Цифровой ваттметр. Измерит.акт.мощности Atmega8 & ADE7751

[clawham]

с точки зрения моего ваттметра это вообще не важно ибо там микросхема специализированная и она постоянно ведет наблюдение...ей вообще побоку она просто перемножает и суммирует результат в аккумулятор а при переполнения акумулятора - выдаёт импульс

кстати
меня вот заинтересовал вопрос - поставить 16 мегагерц кварц микруха выдерживает
но...
частота переполнения аккумулятора-то возрастет в 4 раза
например
имеем 6400 имп на киловаттчас следовательно 562 ватта на герц
теперь мы увеличили частоту кварца в 4 раза
получаем 140 ватт на герц
нетрудно посчитать что
при 50 герцах всего-то надо семь киловатт чтобы аккумулятор переполнялся каждый период
интересно как бы себя вела такая схема при 14 киловаттах
тоесть каждый полупериод микруха бы переполнялась....интересно насоклько была бы стабильна частота выхода
правда ток в 63 ампера.....но это впринципе-то реально достичь

[marinkaest]

[Секретный кот]

Возвращаясь к теме.
У меня уже около года в долгом ящике лежит проект ваттметра на ADE7756/Atmega, "для дома для семьи", и как раз сейчас наступило время его воплотить.

ADE7756 была выбрана по нескольким причинам:
1) она доставаема отдельно от счётчиков
2) она в DIP корпусе
3) на ней есть неплохой референсный проект из журнала EPE (правда на PIC )

Вкратце отличия от описанных в этой ветке вариантов:
- используется не принцип частотомера, а прямая работа с измерительной микросхемой по шине I2C
- благодаря вышесказанному есть возможность получения точного значения мощности прямо в цифровом виде из регистров микросхемы
- кроме мощности, можно также получить мгновенные значения напряжения и тока нагрузки (а следовательно, посчитать cos(fi)/КМ, что бывает очень нелишне)
- в качестве бонуса микросхема позволяет оцифровать и получить из неё 1 период напряжения/тока, с частотой около 7 кГц (фактически функция цифрового осциллографа ).

В общем, вот всё это и хотелось бы реализовать. Недостатки следующие: сравнительно сложная калибровка (хотя может на практике она окажется и простой, надо пробовать), самостоятельный монтаж входных цепей (планируется токоизмерительный шунт 0,01 Ом, но можно ставить и токовые трансформаторы и прочее).
Для затравки показываю предварительную схему. Там есть пара ошибок, но в целом представление она даёт.

Воду и газ, конечно, мерять этот прибор не будет, зато свою основную функцию должен выполнять на ура . В общем, если кого такая разработка заинтересует, приглашаю к общению (в этом случае вероятно придётся создать новую тему или перейти в личку).
Завершение первого варианта прибора планируется не позднее конца марта.

[clawham]

интересно ваше обоснование - ЗАЧЕМ надо эта микросхема если итак будет МК будет собственнопальный шунт и это всё дело будет гальванически связано с сетью и иметь вообще невесть что в показаниях....

фишка использования стандартной микрухи с уже готовой и откалиброванной платкой - это полная уверенность что этот прибор будет считать не просто точно а строго так же как и тот счетчик что на денежку считает эти самые киловаттчасы....

если так подумать то можно вообще одним МК обойтись, одним инструментальником и собственно шунтом...всё остальное может запросто делать МК мега 8

так что пока не вижу никакого смысла заниматься этой идеей...

[Секретный кот]

На вопрос ЗАЧЕМ отвечу: микросхема эта специализированная, содержащая все необходимые инструментальники и прочее "в одном флаконе". Оцифровку, перемножение и вычисление среднеквадратичных значений полностью берёт на себя. На меге остаётся сделать только интерфейс пользователя, ведение журналов, связь с компом и прочие рюшечки.
По моим подсчётам мега на 8-20 МГц вообще едва ли справится с этой задачей с нормальной частотой (хотя бы в 5 раз меньшей, чем у ADE, то есть 179 кГц!!!), и это даже без учета необходимости одновременно выводить что-то осмысленное на индикатор, опрашивать кнопки и вести минимальные журналы. Про геморрой с самодельными входными цепями на "инструментальниках" даже не будем (ради экономии 70-100 рублей? которые стоит ADE).

