Счетчик электричества.

Здравствуйте. Хочется сделать счетчик электричества, чтоб на компьютере можно-было следить за потреблением девайса. Погуглив немного наткнулся на один Application note от Атмел, Но возникли некие проблемы с трансформатором тока, его просто негде такого как в доке написано нету, собственно надо найти альтернативу, поискав нашел кое-какие решения:
трансформатор 1
трансформатор 2
но потом подумал возможно ли заменить трансформатор вот таким сенсором

хотел-бы знать мнение знающих какой сенсор лучше использовать, основное требование такое, чем меньше токи можно регистрировать тем лучше.

заранее всем спасибо!
  • 0
  • 03 сентября 2011, 23:11
  • Rett

Комментарии (41)

RSS свернуть / развернуть
А какой ток нужно измерять — постоянный или переменный, и в каком диапазоне?
0
  • avatar
  • mzw
  • 03 сентября 2011, 23:37
счетчик электричества — т.е переменный, номинальный до 20А. (но некто не исключает короткое замыкание но на это будет стоять автомат 16А).
0
Тогда, я думаю, предложенный сенсор подойдет — он до 50 А. На его выходе будет переменное напряжение, по форме совпадающее с формой тока.
0
  • avatar
  • mzw
  • 04 сентября 2011, 00:13
Кстати, измерение мощности — это — часто часто оцифровывать ток и напряжение, перемножить эти значения со знаком (получатся мгновенные мощности) и усреднить за 1 секунду.
0
  • avatar
  • mzw
  • 04 сентября 2011, 00:20
Изучал я эту тему, но не углубленно. В любом случае чем выше ток тем больше шаг измерения. Можно накидать комбинированную схему с двумя датчиками, один для больших токов, другой для малых, но с большой точностью.
Склоняюсь к датчикам холла фирмы алегро.
Прикупил себе ACS754LCB-050. Максимальный ток 50A. На выходе дает 40 милливольт на ампер нагрузки. 5вольт/0.040=125 точек измерений. А теперь разделим 50A/125=0.4A т.е. при напряжении 220вольт, точность будет 0.4*220=88ватт. Лампочка в 60 ватт даст показания 88. И это без учета точности АЦП, хотя 125 точек это 4 бита.
0
А вот теперь не понял — разве датчик дискретный?
40 мВ/А — это ведь крутизна преобразования. Лампочка 60 Вт даст амплитуду тока 380 мА, что даст на выходе датчика амплитуду сигнала 15 мВ. Ну и отлично.
0
  • avatar
  • mzw
  • 04 сентября 2011, 00:26
Почитай датащит. Чувствительность 40 милливольт на ампер. Линейность зависимости I нагрузки и Vout = +-1.5%
0
Хотя… блин, надо проверить))) Завтра прикручу.
0
Как-то странно считаешь. Вроде получается точность АЦП 5/1024=5мВ, имея 40мВ/А получаем точность 0.125А. 27,5 ватт. Разве нет?
И 50А многовато. Нужно будет либо, как в аппноте Атмела, делать несколько ступений чувствительности, либо брать датчик на 20А или даже 5А. Или брать этот, но за счет потери в диапазоне увеличивать чувствительность.
0
  • avatar
  • ACE
  • 04 сентября 2011, 00:31
Да, вы с mzw правы, я перечитал и глянул структурную схему датчика.
0
Это да — если использовать всю шкалу 50 А. Только получить такой диапазон измерений — в 1000 раз — это очень и очень тяжело. Точность будет — никакая. Нужно переключать диапазоны измерения тока хотя бы включением встроенного в AVR усилителя.
0
  • avatar
  • mzw
  • 04 сентября 2011, 00:41
Нужно переключать диапазоны измерения тока хотя бы включением встроенного в AVR усилителя.
Вот и я думал над таким вариантом. Просто еще руки не дошли, датчик в ящичке лежит, ждет.
0
Датчик на 50А, чувствительность 40мВ/А… получается максимальное выходное напряжение 50*0,04=2В.
Благополучно в МК можно использовать опору не 5В, а встроенные 2,56В. и математика упростится, 2,56/1024=2,5мВ и минимальная регистрируемая мощность снизится.
+1
Тогда получается что минимальный ток который можно снять будет 62,5мА?
0
Выходит, что так. На самом деле току 62,5мА будет соответствовать младшая единица АЦП, как известно есть у AVR погрешность в несколько младших единиц, но это все равно будет лучше, чем при максимальном входном сигнале 2В использовать опору в 5В.
0
Только стабильность внутренней опоры не ахти. Я бы внешний ион воткнул
0
С другой стороны когда говорят про «5В АЦП», то в 99% имеют ввиду подключение вывода AVCC к VCC… и хорошо если через дроссель и сопутствующие рекомендации производителя.
А так да, от необходимой точности и опорник выбирать.
0
получается максимальное выходное напряжение 50*0,04=2В
Не получается.
При 50А будет либо 0.5В, либо 4.5В (40мВ/А и 5В Vcc) в зависимости от направления тока.
0
Аргументируйте?

