряжаю грузовик.... ШУТКА.

а у Вас есть исходники?Если не сложно - можете поделиться? Могу помочь с форматированием....

Так речь об этом с самого начала и веду, исходник к частотометру ссылка в первом посте

Теперь перехожу к сущности вопроса, почему я на этом форуме.Вот, например, на данный момент измерение мощности 100 ватной лампочки, информация выводится так ХХХ.ХХХ, хотелось бы здесь передвинуть точку ХХ.ХХХХ при этом же алгоритме подсчёта измерения ,в таком виде показания будут соответствовать 1:1Думаю так вот, примерно это должно быть.Второе, а как вы смотрите на то, чтобы реализовать по выдаваемой частоте и выводить на экран дисплея во второй строке, показания потребляемых ампер, ведь получается всегда примерно так что 100Вт это 0,45А ; 1000Вт это 4,5А, линейность на лицо, ( вроде как ватт идет линейно с ампером) .
Вложения: FR2313.rar [18.83 KiB].............

Меня ещё другой вопрос интересует!чем обусловлена нижняя полка в 30 ватт?а если мне надо с 5-ти ватт и выше? нужно ещё больший кварц ставить? или это у вашего частотометра нижний предел такой?

Нет это обусловлено только тем, что я в моём образце остановил свой выбор на частотометре от акl примененая разрядность в его схеме 0,000Гц против других 0,0 Гц (найденых мной в свободном доступе, да и проще вроде уже некуда ) Это получается очень интересная схема частотометра , которая подходит для ватметра. На практике он у меня меряет с 30 ватт , а вполне устойчиво с 40 ватт.
Тут, уже, можно применять любой стандартный частотометр , если он будет производить имерения 0,05Гц значит он и уловит 5 ватт.
В данной схеме повышение номинала кварца уже не катит , с кварцем 25мГц схема ADE7751 уже в стопоре.
Тут есть еще реальный вариант, как получить результат измерения, хоть от О,1 ватт, это изменение стандартного шунта R1 0,00035оМ на свой , и изменение весовых резисторов которые устанавливают порог на выводе 8 микросхемы ADE775х, но что будет с линейностью показаний... тут все зависит от ваших эксперементов.

[clawham]

окей... сколько получается морганий на киловаттчас?
68000 помоему (68000 в час это 113,333 герца....при частоте кварца 16 мегагерц получим 141 176 тиков таймера на 1 киловаттчас...на 10 киловатт получим уже 70000 тиков таймера....помоему точность более чем реальная...)
значит на один ватт получим 68 морганий
неужто так тяжело на сях написать програмку которая будет мерять время между двумя моргами и делать 1/х операцию?
зачем тинька? зачем асемблер?

да на больших частотах это уже не прокатит хотя....это мегаватты должны быть наверное....

написать Вам частотомер? тинька 2313 кварц 8 мегагерц ? помоему ну никакой тут романтики или чудесятины нет...

[Coviraylhik]

Очень будет интересно, на ATtiny2313, кварц 8мГц, тут измеряемая частота требуется от 0,1гЦ до 999 Гц это практически НЧ частота и называть его можно будет нчмометр
Вывод на экран показаний в формате 0.000...999.9 Вт 1.000...999.9кВт
и схему примерно так, какую уже использую .

Вложения

2313hs.GIF

схема

(45.83 KiB) Скачиваний: 2646

[nsl2004]

Нет это обусловлено только тем, что я в моём образце остановил свой выбор на частотометре от акl примененая разрядность в его схеме 0,000Гц против других 0,0 Гц (найденых мной в свободном доступе, да и проще вроде уже некуда ) Это получается очень интересная схема частотометра , которая подходит для ватметра. На практике он у меня меряет с 30 ватт , а вполне устойчиво с 40 ватт.
Тут, уже, можно применять любой стандартный частотометр , если он будет производить имерения 0,05Гц значит он и уловит 5 ватт.
В данной схеме повышение номинала кварца уже не катит , с кварцем 25мГц схема ADE7751 уже в стопоре.
Тут есть еще реальный вариант, как получить результат измерения, хоть от О,1 ватт, это изменение стандартного шунта R1 0,00035оМ на свой , и изменение весовых резисторов которые устанавливают порог на выводе 8 микросхемы ADE775х, но что будет с линейностью показаний... тут все зависит от ваших эксперементов.

