Elektroda.pl
Elektroda.pl
X

Search our partners

Find the latest content on electronic components. Datasheets.com
Elektroda.pl
Please add exception to AdBlock for elektroda.pl.
If you watch the ads, you support portal and users.

Ethernetowy Miernik Energii Elektrycznej 3 fazowy

Robstar 25 Sep 2012 22:55 18519 14
Testo
  • Witam

    Przedstawiam projekt miernika energii elektrycznej 3 fazowy który został wykonany w celach edukacyjnych w efekcie końcowych działa w warunkach domowych bez żadnych problemów.

    Konstrukcja oparta jest na pomyśle Openenergy z lekką modyfikacją własną.

    Oprogramowanie dla Atmega328 wykonane w środowisku Arduino.
    Strona www wykonana przy pomocy php, ajax, mysql dla standardowych przeglądarek jak i smart fonów – pomysł własny.

    Miernik energii odczytuje:
    1. Napięcia L1, L2, L3
    2. Prądy L1, L2, L3
    3. Przeliczona moc L1, L2, L3
    4. Temperaturę oraz wilgotność z czujnika DHT11 ale jestem na etapie wymiany tego czujnika na SHT z powodu słabej dokładności.



    1. Napięcie.
    Pomiar napięcie wykonany jest na 3 transformatorach 230V/9V, czyli wykonana przekładnia.
    Voltage
    Następnie za pomocą dzielnika napięcie jest obniżane do bezpiecznej wartości napięcia nóżki Atmegi328.
    Dokładność odczytu napięcia kalibrujemy za pomocą zmiany wartości w firmware.

    emon1.voltage(5, 211.9, 1.7); // input pin, calibration, phase_shift
    emon2.voltage(4, 215.4, 1.7);
    emon3.voltage(3, 215.4, 1.7);

    2. Moc.
    Pomiar mocy wykonany podobnie jak dla napięcia ale w moim przypadku poprzez 3 przekładniki prądowe 20A – AC1020 które kosztują 10zł, czyli dużo taniej niż zastosował autor w openenergy.
    Co do dokładności pomiarów uważam że zastosowane przekładniki mają jak na domowe warunki bardzo dobrą dokładność. Odczyty poniżej 1000W różniły się zaledwie kilka watów, a w okolicy 2000W było to około 10-20W.
    Kalibrujemy również w firmware.

    emon1.current(2, 10.5); // input pin, calibration.
    emon2.current(1, 10.5);
    emon3.current(0, 10.5);

    3. Transmiter
    Wysyłanie wyników wykonane jest poprzez nadajnik 433MHz. Wysyłane są gotowe zmienne po przecinku w postaci np. 230,231,231,1,200,1200,25,33.
    Pierwsze 3 zmienne są to napięcia, kolejne 3 jest to moc, następna to temperatura i ostatnia wilgotność.

    Dodałem do projektu również 3 diody sygnalizujące zanik napięcia na fazie.
    Odbiorem zmiennych zajmuje się na tą chwilę Arduino 2560 (docelowo będzie to Atmega 328) który łączy się z serwerem WWW, za zapis danych do bazy mysql odpowiedzialny jest skrypt php.

    Koszt budowy takiego urządzenia bez odbiornika to około 130-150zł.
    1 x Atmega328
    3 x transforamtor 230/9V
    3 x AC1020
    Nadajnik 433MHz
    Obudowa
    Trochę elementów biernych.

    Odbiornik koszt porównywalny jak powyżej:
    Atmega328
    Odbiornik 433MHz
    Moduł Ethernet Wiznet5000 Arduino –kupiłem za około 70zł


    Ethernetowy Miernik Energii Elektrycznej 3 fazowy Ethernetowy Miernik Energii Elektrycznej 3 fazowy Ethernetowy Miernik Energii Elektrycznej 3 fazowy Ethernetowy Miernik Energii Elektrycznej 3 fazowy Ethernetowy Miernik Energii Elektrycznej 3 fazowy Ethernetowy Miernik Energii Elektrycznej 3 fazowy Ethernetowy Miernik Energii Elektrycznej 3 fazowy Ethernetowy Miernik Energii Elektrycznej 3 fazowy Ethernetowy Miernik Energii Elektrycznej 3 fazowy Ethernetowy Miernik Energii Elektrycznej 3 fazowy

