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.

Miernik energii elektrycznej PeakTech 9035 (na układzie CS5460A)

p.kaczmarek2 25 Oct 2021 00:51 2313 4
  • Miernik energii elektrycznej PeakTech 9035 (na układzie CS5460A)
    Witajcie moi drodzy.
    Przedstawię tu wnętrze wtyczkowego miernika energii elektrycznej PeakTech 9035, przeanalizuję jego budowę oraz porównam ją z testowanym wcześniej miernikiem z Chin opartym o układ V9261F.

    Poprzedni temat
    Zapraszam do zapoznania się z poprzednią częścią:
    https://www.elektroda.pl/rtvforum/topic3655635.html
    Miernik energii elektrycznej PeakTech 9035 (na układzie CS5460A)

    Zakup PeakTech 9035
    Miernik ten kupiłem dla odmiany nie w Chinach, lecz na jednej z nieco lepszych stron z elektroniką w naszym kraju:
    Miernik energii elektrycznej PeakTech 9035 (na układzie CS5460A)
    Sprzedawca dołącza do niego dokumentację, kilka ważniejszych fragmentów:
    Miernik energii elektrycznej PeakTech 9035 (na układzie CS5460A)
    Miernik mierzy koszt energii (można ustawić cenę za kWh), samo zużycie energii (w kWh), napięcie (V), częstotliwość (Hz), prąd (A) i współczynnik mocy.
    Miernik energii elektrycznej PeakTech 9035 (na układzie CS5460A)
    Miernik posiada wbudowane ogniwo (niewymienne) oraz możliwość pamiętania pomiarów i ustawień po zaniku zasilania.

    Po zakupie miernik dotarł do mnie zapakowany w dość nietypowy sposób:
    Miernik energii elektrycznej PeakTech 9035 (na układzie CS5460A) Miernik energii elektrycznej PeakTech 9035 (na układzie CS5460A)
    Raczej tak być nie powinno. Zawartość opakowania:
    Miernik energii elektrycznej PeakTech 9035 (na układzie CS5460A)
    Tabliczka znamionowa:
    Miernik energii elektrycznej PeakTech 9035 (na układzie CS5460A)
    Instrukcja:

    Wnętrze PeakTech 9035
    Otwarcie obudowy może być problematyczne.
    Miernik energii elektrycznej PeakTech 9035 (na układzie CS5460A) Miernik energii elektrycznej PeakTech 9035 (na układzie CS5460A)
    Miernik skręcony jest specjalnymi śrubkami, tzw. triwing:
    Miernik energii elektrycznej PeakTech 9035 (na układzie CS5460A) Miernik energii elektrycznej PeakTech 9035 (na układzie CS5460A)
    Nie polecam prób odkręcania niepasującym śrubokrętem, łatwo wyrobić główki śrubek i potem problem robi się większy.
    Miernik energii elektrycznej PeakTech 9035 (na układzie CS5460A) Miernik energii elektrycznej PeakTech 9035 (na układzie CS5460A) Miernik energii elektrycznej PeakTech 9035 (na układzie CS5460A)
    Widać wspomniane niewymienialne ogniwo Ni-MH 3.6V, układ zasilany jest beztransformatorowo (zamiast transformatora jest kondensator ograniczający prąd), a pomiar wykonywany jest nie na boczniku tak jak w VF9261F, lecz poprzez coś co wygląda jak przekładnik prądowy lub czujnik indukcyjny, może dalej się wyjaśni.
    Wyświetlacz i przyciski trzyma dość dużo śrubek:
    Miernik energii elektrycznej PeakTech 9035 (na układzie CS5460A)
    Wyświetlacz jest zdejmowalny, na płytce trzyma się tylko dzięki swojej plastikowej ramie z wypustkami i otworach w PCB:
    Miernik energii elektrycznej PeakTech 9035 (na układzie CS5460A) Miernik energii elektrycznej PeakTech 9035 (na układzie CS5460A)
    Miernik energii elektrycznej PeakTech 9035 (na układzie CS5460A)
    Nie wiemy jaki układ obsługuje tę płytkę, ale nie może to być tylko kontroler LCD, gdyż ścieżki od przycisków też do niego idą. Pewnie jakiś mikrokontroler. Piny tasiemki (RST, FRE, CLK, SDI, SDO, GND, VCC) sugerują, że komunikacja odbywa się poprzez interfejs SPI.
    Te uszkodzenie na tasiemce już było fabrycznie, ale całość działa bez zarzutu.
    Miernik energii elektrycznej PeakTech 9035 (na układzie CS5460A)
    Przyjrzyjmy się drugiej płytce.
    Miernik energii elektrycznej PeakTech 9035 (na układzie CS5460A) Miernik energii elektrycznej PeakTech 9035 (na układzie CS5460A) Miernik energii elektrycznej PeakTech 9035 (na układzie CS5460A)
    Duży rezystor to pewnie rezystor bezpiecznikowy, kondensator 0.33uF pewnie jest fragmentem zasilacza beztransformatorowego, a czarny element "z oczkiem" przez który przechodzi gruby przewód to przekładnik prądowy, niestety nie jest podpisany. Jego działanie obrazuje grafika:
    Miernik energii elektrycznej PeakTech 9035 (na układzie CS5460A)
    źródło: https://pl.wikipedia.org/wiki/Przekładnik_prądowy
    Widać też rezonator kwarcowy 4.096MHz (2^12 = 4096), przypomina mi to rezonator 6.5536MHz z mojej recenzji poprzedniego produktu tego typu.
    Spód płytki:
    Miernik energii elektrycznej PeakTech 9035 (na układzie CS5460A)
    Miernik energii elektrycznej PeakTech 9035 (na układzie CS5460A)
    Teraz się troszkę rzeczy wyjaśnia. Mamy tu stabilizator napięcia 78L05, który zapewnia stabilne 5V dla reszty układu. Obok widoczna jest kość pamięci EEPROM 24C02 komunikująca się poprzez I2C:
    Miernik energii elektrycznej PeakTech 9035 (na układzie CS5460A)
    Miernik energii elektrycznej PeakTech 9035 (na układzie CS5460A)
    Miernik energii elektrycznej PeakTech 9035 (na układzie CS5460A)
    Natomiast cały pomiar wykonuje dedykowany do tego celu układ CS5460A:
    Miernik energii elektrycznej PeakTech 9035 (na układzie CS5460A)
    Miernik energii elektrycznej PeakTech 9035 (na układzie CS5460A)
    Z jego noty katalogowej dowiadujemy się m. in. o zastosowaniu wspomnianej już pamięci EEPROM (zawiera dane kalibracji oraz instrukcje początkowe) oraz o sposobie pomiaru.
    Miernik energii elektrycznej PeakTech 9035 (na układzie CS5460A) Miernik energii elektrycznej PeakTech 9035 (na układzie CS5460A)
    Producent przedstawia różnego rodzaju aplikacje układu, m. in. z i bez transformatora:
    Miernik energii elektrycznej PeakTech 9035 (na układzie CS5460A) Miernik energii elektrycznej PeakTech 9035 (na układzie CS5460A)
    Konfiguracja bez przewodu N:
    Miernik energii elektrycznej PeakTech 9035 (na układzie CS5460A)
    Producent proponuje stosowanie optoizolatorów przy podłączaniu układu do zewnętrznego mikrokontrolera (w tym produkcie tego nie mamy). Opis sygnałów na złączu po prawej stronie przypomina ten na płytce wyświetlacza:
    Miernik energii elektrycznej PeakTech 9035 (na układzie CS5460A)
    Na schemacie powyżej również zaznaczone elementy stosowane w roli redukcji zakłóceń EMI i ochrony wejść CS5460A.
    Nota katalogowa opisuje też szczegółowo protokół komunikacji SPI z układem, dostępne komendy i ich argumenty:
    Miernik energii elektrycznej PeakTech 9035 (na układzie CS5460A)
    Miernik energii elektrycznej PeakTech 9035 (na układzie CS5460A)
    Rejestry:
    Miernik energii elektrycznej PeakTech 9035 (na układzie CS5460A)
    I na koniec - wyprowadzenia:
    Miernik energii elektrycznej PeakTech 9035 (na układzie CS5460A)
    Myślę, że to zasadniczo wyjaśnia wszystko. Zostało jeszcze dodać, że na płytce z wyświetlaczem musi być mikrokontroler który obsługuje ten właśnie wyświetlacz oraz jego przyciski, w tym też kalkulacje np. ceny zużytej energii.