Понимаю что теме уже много лет. Но надеюсь кто то заметит. Я так и не понял, можно ли использовать эту схему для измерения мощности от 1-2 Ватт? Если да то в какую сторону надо копать?

[nsl2004]

есть идея повешать по такому прибору на каждый тяжелый потребитель энергии и на осветительную сеть отдельно , связать всё чем-то вроде 1-wire или медленным spi и на центральном контроллере проводить логирование анализ и контроль тоесть отключение по расписанию по условиям по аварии и т.д.

Привет. Вам удалось реализовать эту идею?

[Coviraylhik]

Вот интересно вчера только, человек в личку интересовался, потянет ли измерение чуть ли не до меговата
Сегодня интерес на миливатты.

Я так и не понял, можно ли использовать эту схему для измерения мощности от 1-2 Ватт? Если да то в какую сторону надо копать?

Копать можно в двух направлениях
1) использовав схему практически любой ADE77хх без "глобальной" переделки, но предъявляем "жесткие" требования к частотомеру (допустим его спобность производить измерения от 0,01гЦ)
2) Вариант, это использование стандартного частотомера, но изменяем обвязку микросхемы ADE77хх , например замененив стандартный шунт 0,00035оМ на 0,0035 оМ получим прибавление чувствительности в 10 раз ....., вот здесь описание для нескольких типов ADE77хх, может оказатся весьма кстати
Примерно такие пути , остается выбрать, то, что вам нравится "копать".

[nsl2004]

Вот интересно вчера только, человек в личку интересовался, потянет ли измерение чуть ли не до меговата
Сегодня интерес на миливатты.

Я так и не понял, можно ли использовать эту схему для измерения мощности от 1-2 Ватт? Если да то в какую сторону надо копать?

Копать можно в двух направлениях
1) использовав схему практически любой ADE77хх без "глобальной" переделки, но предъявляем "жесткие" требования к частотомеру (допустим его спобность производить измерения от 0,01гЦ)
2) Вариант, это использование стандартного частотомера, но изменяем обвязку микросхемы ADE77хх , например замененив стандартный шунт 0,00035оМ на 0,0035 оМ получим прибавление чувтвительности в 10 раз ....., вот здесь описание для нескольких типов ADE77хх, может оказатся весьма кстати
Примерно такие пути , остается выбрать, то, что вам нравится "копать".

Спасибо за ответ. В принципе понятно. Т.е физически возможность существует начинать измерение от пары ватт. Т.к я прикинул, диапазон измереий - от 2 Вт до 2500 Вт. Значит на шунте (0.0035Ом) будет выделятся 8-9 Ватт? Я в таких изделиях новичок, поэтому и вопросы наверно такие? Что же шунт из себя представляет?

[clawham]

идею реализовать не проблема...пока что просто жду партии списанных плат с корпусом

в тиньку 2313 на сях не могу утулить вывод информации....сам частотомер занимает всего 20% флеши...остальное - драйвер диспа...и процедуры вывода на него чисел
на данный момент вылезаю за пределы размера флеши тиньки на 3%
впрочем тинька мне вообще не актуальна потому буду делать на меге 8 их у меня валом...

Есть вопрос по поводу расчетув
я правильно понял что 1 импульс в секунду это 10 ватт?
1 импульс в 10 секунд это ватт?
10 импульсов в секунду это киловатт?
10*60*60=
получается что теперь на киловаттчас надо насчитать 3600 импульсов?
или я чтото напутал?

[Coviraylhik]

..... физически возможность существует начинать измерение от пары ватт. Т.к я прикинул, диапазон измереий - от 2 Вт до 2500 Вт. Значит на шунте (0.0035Ом) будет выделятся 8-9 Ватт? Я в таких изделиях новичок, поэтому и вопросы наверно такие? Что же шунт из себя представляет?

Из коментариев других пользователей я понял, что при шунте 0.00035Ом есть такой порог отключения счетчика , для исключения самохода, соответствующий нагрузке 1,7 Вт, или току 8 мА при напряжении 220 В.
Для твоих целей должна подойти стандартная схема счетчика.

впрочем тинька мне вообще не актуальна потому буду делать на меге 8 их у меня валом...

это несколько не радует , у меня наоборот с ATmega напряг.
Теперь по расчетам. В этих расчетах уже сам путаюсь и других запутаю. Прилагаю фото.

Вот, например, на данный момент измерение мощности 100 ватной лампочки,

Значит по факту у меня получается 1Гц это 100 ватт .

