Witam,
Chciałbym przedstawić urządzenie umożliwiające pomiar parametrów odbiorników elektrycznych, które wykonałem w ramach pracy dyplomowej.
Urządzenie umożliwia pomiar takich parametrów jak:
1. Napięcia zasilania (trueRMS)
2. Natężenia pobieranego prądu (trueRMS)
3. Moc czynna, bierna, pozorna (możliwość wskazania wartości maksymalnej 15 minutowej, maksymalnej podczas całego cyklu pracy urządzenia)
4. Współczynnika mocy
5. Pobranej energii elektrycznej
6. Częstotliwości sieci zasilającej
Parametrami mierzonymi są napięcie zasilania i natężenie prądu elektrycznego, częstotliwość próbkowania 1kHz. Reszta parametrów wyznaczana programowo z wykorzystaniem modułu Arduino Leonardo.
W wersji podstawowej możliwe jest wyświetlenie mierzonych parametrów na wyświetlaczu znajdującym się na obudowie. Zmiana wyświetlanego parametru na wyświetlaczu LCD za pomocą przełącznika wielopozycyjnego. Urządzenie w połączeniu z komputerem umożliwia archiwizację i wizualizację przebiegów mierzonych parametrów - w chwili obecnej z wykorzystaniem np. Arduino IDE i wyświetlania wartości portu szeregowego oraz ich eksport do excela.
Stan obecny:
Schemat elektryczny:
Urządzenie dostosowane jest do pomiaru parametrów odbiorników elektrycznych zasilanych napięciem sieciowym o poborze prądu nie przekraczającym 16A.
Porównano pomiar urządzenia z domowym licznikiem energii elektrycznej. Różnica wskazań po 12 godzinnym pomiarze wynosiła około 3%. Na różnicę wskazań obu urządzeń najprawdopodobniej wpływa mało dokładny pomiar napięcia zasilania i natężenia prądu. Minimalny błąd bezwzględny pomiaru napięcia zasilania wynosi około 0,7V (błąd na wejściu do mikrokontrolera nie uwzględniałem błędu wynikającego z uproszczenia obliczeń). Minimalny błąd bezwzględny pomiaru natężenia prądu elektrycznego wynosi około 0,04A (błąd na wejściu do mikrokontrolera nie uwzględniałem błędu wynikającego z uproszczenia obliczeń).
Parę zdjęć urządzenia:
Usterki w trakcie realizacji:
1. Poprawa obwodów drukowanych
2. Podmiana transformatora zasilającego na transformator o większej mocy.
Plan rozwoju:
1. Pełne wykorzystanie możliwości sprzętowych układu (niewykorzystane 2 wzmacniacze operacyjne i 2 wejścia analogowe w Arduino Leonardo). Schemat propozycji ulepszenia dotyczy zwiększenie rozdzielczości pomiaru natężenia prądu elektrycznego. Można zastąpić 1 z 3 modułów mierzących natężenie prądu modułem zwiększającym rozdzielczość mierzonego napięcia. Jednak opcja ta wymaga jeszcze przeliczenia, które rozwiązanie będzie bardziej dokładne. W celu ręcznego zwiększania dokładności pomiaru można zastąpić rezystory (R14; R16) oraz (R12; R17) potencjometrami. Na obu potencjometrach powinna być ustawiana ta sama wartość. Różne wartości spowodują przesunięcie się 0 pomiarów. Zmiana nastaw potencjometru spowoduje zmniejszenie zakresu pomiarowego na danym wzmacniaczu.
2. Dodanie Wifi/ethernet-shield + SD do Arduino: wizualizacja i archiwizacja danych dostępnych przez stronę internetową.
3. Usunięcie zasilacza z osobnej płytki dla Arduino i dodanie do transformatora zasilającego układu LM7805.
Schemat propozycji ulepszenia:
Chciałbym przedstawić urządzenie umożliwiające pomiar parametrów odbiorników elektrycznych, które wykonałem w ramach pracy dyplomowej.
Urządzenie umożliwia pomiar takich parametrów jak:
1. Napięcia zasilania (trueRMS)
2. Natężenia pobieranego prądu (trueRMS)
3. Moc czynna, bierna, pozorna (możliwość wskazania wartości maksymalnej 15 minutowej, maksymalnej podczas całego cyklu pracy urządzenia)
4. Współczynnika mocy
5. Pobranej energii elektrycznej
6. Częstotliwości sieci zasilającej
Parametrami mierzonymi są napięcie zasilania i natężenie prądu elektrycznego, częstotliwość próbkowania 1kHz. Reszta parametrów wyznaczana programowo z wykorzystaniem modułu Arduino Leonardo.
W wersji podstawowej możliwe jest wyświetlenie mierzonych parametrów na wyświetlaczu znajdującym się na obudowie. Zmiana wyświetlanego parametru na wyświetlaczu LCD za pomocą przełącznika wielopozycyjnego. Urządzenie w połączeniu z komputerem umożliwia archiwizację i wizualizację przebiegów mierzonych parametrów - w chwili obecnej z wykorzystaniem np. Arduino IDE i wyświetlania wartości portu szeregowego oraz ich eksport do excela.
Stan obecny:
Schemat elektryczny:
Urządzenie dostosowane jest do pomiaru parametrów odbiorników elektrycznych zasilanych napięciem sieciowym o poborze prądu nie przekraczającym 16A.
Porównano pomiar urządzenia z domowym licznikiem energii elektrycznej. Różnica wskazań po 12 godzinnym pomiarze wynosiła około 3%. Na różnicę wskazań obu urządzeń najprawdopodobniej wpływa mało dokładny pomiar napięcia zasilania i natężenia prądu. Minimalny błąd bezwzględny pomiaru napięcia zasilania wynosi około 0,7V (błąd na wejściu do mikrokontrolera nie uwzględniałem błędu wynikającego z uproszczenia obliczeń). Minimalny błąd bezwzględny pomiaru natężenia prądu elektrycznego wynosi około 0,04A (błąd na wejściu do mikrokontrolera nie uwzględniałem błędu wynikającego z uproszczenia obliczeń).
Parę zdjęć urządzenia:
Usterki w trakcie realizacji:
1. Poprawa obwodów drukowanych
2. Podmiana transformatora zasilającego na transformator o większej mocy.
Plan rozwoju:
1. Pełne wykorzystanie możliwości sprzętowych układu (niewykorzystane 2 wzmacniacze operacyjne i 2 wejścia analogowe w Arduino Leonardo). Schemat propozycji ulepszenia dotyczy zwiększenie rozdzielczości pomiaru natężenia prądu elektrycznego. Można zastąpić 1 z 3 modułów mierzących natężenie prądu modułem zwiększającym rozdzielczość mierzonego napięcia. Jednak opcja ta wymaga jeszcze przeliczenia, które rozwiązanie będzie bardziej dokładne. W celu ręcznego zwiększania dokładności pomiaru można zastąpić rezystory (R14; R16) oraz (R12; R17) potencjometrami. Na obu potencjometrach powinna być ustawiana ta sama wartość. Różne wartości spowodują przesunięcie się 0 pomiarów. Zmiana nastaw potencjometru spowoduje zmniejszenie zakresu pomiarowego na danym wzmacniaczu.
2. Dodanie Wifi/ethernet-shield + SD do Arduino: wizualizacja i archiwizacja danych dostępnych przez stronę internetową.
3. Usunięcie zasilacza z osobnej płytki dla Arduino i dodanie do transformatora zasilającego układu LM7805.
Schemat propozycji ulepszenia:
Fajne? Ranking DIY