Гальваническая связь с сетью не обязательна, я по-моему внятно написал, что легко можно поставить ТТ и ТН (при этом даже прошивку не придётся переписывать). Просто я в этом не вижу смысла, т.к. в наличии есть хорошие токоизмерительные резисторы, а результат будет тот же, но намного дешевле и компактнее. И будет не "невесть что в показаниях", как при измерении частот с непонятной точностью, а прямые данные измерения, без дополнительных погрешностей. К тому же есть возможность измерения реактивной мощности/КМ, что в варианте с частотомером принципиально невозможно. А мне, например, это нужно (вы в курсе, сколько стоит готовый измеритель cos(fi)?)

Кстати, на "готовой и откалиброванной" платке из счётчика откалибрована собственно только сама микруха – мне лично не в лом это и самостоятельно сделать (вместо гемора с калибровкой частотомера, которая как раз ставит общую точность под большой вопрос)

[clawham]

дааа блиннн...конечно...хороший аргумент.....косинус фи....мерять-то....или вот например что там ещё? а...калибровка частотомера? а он нужен???? то сугубо показометр....накопительные счетчики ведуться по кол-ву импульсов а оно жесткое для готового счетчика - 6400 наример на киловаттчас...
если уж на то пошло то....я же говорил....мне даже в условиях жесткой экономии памяти ну вообще не проблема присоединиться к входам той же 7751 и используя её вхдные цепи откалиброванные на заводе - для заммеров мгновенных напруги и тока...это ж не то что не проблема - а вообще плёвое дело...счетчик я рассматриваю как прецизионный прибор 6400 импульсов которого всегда и при любых обстоятельствах мне обойдутся в 38 копеек....всё...остальное меня лично не интересует...а начнут тариф разделять по косинусу фи? ну тогда и появятся такие счетчики...

а вообще...тот же кос фи занимает для меги с внешним усилком и шунтом - всего 8% флешки!!!! и на 16-ти мегагерцах - ну вот вообще парралельно что оно идёт в прерываниях непрерывно - мега сохраняет полную функциональность по работе с флоатами и 20-agc перерисовки экрана при прерываниях до 40 килогерц....так что....эмм....в чем собственно самоцель использования АДЕшки?
ну вот просто мне интересно...зачем она мне....мучения с шунтами входными делителями калибровкой развязкой(токовые трансы - лучше не говорите про них я уже нае..лся с РЭСом...) когда есть за бутылку 10-ток откалиброванных в лаборатории РЭСа платки с шунтиком 0.001 омм на проводочках и с полной оптоизоляцией...своим питанием конденсаторным и прочими прелестями....

[Секретный кот]

а...калибровка частотомера? а он нужен???? то сугубо показометр....

Ну если временные интервалы отсчитывать в лаптях, то наверно ничего и не нужно

накопительные счетчики ведуться по кол-ву импульсов а оно жесткое для готового счетчика - 6400 наример на киловаттчас...

Для ваттметра нам нужно количество импульсов в единицу времени, не так ли? Вот в точность его измерения всё и упирается.
А ещё представляю, сколько придётся подождать, чтобы хоть сколько-нибудь с приемлемой точностью померить нагрузку где-нить в 0,3-0,5 ватта

мне даже в условиях жесткой экономии памяти ну вообще не проблема присоединиться к входам той же 7751 и используя её вхдные цепи откалиброванные на заводе - для заммеров мгновенных напруги и тока...это ж не то что не проблема - а вообще плёвое дело...

Ну так и сделали бы, глядишь и считать импульсы не понадобилось бы

а начнут тариф разделять по косинусу фи? ну тогда и появятся такие счетчики...

При чём тут счётчики вообще? Тема посвящена измерительному прибору активной мощности (а я делаю прибор с расширенным функционалом). Я думаю, кому нужен тупо счётчик – пойдёт и купит его, чем вообще что-то паять и ваять.