    Kilka pomiarów
    Jeszcze chciałem krótko pokazać kilka pomiarów, na początek próbę jak niskie prądy/moce miernik pokaże.
    Najpierw użyłem sztucznego obciążenia LD35 do ładowarki USB.
    Próba numer 1 - zwiększałem prąd od 0, na etapie pokazanym na zdjęciach miernik pokazał 0.5W, mniejszej mocy wcale nie wyświetlał (było 0):
    Miernik energii elektrycznej PeakTech 9035 (na układzie CS5460A) Miernik energii elektrycznej PeakTech 9035 (na układzie CS5460A) Miernik energii elektrycznej PeakTech 9035 (na układzie CS5460A) Miernik energii elektrycznej PeakTech 9035 (na układzie CS5460A)
    Próba 2, zwiększałem prąd dalej. Wyszło 0.22A przy 5V czyli 1.1W obciążenia na LD35 (ale oczywiście są straty na samej ładowarce). Na etapie pokazanym na zdjęciach miernik pokazywał raz 1.5W, a raz 2.2W.
    Miernik energii elektrycznej PeakTech 9035 (na układzie CS5460A) Miernik energii elektrycznej PeakTech 9035 (na układzie CS5460A) Miernik energii elektrycznej PeakTech 9035 (na układzie CS5460A) Miernik energii elektrycznej PeakTech 9035 (na układzie CS5460A)
    Współczynnik mocy raz wynosił 0.43, a raz 0.86, mimo że nic nie zmieniałem. Również skok o 0.5W wydaje się być dość losowy.
    Niestety przy tak niskich mocach miernik szaleje a wartość mocy zdaje się odświeżać co około 0.5W, tj. najpierw było 0.5W, potem 1.2W, itp.
    Do małych mocy się nie nadaje.
    Następne co sprawdziłem to pomiar napięcia. Na ile jest dokładny?
    Miernik energii elektrycznej PeakTech 9035 (na układzie CS5460A)
    Tu jest dość dobrze. Raptem 0.2V błędu względem tego co pokazuje mój Brymen BM857S.



    Potem sprawdziłem z obciążeniem rezystancyjnym (bo tu można samemu coś policzyć gdyż współczynnik mocy dla niego wynosi 1, tj. nie ma przesunięcia w fazie między prądem a napięciem, przesunięcie to jest zerowe, a cosinus 0 to 1). Rezystor 6.236kΩ:
    Miernik energii elektrycznej PeakTech 9035 (na układzie CS5460A)
    Wyniki:
    Miernik energii elektrycznej PeakTech 9035 (na układzie CS5460A) Miernik energii elektrycznej PeakTech 9035 (na układzie CS5460A) Miernik energii elektrycznej PeakTech 9035 (na układzie CS5460A)
    Wskazania PeakTech 9035:
    (I - wartość skuteczna prądu, U - wartość skuteczna napięcia, P - moc czynna, PF - współczynnik mocy aka cos fi)
    I = 0.036A
    PF = 1
    U = 231.8V
    P = 9.4W

    Czujny czytelnik zweryfikuje sobie już na tym etapie pomiary i stwierdzi, że coś się nie zgadza... czy P z tego rzeczywiście wynosi 9.4W? 0.036A*231.8V*1 = 8.3448W... Sam na początku byłem zaskoczony ale potem zobaczyłem, że miernik ten rzeczywiście w małym stopniu zawyżył moc.

