Измеритель активной мощности , многоканальный счетчик - ваттметр МК ATmega8.

Автор: с2. Опубликовано в Измерения

Измеритель активной потребляемой электрической мощности с высокой точностью, на основе специализированной микросхемы ADE775x, применяемой в современных электросчетчиках. 

На основе ADE775x и плюс несложная схема на  ATmega8,  возможно создание прибора   измеряющего активную потребляемую мощность, а также учет потреблённых киловатт часов от сети 220 вольт.

 

Автор программы  clawham.

 

Для этого  нужно собрать несложную схему на МК ATmega8, в виде отдельной приставки к бытовому электрическому счётчику или встроить эту схемку внутрь корпуса счетчика.

(ВНИМАНИЕ ! прикрутить не к действующему прибору учета, а как отдельное устройство, после запломбированого прибора учета)

Все нужные файлы , для сборки такого прибора есть в этой статье.

Измеритель активной мощности , многоканальный счетчик - ваттметр МК ATmega8. 

Теперь всё по порядку, чтобы сэкономить трудозатраты на изготовление измерителя мощности, лучше купить готовый электросчетчик минимальной ценовой категории, со всеми требуемыми входными и нагрузочными цепями , и что очень важно это готовый корпус счетчика.

Вот такой счетчик был приобретен в электротоварах,

Счетчик для ваттметра

взамен штатного счетного механизма встраивается ЖК дисплей вместе с платой ваттметра.

прибор в сборе

Измеритель активной мощности , многоканальный счетчик - ваттметр МК ATmega8.
Автор прошивки  clawham , он разработал программу для универсального многоканального счетчика - ваттметра (он же измеритель активной мощности), на распространенном МК ATmega8 , с индикатором 16х2 , схема универсально может подстраиваться под схему любого электронного счетчика (проверено на счетчиках которые имеют в своём составе микросхему ADE775х у которых колич. импульсов 1600 на один кВт/ч и 6400имп на один кВт/ч) замер активной мощности происходит с 0,1 ватт , максимум измерения зависит от параметров используемого счетчика, шаг измерения 0,1 ватт.
Здесь приводится описание работы и вывода показаний для дисплея 16х2 .

Описание меню.
1) " Выбор № персонального" счета кВт/ч с фиксацией времени периода активности ячейки
2) "Просмотр персонального" счета кВт/ч, 20 ячеек ( та которая выводится в первой строке, при нажатии кнопок"вправо/enter" обнуляется.)
3) "Сброс общего" (тотального) кВт/ч, (на персональные счета не влияет)
4) "Сброс текущего" счета кВт/ч, (в EEPROM не сохраняется)
5) >>НАСТРОЙКИ<<
5.1) "Частота кварца" настройка коррекции тактов кварцевого резонатора ATmega8 на 1 секунду (влияет только на расчет ватт)
5.2) "Ватт на герц" установка кол-ва ватт на 1 герц
5.3) "Импульс на кВт/ч" это количество импульсов со счетчика на 1 кВт/ч ( доп. выводится калькулятор соотношения импульсов счетчика на ватт на герц )
5.4) "Тактов в секунду" внутренняя переменная внутренних часов на выводе PB1 она выдаёт импульс 0.5Гц , если часы спешат - число надо увеличивать, если отстаёт - число надо уменьшать.
5.5) "Калькулятор стоимости" Предварительно обсчитывается стоимость энергопотребления нагрузки за месяц и год.
Цена указывается в копейках для экрана двухстрочного и в гривнах для прошивки под 4 строки
5.6) "Сигнал превышения порога мощности " настраивается на любое потребление от ватта до максимальных киловатт , сигнал выводится на порт РС0 , в виде  логической 1 .
5.7) <Вост. умолчания> восстановить настройки умолчания.
5.8) <Сохранить настройки> - пока вы не нажали этот пункт - всё действует только до выключения.
Сохраняются в EEPROM такие данные;
а) общие настройки,
б) тотальные показания (общая сумма всех счетчиков) с фиксацией и отображением часов, периода работы активного состояния ваттметра.
в) 20 персональных ячеек показаний кВт, с фиксацией и отображением часов, периода работы активного состояния отображаемой ячейки
Для тотальных и персональных данных за сохранение в память при обесточке схемы, отвечает вывод INT 0 он подсоединен через резисторный делитель, который подсоединен 2кОм на землю и 4.7кОм на + 12 V питания кренки.