    Cool? Ranking DIY
    Can you write similar article? Send message to me and you will get SD card 64GB.
    About Author
    Robstar
    Level 17  
    Offline 
    http://cyfryzacja.com

    Pomogłem - to kliknij na ikonkę Pomógł.
    Robstar wrote 222 posts with rating 43, helped 15 times. Been with us since 2003 year.
  • Testo
  • #2
    a.bakus
    Level 15  
    Ta stronka to własne dzieło czy jakiś gotowiec?
  • #3
    Robstar
    Level 17  
    Wersja stacjonarna z darmowego gotowego szablonu (głównie z braku czasu i prostoty wykonania), szablon przerobiony w takim stopniu że w zasadzie zostało tylko tło bez górnej części.
    Wersja mobilna z gotowca dostosowana pod moje potrzeby.
    Dane na stronie odświeżane ajaxem aby uniknąć przeładowania całej strony.
    Wykresy tworzone są za pomocą bibliotek highcharts.
  • Testo
  • #4
    Szymon Tarnowski
    Level 27  
    A skąd masz takie ładne ikonki do strony web? Nie szukam dziury w całym tylko też chciałbym takie wykorzystać u siebie.
  • #5
    ghost666
    Translator, editor
    Czy przekładniki prądowe nie interferują ze sobą w żaden sposób?
  • #6
    Robstar
    Level 17  
    Quote:
    Czy przekładniki prądowe nie interferują ze sobą w żaden sposób?

    Też się nad tym zastanawiałem kiedy je umieszczałem tak blisko na PCB ale innego wyjścia za bardzo nie miałem i dla testów wykonałem taki układ. Okazało się że nie widać żadnych anomalii :) tzn. że np. na L1 jak wyłączę wszystkie odbiorniki to faktycznie jest 0, w momencie gdy na L2 jest około 2000W. Zresztą gdyby takie zjawisko minimalnie się pojawiło to jest w zasadzie pomijalne dla mojego zastosowania.

    Co do zastosowanych ikonek na stronie to też mi się podobają :) szczególnie dostępne za free, w chwili obecnej stronka ewoluuje i być może nie będą potrzebne.
  • #7
    User removed account
    User removed account  
  • #9
    User removed account
    User removed account  
  • #10
    jaca33gda
    Level 12  
    no i moje ulubione pytanie: a co z mocą bierną? liczyto cudo czy nie?