В свою пользу привожу данные из DS:
Bidirectional 0 A Output — VOUT(QBI) — VCC/2 (таблица на стр.4)

Таким образом при напряжении питания 5В и двуполярном токе через датчик при нуле тока напряжение на выходе будет 2.5В, при +50А=4.5В (2,5+50*0,04), и при -50А=0.5В (2,5-50*0,04).

После датчика ставим ОУ и вся эта гулянка легко превращается в диапазон 0...2В, которые и подаем на МК.
0
Что тут аргументировать? Так я и написал относительно выхода датчика, не с потолка же взял цифры 0.5В и 4.5В.
легко превращается в диапазон 0...2В
Если используем ОУ, то какая причина неиспользования ~20% диапазона АЦП?
0
Пожалуйста, можете опору сделать 2В и использовать 100% диапазона, или привести диапазон к интервалу 0-2,56В… как угодно можно.
При диапазоне 0-2В коэффициент зависимости так и остается 40мВ/А, меняете диапазон — меняете коэффициент, математика меняется, особых сложностей нет в общем-то.
0
Тоже обдумывал такую тему. Вот некоторые мысли.
Если нужен результат — проще использовать готовый электросчетчик с цифровым интерфейсом. Я для такой цели (и по работе, и дома) использую Меркурий 230. Трехфазный счетчик, можно использовать и на одной фазе. Меряет напряжение, ток, активную/реактивную мощность, косинус фи, углы между фазами, ну и потребленную электроэнергию до 4 тарифов. Минимальный ток не проверял, но зарядник для мобилы ловит уверенно. Можно подключать как напрямую (кажется до 5А по фазе), либо через трансформатор тока. Данные на комп скидываются по RS-485 или блютузу (не во всех моделях). Протокол открытый, я свой софт писал. Минусов пожалуй только два: габариты и цена ~4500р. Хотя, я бы сказал что это как раз не дорого.
Если делать самому, то использовать датчик от Allegro — вполне привлекательная мысль. Я даже прикупил его, но пока не испытывал. У меня тут затык получается в том, что ток этим датчиком измерить не проблема (только желательно иметь АЦП пошустрее). Сложнее измерить напряжение. Если измерять без гальванической изоляции, то проблема потом передать данные на комп. В общем и это не проблема, если не нужно на комп гнать осциллограмму напряжения (а в некоторых случаях хотелось бы), можно, к примеру, воткнуть оптопары перед FT232, которая питается от USB. Если же делать передачу по RS-485, как в Меркурии, нужно иметь два гальванически изолированных БП на питание измерительной и интерфейсной части. В итоге получается не такая уж и простая схема, проще использовать готовый счетчик.
Кстати, ещё вариант, вполне пригодный для дома, использовать токовый шунт. Дёшево и довольно просто. Минус — будет небольшая потеря электроэнергии на нагрев.
0
  • avatar
  • ACE
  • 04 сентября 2011, 00:24
для клиента собирал следующее:
обычный квартирный счетчик, у нас тут такие поставщик электроэнергии ставит — они по сети скидывают показания раз в месяц и счета приходят в конверте. Почти весь город уже на таких. Что за модель -хз.
Но у счетчика под пломбой есть выход с обычной оптопарой — дает 1200-3000 замыканий на 1 квт/ч (в зависимости от модели). Можно считать количество импульсов за 1 секунду и пересчитывать в потребление.
На передней панели, рядом с цифрами этот выход продублирован светодиодом — я наклеил поверх на двухсторонний скотч фотодиод, подключил тиньку, тиньку на FT232 и в комп. Тинька просто считает импульсы и отправляет в комп — раз в минуту, раз в 10 секунд или раз в секунду, в зависимости от частоты импульсов — так регулируется точность подсчета при разных нагрузках. Дальше разбирался программист заказчика — они используют для статистики и балансировки потребления. Говорят, что за месяц погрешность меньше 1 процента выходит и вызвана скорее всего разницей во времени снятия показаний нами и автоматикой поставщика энергии.
Недавно высказали желание заказать ещё десяток таких «съёмников», неспешно обговариваем детали — если они перестроят чутка электросеть, сделаю один девайс на все счетчики и подключимся нормально к выходам под пломбой.