Визуальная навигация по меню ваттметра.



  Фьюзы    многоканального счетчика - ваттметра для PonyProg

FISE для ваттметра 

Прошивка 16х2 _Wattmetr.rar

Ваттметр в  Proteus.  

Архив ваттметра – счетчика для сборки.                  

Варианты применения ваттметра счётчика разнообразны , например, если использовать как переносной прибор можно измерять диагностировать конкретную нагрузку (возможности широки, от светодиодного светильника до сварочного аппарата) и получать такие данные; потребляемую мощность наблюдать визуально, а потреблённая мощность в кВт/ч. будет запоминаться в персональной ячейки для каждой нагрузки.
Если счетчик - ваттметр использовать стационарно, то здесь возможно так же наблюдать визуально потребляемую мощность всего жилого или производственного помещения, и можно вести статистику потребляемой мощности в кВт/ч. ежедневную или помесячную с поочерёдной записью данных кВт/часов в персональные ячейки.
Использовав специфику схемы ( например щитовая находится в отдаленном месте) саму схему ваттметра можно вывести в удобное место для обзора , используя обыкновенный слаботочный двухжильный провод типа «лапша».

Более того, благодаря тому что автор придумал такое универсальное меню в этом ваттметре , возможность подстроится под любой счетчик, можно использовать электросчётчик установленный местными электросетями, снимая информацию о потребляемой мощности с мигающего светодиода , фотоприёмником, и так же наблюдать визуально потребляемую мощность на ЖКИ дисплее и вести статистику потребляемой мощности в кВт/ч. ежедневную или помесячную.

 

Обсуждение темы ваттметра на радиокоте.

 

Далее информация и файлы которые имеют некоторое отношение к работе   ваттметра счётчика.  

Аналоговое преобразование в цифровую частоту происходит с помощью микросхемы ADE7755 или   ADE7751  , это специальная микросхемы серии   ADE775х   для применения в электронных счетчиках, применение происходит  в промышленных масштабах  (  24-выводной корпус SSOP (RS-24))

Микросхема ADE775x - высокоточная ИС, предназначенная для простых, электронных счетчиков потребления электрической энергии. Технические характеристики этой ИС превосходят требования по точности IEC1036.



Особенности микросхемы ADE7755

Высокая точность; поддерживает стандарт 50 Гц/60 Гц I ЕС 687/1036. Ошибка менее 0,1% при динамическом диапазоне 500:1 ИС ADE7755 выдает значение средней активной мощности на частотных выходах F1 и F2. Высокочастотный выход CF предназначен для калибровки и выдает значение мгновенной активной мощности. Совместимость по выводам с микросхемой AD7755 с синхронными выходами CF и F1/F2. Логический выход REVP можно использовать для индикации возможного неправильного подключения к сети (отрицательной мощности). Прямое управление электромеханическими счетными механизмами и двухфазными шаговыми двигателями (выходы F1 и F2). Усилитель с программируемым коэффициентом усиления в канале измерения тока, позволяет использовать шунт, с малой величиной сопротивления. Собственные встроенные АЦП и цифровой сигнальный процессор обеспечивают высокую точность в широком диапазоне условий и долговременную стабильность. Встроенный контроль напряжения источника питания. Встроенная защита от самохода счетчика (имеется порог мощности нагрузки, начиная с которого счетчик работает). Встроенный источник опорного напряжения 2,5 В+8% (типичный дрейф составляет 30-10-6/°С) с возможностью подключения внешнего источника опорного напряжения Один источник питания 5 В, низкая потребляемая мощность (типичное значение 15 мВт). Недорогая КМОП технология.



Многие отечественные производители электронных счетчиков расходуемой электроэнергии применяют этот зарубежный аналог- специализированную микросхему ADE775x , для питания которой достаточен простой стабилизированный однополярный блок питания.


ADE7755: Интегральная Микросхема счетчика электроэнергии с импульсным выходом Data Sheet (pdf, 1221 kB)
Электросхема счетчика.

Схема простого однофазного счетчика электроэнергии на основе ADE7755



Счетчик электроэнергии на микросхеме ADE7755 (pdf, 463 kB)


Проектирование однофазного многофункционального счетчика энергопотребления на основе

микросхем семейства ADE71xx/ADE75xx Application Note (pdf, 4163 kB)

Небольшое видео , сварочный аппарат подключен через ваттметр.