Elektroda.pl
Elektroda.pl
X
Proszę, dodaj wyjątek dla www.elektroda.pl do Adblock.
Dzięki temu, że oglądasz reklamy, wspierasz portal i użytkowników.

Ethernetowy Miernik Energii Elektrycznej 3 fazowy

Robstar 25 Wrz 2012 22:55 17457 14
  • 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

    Fajne! Ranking DIY
    Potrafisz napisać podobny artykuł? Wyślij do mnie a otrzymasz kartę SD 64GB.
    O autorze
    Robstar
    Poziom 17  
    Offline 
    http://cyfryzacja.com

    Pomogłem - to kliknij na ikonkę Pomógł.
    Robstar napisał 209 postów o ocenie 35, pomógł 13 razy. Jest z nami od 2003 roku.
  • #2
    a.bakus
    Poziom 15  
    Ta stronka to własne dzieło czy jakiś gotowiec?
  • #3
    Robstar
    Poziom 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.
  • #4
    Szymon Tarnowski
    Poziom 27  
    A skąd masz takie ładne ikonki do strony web? Nie szukam dziury w całym tylko też chciałbym takie wykorzystać u siebie.
  • #6
    Robstar
    Poziom 17  
    Cytat:
    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
    Użytkownik usunął konto
    Użytkownik usunął konto  
  • #9
    Użytkownik usunął konto
    Użytkownik usunął konto  
  • #10
    jaca33gda
    Poziom 11  
    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
    Poziom 9  
    A można prosić o schemat? Dla mnie naprawdę fajne, sam bym zrobił coś takiego u siebie.
  • #12
    wind7
    Poziom 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
    Poziom 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
    Poziom 17  
    DXFM napisał:
    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
    Poziom 31  
    jaca33gda napisał:
    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).