Насколько я понимаю работу системы — минимальный порог тут зависит от чувствительности самого счетчика и очень низкое потребление означает лишь то, что посчитать его получится только за длинный срок — высчитать паузу между импульсами. Если потребителем служит зарядка телефона — ждать импульса устаешь.
0
  • avatar
  • ZPS
  • 04 сентября 2011, 01:06
Фотодиод — это классно. Запомню.
0
  • avatar
  • mzw
  • 04 сентября 2011, 01:10
А что касается трансформатора тока — берешь ферритовое кольцо, мотаешь на него сотню витков провода (вторичная обмотка) и пропускаешь через середину толстый провод первичной обмотки (может быть даже сделать один виток). Потом калибруешь (измеряешь напряжение на вторичной обмотке при известном токе в первичной — например, с включенной лампочкой) — и используешь. Если напряжение мало (велико) — изменяешь количество витков вторичной обмотки.
0
  • avatar
  • mzw
  • 04 сентября 2011, 00:32
0
  • avatar
  • mzw
  • 04 сентября 2011, 00:50
Спасибо за информацию, но я склоняюсь к готовому варианту да и цена смешная 2.89$ (конечно + налог) и данные неплохие 110mV/Amp.
0
Вторичка ДОЛЖНА быть замкнута низкоомным резистором.
0
ребятки да что вы паритесь -то если надо считать электроэнергию квартиры-дома-мотора-нагревателя-кондиционера и т.д. есть проверенный метод
идёте в РЭС находите мастеров по поверке и просите у них платки на АДЕ7751 7755… с шунтом и токовым трансом желательно

я за бутылку получил их около 10-ка
тут же просиш их поверить — они за вторую бутылку их всех поверяют

у платов моргает светик
6400 морганий = 1 киловаттчас
в результате получаем 521 ватт при частоте 1 герц
и делаем частотомер
я сделал прикольное навороченное устройство чатсотомер для вот таких вот счетчиков(есть ещё с таким же выходом водосчетчики — я сам обычный водомер можернизировал задолжго до статьи на этом сайте + в машину на спидометр/одометр он подходить + тахометром за милую душу работает
в общем
radiokot.ru/forum/viewtopic.php?f=20&t=46464&p=949529#p949529
вот тема с моими наработками
проц мега 8 экран любой 16х2 20х2 16х4 20х4 44780 совмесимый И ВСЁ… больше ничего не надо залили еепром и прошивку зашли в менюхи настройки повыставляли тактовую и константы счетчика(бывают и 3200 1600 имп на киловаттчас — там везде подсказки и калькуляторы) и вуаля… а ещё есть выход превышения заданной с менюхи мощности — типа сиренки если кушаеш больше 30 ампер

помоему супер… кстати… он ещё считает среднемесячное потребление энергии и умножает на тариф(правда пока один) и показываеть сколько денёг скушаеть данная нагрузка в текущем режиме работы за месяц!
берите… пользуйтесь…
0
Есть еще рассово правильные бесконтактные дачтики от LEM
0
www.ifixit.com/Teardown/Elster-REX2-Smart-Meter-Teardown/5710/1

Братюни разобрали счетчик и выложили фотки.
0
  • avatar
  • habl
  • 04 сентября 2011, 19:10
Судя по фоткам там токовый трансформатор, всё таки закажу я токовый трансформатор с Digikey, надо поэкспериментировать с трансформатором на малых токах, поставить какую атмегу с усилениям, к примеру atmega16u4 усиление ADC до 200 раз.
0
у мег усилитель — херня, ацп херня в квадрате и встроенный операционник после усилителя — херня в кубе
почему?
потому что напругу с батарейки он измеряет с +-10 точностью при внешней опоре две такие же батарейки если нагревать корпус меги… и увы не до 120 градусов а всего 10-30 градусов перепаду…

надо брать инструментальники от техасса или аналогдивайса… там и компенсация(подстройка) нуля и лёгкая задача коэффициента усиления…
но надоть двуполярное питалово…
ну а потом выпрямитель тож на некоем хорошем операционнике и естественно нормальный ацп внешний с опорой хотя бы на тл431…
ой… оно тебе надо париться? возьми готовый платко счетчику у ресовца… у мя вон показывает 0.3 ватта потребление монитора плоского в режиме ожидания… что ещё хотеть-то лучшего? при том что в конкретно моём счетчике шунт 1 миллиом ну и токовый трансформатерь… но что с ним что без него — получается всёравно красиво
0
Я кажется нашел решение данной проблемы, www.fif.com.pl/product/55/793
0
  • avatar
  • Rett
  • 05 сентября 2011, 10:50
Ссылка нерабочая.
0
Да у них что-то непонятное со страницей. Вот линк на даташит.
0
Красиво смотрится, счётчик в один модуль, и цена в районе $40.
0
Уху, и выход есть, 1 дрыг = 1 ватт, а сделать дыг считалку не составит вообще никакого труда.
0
Нашёл на польском форуме обсуждение этого счётчика: link
И там есть пара примеров съёма данных: link1, link2
И как в щитке смотрится: link
0
Интересная вещь, но в России, похоже, не продают. Или я плохо искал?
0
  • avatar
  • ACE
  • 06 сентября 2011, 19:13
Надо у дилеров F&F заказывать, сходу только в магазинах польских находил.
0
Только зарегистрированные и авторизованные пользователи могут оставлять комментарии.