мега сохраняет полную функциональность по работе с флоатами и 20-agc перерисовки экрана при прерываниях до 40 килогерц.... так что....эмм....в чем собственно самоцель использования АДЕшки?

Ага, только сколько там тактов нужно на одно преобразование ADC?... А ещё ничего, что напругу и ток надо оцифровывать одновременно (иначе смысла нет никакого)? И посмотрю я, как мега потянет полную частоту 894 кГц (с которой цифрует ADEшка)

ну вот просто мне интересно...зачем она мне....

Да я вообще-то лично вас не уговариваю. Не нужна, смело проходите мимо А кому другому вдруг да пригодится.
Если кому влом самому спаять за вечер полторы детали на платке 6х8, то действительно лучше и не браться

когда есть за бутылку 10-ток откалиброванных в лаборатории РЭСа платки с шунтиком 0.001 омм на проводочках и с полной оптоизоляцией...

Дорогие у вас видать бутылки, ибо у нас такого нету.

[clawham]

позвоните в РЭС и спросите калибровщиков....дальше 10 минут разговора и вы получаете 10 готовых калиброваных рабочих платок просто так

смысл моего прибора - учитывать показывать и расчитывать денежку

он это делает
...а да...паралельно показывает мгновенную мощность расчитанную на основе длительности импульса адешки....её импульс зависит от точности её кварца, мою мегу впринципе-то никто не запрещает тактовать ещё одним таким же кварцем...или вообще от того же кварца что и АДЕшка...тогда никакие калибровки частотомера вообще не нужны....мне кстати хватает калибровки на основе алгоритма - сколько насчитал высокочавстотный счетчик нарпямую тактуемый от системной частоты пока часовой счетчик досчитает до 32768 - тоесть мы и получим частоту в герцах высокочастотного кварца....я их и паяльником грел и что только не делал....даже обычные керамические резонаторы не сильно-то и уплывали +-100 герц на 16-ти мегагерцах....
а часовой кварц выбирался из часов которые за год никуда не ушли по сравнению с телевизором и прочими источниками точного времени....

вот и вся калибровка...

дальше...мощность 0.5 ватт?
0,5/220=2,7 миллиампер в среднем(рмс)
на токовом шунте 0,001 омм при этом токе будет напряжение 2,27 *10(-6) вольт....
даж и не знаю какая должна быть АЦПшка...и это РМС...а ещё ж надо синус впринципе то увидеть...

например бытовой счетчик на 6400 импульсов не видит нагрузки в 10 ватт
такой же счетчик на 1200 импульсов не видит нагрузки в 30 ватт...вообще....не считает а лампочка показывает ноль

мечты о 0.5 ваттах - это ерунда...тут надо переключить диапазон и использовать усиление дополнительное....

такие мелочи просто так не даются...

дальше частота 180 ksps ? для меги это неподъёмно - разговора нет... там максимум 15 так чтол разговора об этом не ведется
НО...а что мега да мега - в любом арме за 9 грн - уже два ацп по 1 MSPS да и разрешение 16
вот тут то и появляется интерес
киловаттчасы считает платка счетчика с калиброванными каналами тока и напряжения а арм с одной микрухой INФ2126(сдвоенный инструментальник) сенсит собственно ток и напругу...для баловства - кос фи и осцилограмма

чес слово не вижу практического применения этого....чтото сколько ни занимался всем этим...кос фи понадобился один раз - когда упс не тянула и быстро акум жрала...но тут...осцил и резюк 0.1 омм всё решили и эт всяко на порядок было круче любого самоделкиного...


да...микруха заманчива....довольно....не спорю...но .... счетчиков с её участием я пока не встречал!
а без этого она не нужна...

[clawham]

кстати - походу 7756 почти совместима с 7751....по ногам и входным сигналам....можно было бы и заняться пересадкой или сделать типа переходника...а спи развязать 3-мя оптопарами...вроде можно...

[Секретный кот]

Ну я в теории тоже не возражал бы против готовой платы, но пока это не получается. С РЭСом контактов никаких нет, да и нет у них таких счётчиков на выброс, они их только начали внедрять. А покупать готовый счётчик за >100$ для экспериментов – денег жалко. У меня вся затея пока укладывается в 20$ (с шунтом, индикатором, ADEшкой и мегой).