Вложения

шунт.jpg

(13.69 KiB) Скачиваний: 26396

[clawham]

Вот сделал на прерывании и счетчике мега 8
100 ватт это один герц...10 герц это киловатт 10 килогерц это мегаватт
от 0.00001 ватта до 1 мегаватта работает уверенно....на одном мегаватте врет на 25 ватт
это издержки прерывания оно имеет конечное время срабатывания...
да...конечно на частотах выше 10 килогерц уже было бы логичнее считать количество импульсов прошедших за секунду...но мне как-то впадлу это делать....1 мегаватт это пипец...таких счетчиков нет... а это частота всего 10 килогерц

тестить ватты и доли ватта у меня не хватило терпения....насколько максимально можно поднять частоту устройства? чем она больше тем проще и быстрее перерисовываться будут данные

Вложения

35_WattMeter.rar

схема в протеусе прошивка исходник и т.д.

(135.54 KiB) Скачиваний: 1438

[clawham]

вообщето в таких схемах шунт - это уже пипец...
если надо токи выше 50 ампер то ставят токовые трансформаторы!!!
1/10 транс или 1/100 на подстанциях стоят....и обычный трифазный счетчик меряет гигаватты...
конечно...увеличивая допустимый ток...мы увеличиваем зону нечувствительности(мертвую зону) которую счетчик просто не видит...но....помоему если счетчик ставится на 10мегаваттную линию 220 вольт...то наверняка ж там 1 ватт никак не может быть....эт будет просто шум в проводах или какая-нить релюшка из того же щитка уже закушает этот ватт аж бигом....как собственно говоря и сам счетчик! он же тоже чтото кушает

[Coviraylhik]

В протеусе я уже заценил, даже очень интересно , фигасебе десятизначные числа, точность показаний получится лабораторная
А что во второй строке ? вычисление ватт в час.
clawham на тини этот проект, не получится?

Последний раз редактировалось Coviraylhik Вт апр 19, 2011 23:07:44, всего редактировалось 3 раз(а).

[clawham]

Вторая строка это подсчитывание количества импульсов(полностью в отдельном потоке аппаратно и независимо хоть до 16 мегагерц!) и пересчет их в киловаттчасы...

я оптимизацией не занимался...
там флоаты...вывод на экран принтф....всего занято 4,8 килобайт флеша....это 60% меги 8-й....как раз место ещё под дневной расход средненедельный расход месячный расход и мгновенный расход со сбросом и запоминанем всех данных в еепром...
ну и интерфейс обмена данными с мастер-контроллером...хотя...хз...этот тож может кондишином управлять темпреатуру держать ... чо контроллеру целому пропадать...
может ещё со временем на изолирующем операционнике сделаю измерение напруги и вычисление тока...

не забывайте что эта точность +- 0,001 для частот до 40 герц потом 0,01 для 80 герц и так далее...в общем чем ближе частота к 8192 килогерцам тем больше погрешность....
на частоте 10 килогерц погрешность +- 40 примерно....там степени двойки играют роль....такты...надо на частотах выше килогерца считать количество импульсов в секунду...а не количество тактов кварца за импульс...
при частоте 100 герц ( 10 киловатт) погрешность составляет +1,500 +-0,125
при частоте 800 герц (80 киловатт) погрешность уже +88,09 +-8,02


дальше не забываем что кварцы уплывают да ещё и как...от частоты от питания от влажности....что в контроллере что в микрухе измерителе....по идее в идеале их надо тактовать от одного источника...мне переписать коэффициент не сложно...но это уже не будет развязки от сети а мне это например очень важно...


Пс - поправил начальное смещение на задержку прерывания...теперь погрешности меньше
100 ватт +- 0,000016
1000 ватт +- 0,0122
10000 ватт +- 0,125
80000 ватт +- 8
16000 ватт +- 16
640000 ватт +- 512 но это всёравно 0.08%

ну и так далее
кстати....а кому может понадобиться мощность менять в 1 ватт? при 200 вольтах это ж всего 5 миллиампер...ток утечки любого кабеля длиннее 2 метров в стенке уже теряет эти 5 миллиампер...ато и больше....он же как конденсатор работает!

Вложения

35_WattMeter2.rar

исправленный
терялись 11 тактов на прерывание

(135.87 KiB) Скачиваний: 1298

Последний раз редактировалось clawham Вт апр 19, 2011 23:36:18, всего редактировалось 2 раз(а).