    Moje oczekiwania:
    U = 232 (pomiar brymenem)
    R = 6236Ohm (pomiar brymenem)
    I = U/R
    I = 232V/6236Ohm
    I = 0.0372A
    P = IU (odbiornik jest rezystancyjny, współczynnik mocy = 1)
    P = 0.0372A*232V
    P = 8.63W

    Na koniec test z żarówką 60W:
    Miernik energii elektrycznej PeakTech 9035 (na układzie CS5460A) Miernik energii elektrycznej PeakTech 9035 (na układzie CS5460A)
    Miernik energii elektrycznej PeakTech 9035 (na układzie CS5460A) Miernik energii elektrycznej PeakTech 9035 (na układzie CS5460A)
    59.4W, chyba nie jest aż tak źle, ale tu też występuje to zawyżenie. 0.252A*231.7V=58.3884W...

    Tak się przyglądałem przez chwilę wynikom pomiaru i zobaczyłem skąd ta różnica. Okazuje się, że wynikowa moc (i pewnie też prąd) pływa o te 1W. Widać to na filmiku poniżej:

    58.9W zamienia się w 58.0W, to różnica aż 1W. Poprzedni testowany miernik tak nie miał...

    Jednakże nie możemy tu nic zarzucić sprzedawcy - w manualu znajduje się informacja, że dokładność pomiaru prądu to 0.005A (opisana dość dziwnie - "Lower current range"), a 0.005A przy 230V i braku przesunięcia fazowego daje nam około 1.15W. W połączeniu z wolnym czasem odświeżanie daje to takie anomalie.

    Następna część
    W następnej części przedstawię środek kolejnego miernika (tym razem produkcji UNI-T, UT230B) i porównam finalnie wszystkie trzy:
    Miernik energii elektrycznej PeakTech 9035 (na układzie CS5460A)
    Umieszczę też więcej przykładowych pomiarów dla szerszego zakresu mocy.

    Podsumowanie
    Wnętrze tego miernika okazało się być ciekawsze niż myślałem. Zarówno on jak i omawiany wcześniej V9261F zasilane są beztransformatorowo , ale na tym podobieństwa się kończą. V9261F wykonywał pomiar prądu bezpośrednio na boczniku, PeakTech 9035 wykonuje go poprzez przekładnik prądowy (na kostce CS5460A). Sekcja pomiarowa PeakTech 9035 komunikuje się z mikrokontrolerem poprzez SPI, a V9261F poprzez UART. Kolejną różnicą jest bateria - w produkcie z tematu jest wbudowana w środek, a w tym recenzowanym wcześniej wymienna (LR44).
    Jeśli chodzi o dokładność, to niezbyt mam jak to rzetelnie sprawdzić, więc mogę jedynie odesłać do not katalogowych układów pomiarowych (V9261F i CS5460A), chociaż odnoszę wrażenie, że ten CS5460A gorzej sobie radzi z małymi mocami. Te dziwne pływanie (nawet o 1W różnicy) wyniku mi się nie podoba. V9261F tak nie miał, tylko że z kolei V9261F nieco zaniżał napięcie (i testując je oba też zauważyłem, że z V9261F z kolei zaniża nieco moc).
    Jeśli chcemy dokładność co do 1W to nie polecam PeakTech 9035. Jeśli zależy nam na określeniu czy zużycie wynosi 20W, czy 60W, czy 200W, to może być.
    Dokumentacja CS5460A wydaje się być dość kompletna, jeśli byśmy chcieli to moglibyśmy przerobić miernik i wykorzystać go w jakimś DIY z wybranym przez nas mikrokontrolerem i komunikować się z nim przez SPI.
    Oprócz tego, troszkę szkoda, że miernik nie pasuje do gniazda "z bolcem" (aka "francuskiego", typ E). Nie wiem czemu tak jest, mogliby łatwo produkować wersję kompatybilną tym, zwłaszcza że fragment z wtyczką jest wymienny.
    No i ten wyświetlacz mi się trochę nie podoba... na przykład przy wyświetlaniu współczynnika mocy w postaci "1.00" cyferka "1" jest tak blisko krawędzi, że na początku jej nie zauważyłem.
    Ciąg dalszy w trzeciej części - teardown UT230B i test porównawczy UT230B vs PeakTech 9035 vs V9261F z nieco bogatszymi pomiarami.