Шунт у меня кстати не 0,001, а 0,01 Ом. Могу поставить даже 0,1 Ом, но при этом ограничивается максимальная измеряемая мощность (около 2 кВт). А мне нужно хотя бы до 10 чтобы мерил.

По поводу точности. В самом чувствительном режиме минимально различимый ADEшкой входной сигнал составляет (0,25/16)/262144 = 0,6x10(-7)В, т.е. при шунте 0,01 Ом это соответствует мощности 0,006 мВт. Даже в самом тупом режиме чутьё будет 0,25/262144 = 0,9x10(-6)В, т.е. минимальная мощность 0,09 мВт. Так что не знаю, что мешает промышленным счётчикам учитывать меньше 10-30 ватт, никогда такого не видел. У меня в хозяйстве установлен один счётчик с ваттметром, так он показывает и 0,5, и 1, и 10 ватт в лучшем виде. Наоборот, видел, как счётчики крутятся даже при полном отсутствии нагрузки, т.е. от своего собственного потребления (на электронном счётчике без нагрузки набегает что-то около 1-2 кВтч в год).

По поводу похожести на ADE7751: ну естественно, ADE7750...7759 – это же одно семейство, с небольшими различиями в возможностях. 7751 например не умеет выдавать мгновенные значения U и I

Ну и в заключение моя конкретная цель, чтоб было понятно. Я работаю с различными схемами включения газоразрядных источников света ("лампочек"), раньше всё ограничивалось простыми дросселями и конденсаторами, а сейчас всё чаще попадаются так называемые электронные балласты, которые приходится тестировать, чтобы понять их качество. Так вот, один из важных параметров электронного балласта – это как раз коэффициент мощности (КМ), причём его нельзя определить по сдвигу осциллограмм U и I из-за нелинейности тока. Производители, особенно кЕтайские, в последнее время повадились сильно брехать как насчёт собственной потребляемой мощности этих балластов, так и об их КМ. Например, пишут <1W и 0,92, а на деле оказывается 4-6W и 0,6. Вот чтобы иметь возможность это б/м точно прикинуть, и нужен прибор, меряющий мощность наравне с КМ.

Считать стоимость энергии в данном случае неактуально, тем более что для этого у меня есть специальный стенд с отдельным эл-мех. счётчиком, на котором через какое-то время всё и так понятно. Цифровая осциллограмма тока мне тоже нужна не сильно, но может понадобиться в дальнейшем. Для этого у девайса будет дополнительная flash-память и последовательный интерфейс связи с компом. Но это всё не главное, для начала нужно будет "завести" и откалибровать ADE'шку. Как я уже говорил, есть пример проекта на ADE7756 и PIC, где я подсмотрел схемотехнику, но ни исходников, ни алгоритма программы там нет. Так что буду делать сам, с нуля по ДШ.

В общем, постановку задачи вроде как описАл, как будет чем полезным поделиться, отпишусь

[clawham]

по поводу балластов....ну тут вы не правы....

у них не косинус фи сдвинут...нет...у них ток пикообразный треугольный...ибо неб предкомпенсационного дросселя перед диодны мостом...

другое дело что вы и будете мерять типа угол....когда напряжение в сети не достигнет напруги конденсатора за диодным мостом...
так что тут косинус фи - просто суперобманчивое дело....нет там реактивности нагрузки....только неправильная форма тока....пикообразная...
почитайте темы про УПСки с чистым синусом и их несовместимость с системами APFC ... там есть много теории об косинусе фи , примеры осцилограмм...а по сути ваши балласты это тот же импульсный источник...и проблема не в косинусе фи(смещению фазы тока и напряжения) а на самом деле в форме тока потребления...диоды работают в ударном режиме....ударяясь по верхушкам синуса в кондер...мгновенно его заряжая до верха синуса и...до следующего верха тока нет...напруга меньше напруги на кандере...(ну кроме когда кондер высох или суперсэкономлен и баласту приходится каждый раз перезапускаться 100 раз в секунду изза проседания

у меня 4киловаттаня упса стоит...аккумы 80 вольт 280 амперчасов...
онлайнупс...
я на этих измерениях собаку съел...уж извините...

