Miernik energii/mocy/prądu/napięcia DC PZEM-051 6,5~100VDC/0~100ADC z bocznikiem

Ponieważ moje "zabawy" z PV ciągle trwają i istnieje potrzeba pomiaru energii po stronie DC po kilku-dniowych poszukiwaniach stosownego "liczydła" nabyłem miernik jak na fotografii obok. Sam przyrząd ma służyć jedynie do szacunkowej oceny produkcji i poboru z paneli fotowoltaicznych więc drobne odchyłki we wskazaniach nie mają większego znaczenia (o tym później). Wygodny panelowy sposób montażu oraz wyświetlanie wszystkich parametrów naraz też przemawiało za kupnem tego konkretnie modelu. O ile typowe mierniki panelowe stosowane przez amatorów mierzące napięcie i prąd są często stosowane w zasilaczach regulowanych czy prostownikach ten ze względu na dodatkowy pomiar mocy i energii może znaleźć szersze zastosowanie (u mnie PV).




Przyrząd jest fabrycznie zapakowany w niewielkie kartonowe pudełko;



Widoczne na opakowaniu opisy sugerują występowanie tego "liczydła" w wielu wersjach napięciowo/prądowych zarówno DC jak i AC. Wewnątrz oprócz samego miernika;



Z ładnie opisanym układem połączeń na tylnej ściance;



Otrzymujemy bocznik prądowy (widoczne nacięcia to efekty fabrycznej kalibracji);



O następujących parametrach;



Obudowa posiada niewielki kołnierz umożliwiający estetyczny montaż miernika w docelowej obudowie (wymiary poniżej);







Oraz krótką instrukcję w języku angielskim i chińskim. Według danych zamieszczonych w instrukcji miernik charakteryzuje się następującymi parametrami;

• Pomiar napięcia DC 6,5~100V
• Pomiar prądu DC 0~100A (z załączonym w komplecie bocznikiem 100A)
• Pomiar mocy DC 0~10kW
• Pomiar energii DC 0~9999kWh

Sposób wyświetlania jest w ciekawy sposób rozwiązany;

• Napięcie 6,5~99,99V
• Prąd 0,00~99,99A
• Moc poniżej 1kW; 0,0~999,9W, powyżej 1kW 1000~9999W
• Energia poniżej 10kWh 0~9999Wh powyżej 10~9999kWh



W mierniku mamy przycisk który pełni kilka funkcji;

• Krótkie naciśnięcie wyłącza/włącza podświetlenie wyświetlacza (jak zwykle niebieskie )
• Wciśnięcie i przytrzymanie około 3 sekund pozwala na ustawienie alarmu pod/nadnapięciowego (wtedy na pozycji "moc" zapala się napis SET), samo ustawianie jednym przyciskiem jest mocno problematyczne (ale wykonalne). Sam alarm powoduje jedynie miganie podświetlenia.
• Długie wciśnięcie do czasu pokazania się na pozycji "moc" napisu CLr pozwala skasować licznik energii
• Długie wciśnięcie do czasu pokazania się na pozycji "moc" napisu Curr pozwala na wybór użytego rodzaju bocznika (50/100A)



Podłączmy zatem zasilanie i sprawdźmy działanie w praktyce. Na początek 30V bez obciążenia;






Pobór prądu z zasilacza przy włączonym podświetleniu to ~3mA który spada do ~1mA po wyłączeniu (!);



Jak widać na powyższych zdjęciach, woltomierz zawyża wskazania o kilkadziesiąt mV (w praktyce bez znaczenia). Podłączmy zatem jakieś obciążenie którym w tym przypadku będzie rezystor ceramiczny 12Ω/5W (trochę mała moc );




Zaraz, co? Specjalnie taki rezystor oraz napięcie 12V aby było równiutko 12W co jest widoczne na zasilaczu;



Wychodzi na to że kalibracja miernika mocno mija się z prawdą

Zmierzmy zatem trochę energii (tu napięcie celowo obniżone do 7V ze względu na temperaturę rezystora);



Oraz zasilacz;