    Cool? Ranking DIY
    About Author
    p.kaczmarek2
    Level 26  
    Offline 
  • #2
    austin007
    Level 17  
    Ciekawe jak mają się funkcjonalnie i w zakresie dokładności pomiaru z zestawieniu do serii ADE Analoga. Sam niedługo zacznę projekt 3-fazowego miernika energii na ADE7758 i przekładnikach prądowych z ESP32 z raportami w chmurze ew dodatkowo na Zigbiee + optoizolacja. Widziałem, że odpowiednik w/w na 3 fazy to CS5451A, ale płytek na AE brak.
  • #3
    krzbor
    Level 23  
    austin007 wrote:
    Ciekawe jak mają się funkcjonalnie i w zakresie dokładności pomiaru z zestawieniu do serii ADE Analoga. Sam niedługo zacznę projekt 3-fazowego miernika energii na ADE7758 i przekładnikach prądowych z ESP32 z raportami w chmurze ew dodatkowo na Zigbiee + optoizolacja. Widziałem, że odpowiednik w/w na 3 fazy to CS5451A, ale płytek na AE brak.

    Polecam mój układ, prosty i działa już od kilku lat Link
  • #4
    djtrebla
    Level 15  
    Mam podobne urządzenie.
    Moja "zabawka" pokazywała mi niewłaściwą godzinę. Poszedłem na łatwiznę, wyjąłem baterię, a raczej ja na chwile wylutowałem jedna nogę z płytki, tak ustawiałem godziny w innych "zabawkach" i mi zawsze działało. I się nadziałem, jak szczerbaty na suchara. Okazało sie, że urządzenie się rozstroiło. Pokazuje niewłąściwe napięcie i wspomnianej godziny nie da się ustawić.
    Gdzieś na jakimś forum doczytałem sie, że wyjęcie bateri celem wymiany na nowa lub resetu, rozstraja urządzenie.

    Możliwe, że ta bateria podtrzymuje pamięć... ?
  • #5
    krzbor
    Level 23  
    djtrebla wrote:
    Mam podobne urządzenie.
    Moja "zabawka" pokazywała mi niewłaściwą godzinę. Poszedłem na łatwiznę, wyjąłem baterię, a raczej ja na chwile wylutowałem jedna nogę z płytki, tak ustawiałem godziny w innych "zabawkach" i mi zawsze działało. I się nadziałem, jak szczerbaty na suchara. Okazało sie, że urządzenie się rozstroiło. Pokazuje niewłąściwe napięcie i wspomnianej godziny nie da się ustawić.
    Gdzieś na jakimś forum doczytałem sie, że wyjęcie bateri celem wymiany na nowa lub resetu, rozstraja urządzenie.

    Możliwe, że ta bateria podtrzymuje pamięć... ?

    A masz na płytce EEPROM? Jeśli go brak, to z przytoczonej przez Autora nocie katalogowej jest informacja, że dane mogą być pobierane z mikrokontrolera. Jeśli mikrokontroler współpracuje z jakimś zegarem RTC, który dodatkowo oferuje pamięć RAM i konstruktorzy postanowili ten RAM użyć do zachowania danych kalibracyjnych, to masz kłopot.