лучше б кто подсказал какие у меги 103-й есть секреты...ибо ... я уже неделю бьюсь...и всё почти об стенку

[Секретный кот]

по поводу балластов....ну тут вы не правы....

у них не косинус фи сдвинут...нет...у них ток пикообразный треугольный...ибо неб предкомпенсационного дросселя перед диодны мостом...

Я как бы немного в курсе . И как раз поэтому мне нужен не косинус фи, а коэффициент мощности (КМ) – то есть совсем другое. ADEшка как раз и позволяет его корректно померить при любой форме тока.

другое дело что вы и будете мерять типа угол....когда напряжение в сети не достигнет напруги конденсатора за диодным мостом...

Угол мне как раз не нужен. Померять его можно было бы и двухлучевым осцилом... но повторюсь, мне нужен не классический cos(fi), а КМ. Чтобы его определить, нужны как раз TrueRMS амперметр и ваттметр. А ADE – это оба этих приборов (плюс вольтметр) в одном флаконе.

я на этих измерениях собаку съел...уж извините...

Аналогично

[clawham]

кстати....вчера узнавал....готовый счетчик на 7751 с шунтом и токовым трансом на нулевой шине , откалиброванный РЭСом местным с сертификатом....6400 импульсов....стоит ВСЕГО 120 ГРН!!! ну..в особо зажравшихся конторах - 180...в обычных єлектротоварах....

а есть за 280 - 3фазный тоесть там три счетчика 7751-х калиброванных и три шунта....и ещё - 6 оптронов ещё одна оптоизолированная схема питания основного контроллера(какойнить холтек) ну и корпус

так что тут о 100$ никак речи не идёт...мне бы такая цена вполне была бы ...

кстати...мож вам отправить почтой пару счетчиков 7751 где кроме всего прочего ещё и LCD экранчик есть...у меня их в прямом смысле слова - МЕШОК

[Секретный кот]

Спасибо... НО: тут выяснилось, что 7751 не подходит принципиально. У неё вообще нет цифрового вывода чего-либо, только частотный выход. Так что кроме частотомера к ней что-то приделать действительно нереально, и точность повысить – тоже.
Для точных измерений подойдут только микрухи 7753, 7754, 7756, 7759. Самый лучший вариант – первые две, но их достать сложно. Поэтому остановлюсь на уже купленной 7756, если что её можно будет потом заменить.

[clawham]

эт я к тому что можно купить корпус + шунт + ТТ + плату с питанием, калибровкой, разводкой, зеленкой и т.д.
а ваша микра один-в-один подходит!!! ноги входов и питания совпадают...если я правильно понял
перепаиваем и вуаля...

[tctf2006]

Сломался прибор, больше не показывает мощность, остальное все работает(меню и т.п.)

В чем может быть причина: в диодах или вход МК сгорел?

[C@at]

tctf2006 Диагностировать что перестало работать не сложно, подай какую нибудь частоту на вход МК , диоды 1n4148 можеш тоже отключить (хотя я не могу представить что с ними может случится...) .Заработало? значит дело не в МК, незаработало , тогда МК ... перепрошей подставь другой МК , если в ДИП корпусе....

[clawham]

ну позамыкай просто пинцетом ногу прерывания на землю или на +5 питания проца - если на экране мощность начнет бегать то всё дело в отпопаре или счетчике

ещё вариант - посмотри в менюшке настройки - коэффициенты

[tctf2006]

Оказалось дело вот в чем. При детальном просмотре настроек обнаружил, что частота кварца установлена нулевая , при установку же 16 000 000 Гц все работает нормально. Однако даже если "сохраняешь настройки" после отключения питания и включения вновь опять частота нулевая и все другие параметры остаются не сохраненными. С чем это может быть связано? раньше такого не было , даже при откл. питания.

[clawham]

если есть возможность - слей дампы флеш и еепром и выложи здесь...я посмотрю