    OT: Od pewnego czasu zastanawia mnie inny temat globalnego przejścia na DC, na FB jest taki projekt: www.facebook.com/DcWord, do mnie przemawia, wiadomo, że po okresie przejściowym.
  • #11
    lukaszek016
    Level 10  
    A można prosić o schemat? Dla mnie naprawdę fajne, sam bym zrobił coś takiego u siebie.
  • #12
    wind7
    Level 11  
    Chciałbym wykonać taki układ dla instalacji 1-fazowej, można zobaczyć chociaż w części schemat ideowy układu? (chodzi mi o moduły pomiarowe podpięte do mikrokontrolera). Jesli można, poproszę o schemat na wind7(malpa)wp.pl
  • #13
    DXFM
    Level 20  
    Autor podał link do projektu, a tam już możesz się dogrzebać do schematu: Link. Jednak ja bym to urządzenie traktował jako zabawkę o dokładności gorszej nawet niż te marketowe liczniki energii za 10-30zł. O ile dobrze widzę wykorzystywany jest przetwornik ATmegi. On ma za słabą rozdzielczość, aby pokryć dużą z natury dynamikę wartości mocy. 10 bitów to tylko 1024 wartości. Zakładając pomiar prądu rzędu 10,24A przy pełnej skali przetwornika otrzymujemy 10mA/bit. Przy poborze prądu o amplitudzie 10mA urządzenie (rezystor) pobiera moc 2,3W. Ale tak zbudowany przyrząd tego nie zmierzy, bo przecież trzeba scałkować chwilowe wartości u*i kilkadziesiąt razy w okresie. Im większa moc tym mniejszy będzie błąd pomiarowy. Tak od 100W (przy powyższych założeniach) możemy się spodziewać, że błąd będzie mniejszy niż 10%. W ten sposób mamy [b]szacunkowe /b] wskazanie w zakresie zaledwie 100W-2300W. Nie wczytywałem się jak w projekcie wykonywana jest kompensacja przesunięcia fazowego pomiędzy prądem i napięciem. transformator też nie jest zbyt szczęśliwym przekładnikiem napięciowym. Do tego rodzaju pomiarów należałoby się pokusić o układy dedykowane do pomiaru mocy, na przykład typu ADE77xx. Drogie nie są, przez co wydawanie pieniędzy na pozostałe elementy systemu zaczyna mieć sens.
  • #14
    Robstar
    Level 17  
    DXFM wrote:
    Autor podał link do projektu, a tam już możesz się dogrzebać do schematu: Link. Jednak ja bym to urządzenie traktował jako zabawkę o dokładności gorszej nawet niż te marketowe liczniki energii za 10-30zł. O ile dobrze widzę wykorzystywany jest przetwornik ATmegi. On ma za słabą rozdzielczość, aby pokryć dużą z natury dynamikę wartości mocy. 10 bitów to tylko 1024 wartości. Zakładając pomiar prądu rzędu 10,24A przy pełnej skali przetwornika otrzymujemy 10mA/bit. Przy poborze prądu o amplitudzie 10mA urządzenie (rezystor) pobiera moc 2,3W. Ale tak zbudowany przyrząd tego nie zmierzy, bo przecież trzeba scałkować chwilowe wartości u*i kilkadziesiąt razy w okresie. Im większa moc tym mniejszy będzie błąd pomiarowy. Tak od 100W (przy powyższych założeniach) możemy się spodziewać, że błąd będzie mniejszy niż 10%. W ten sposób mamy [b]szacunkowe /b] wskazanie w zakresie zaledwie 100W-2300W. Nie wczytywałem się jak w projekcie wykonywana jest kompensacja przesunięcia fazowego pomiędzy prądem i napięciem. transformator też nie jest zbyt szczęśliwym przekładnikiem napięciowym. Do tego rodzaju pomiarów należałoby się pokusić o układy dedykowane do pomiaru mocy, na przykład typu ADE77xx. Drogie nie są, przez co wydawanie pieniędzy na pozostałe elementy systemu zaczyna mieć sens.


    Jak na domowe warunki to rozdzielczość układu w zupełności mi wystarcza. Urządzenie działa u mnie już około 2 lat bez żadnych problemów, porównanie mocy urządzenia z odczytem licznika bardzo zbliżona i koszty wyliczone c/a rachunek również potwierdzają iż urządzenie spełnia moje oczekiwania.
    Przed zbudowaniem ówcześnie tego urządzenia oczywiście planowałem wykonać pomiar na układach ADE ale ich dostępność była kiepska i na pewno znacznie podnosiłaby koszty.
  • #15
    k4be
    Level 31  
    jaca33gda wrote:
    no i moje ulubione pytanie: a co z mocą bierną? liczyto cudo czy nie?
    W żadnej wiadomości w tym temacie nie ma jasnej informacji na ten temat, więc pozwoliłem sobie na odrobinę domysłów.
    Moc pozorną jest o wiele łatwiej zmierzyć niż czynną (w układzie jednofazowym wystarczy pomnożyć napięcia przez prądy), a urządzenie oblicza i wyświetla czynną (waty), uwzględniając także powiązanie przebiegu prądu z napięciem w dziedzinie czasu (cos fi w czasach zasilaczy impulsowych już nie wystarczy), więc dodanie wskazania mocy pozornej (VA) i obliczonej z tego biernej (var) powinno być tylko kwestią oprogramowania. Przy okazji możnaby dodać do tego wartości harmonicznych, PF, CF, współczynniki migotania, i powstałby całkiem niezły analizator sieci (można porównać z komercyjnym np PQM-702).