Czyli teoretycznie po jednej godzinie liczydło powinno wskazywać ~4Wh (0,58Ax7Vx1h według zasilacza). Po kilkunastu minutach wskazania się zmieniły (z zasilacza bez zmian);



Co jest?! No nic, poczekam do pełnej godziny a w międzyczasie wypiję kawę

• Po około pełnej godzinie (± parę minut);




Czego się można było spodziewać zliczona energia jest mocno zawyżona. Być może miernik posiada jakieś elementy umożliwiające kalibrację wewnętrzną? Aby to sprawdzić trzeba dostać się do wnętrza, po odblokowaniu czterech zatrzasków na dłuższych ściankach obudowy możemy zdjąć tylną część;



Środek ciekawy, jednak nie widać żadnych elementów regulacyjnych;






Sterownik/driver wyświetlacza LCD HT1621B, EEPROM 24C02, stabilizator 3,3V, tranzystor MOSFET FQD2N60C (dane na foto poniżej) oraz bliżej niezidentyfikowany z powodu zatartych oznaczeń mikrokontroler;



Po drugiej stronie płytki tylko wyświetlacz i mikroswitch;



Nie widząc fabrycznych elementów kalibracyjnych postanowiłem przerysować najważniejszą część połączeń;



Widać że tranzystor Q1 (FQD2N60C) pełni rolę wstępnego stabilizatora napięcia dla LDO 3,3V, to co nas najbardziej interesuje to część pomiarowa. Dla napięcia są to R6, R10, R11 oraz kondensator C2 a dla prądu R1, R2 oraz C1. O ile w przypadku dzielnika napięcia nie ma problemu (wystarczy zamiast R11 wstawić rezystor 7,5kΩ+trymer wieloobrotowy 5kΩ co da nam regulację w górę i w dół) to wejście pomiaru prądu wygląda na różnicowe. Mając dość spore zapasy trymerów wieloobrotowych 5kΩ postanowiłem na próbę jeden podłączyć równolegle do wejścia różnicowego (pin 1 i 2 mikrokontrolera). Po obcięciu jednego ze skrajnych wyprowadzeń (aby nie zrobić przypadkowego zwarcia) przylutowałem go do rezystorów R1 i R2;



Po ponownym podłączeniu zasilania i kilku obrotach trymerka wskazania miernika "zgrały" się z zasilaczem;







Dzielnika napięciowego nie ruszałem, te kilkadziesiąt mV nie ma w praktyce żadnego znaczenia. Za to część pomiaru prądu zdecydowanie zbyt mocno zawyżała wskazania. Być może to kwestia złej kalibracji bocznika, jednak nie dysponuję w tej chwili możliwościami zbadania samego bocznika przy znamionowych parametrach. Moje zaciekawienie wzbudziło też puste miejsce na zworkę oznaczone "W", jednak po wlutowaniu goldpinów i założeniu jumpera nie zauważyłem żadnych zmian (miałem nadzieję że jest to blokada kasowania licznika Wh/kWh).

Po drobnej modyfikacji sekcji zasilania możemy uniezależnić się od zasilania z mierzonego napięcia co pozwoli mierzyć napięcie od zera (0~99,9V). Klasa dokładności miernika według instrukcji to 1 (stosowana w przyrządach technicznych, dla laboratoryjnych typowo 0,2, 0,5). Sam bocznik w/g oznaczeń ma klasę 0,5 (najczęściej spotykana) lecz kto wie czy wschodnie normy zgadzają się z resztą świata?

Ogólnie przyrząd bardzo fajny mimo wad które przedstawiłem, elektronik na pewno znajdzie dla niego zastosowanie np. w zasilaczu regulowanym czy prostowniku do ładowania akumulatorów (tu lepszy byłby z wyświetlaniem ilości mAh/Ah) lub też wszędzie tam gdzie istnieje potrzeba pomiaru mocy/energii DC. W ciągu najbliższych kilku tygodni zaprezentuję taki sam miernik w wersji sieciowej 230V ponieważ lekko koncepcja pomiarowa mi się zmieniła a i nie ukrywam że montaż kilku takich przyrządów w panelu znacząco mi się uprości.