СХЕМА ВАТТМЕТРА

Самодельные приборы    Если вы стараетесь экономить энергию для уменьшения счетов за свет, то вам необходим прибор для контроля потребляемой мощности — ваттметр. Такое устройство позволит измерить энергопотребление техники в том числе и в дежурном режиме. Принципиальная схема простого ваттметра    Схема предлагаемого ваттметра работает по принципу датчика трансформатора тока. В качестве него можно взять обычный сетевой трансформатор с первичкой примерно 3000 витков на железном сердечнике. Эта катушка будет в качестве вторичной обмотки. Отношение тока, протекающего через первичную обмотку, является обратной отношению числа витков.    Однополупериодный выпрямитель выполнен на основе германиевых диодов. Резистор R2 уменьшает чувствительность ваттметра в 10 раз, когда надо измерить мощность электрочайника, тепловентилятора и других мощных потребителей. Индикация выполняется стрелочным микроамперметром. Его шкалу можно проградуировать, для удобства. Настройка производится либо по эталонному цифровому ваттметру, либо по бытовому прибору, с заранее известной мощностью. Поделитесь полезными схемами ОСЦИЛЛОГРАФ НА МИКРОКОНТРОЛЛЕРЕ    Делаем цифровой осциллограф для измерения низких и инфранизких частот, на ЖК дисплее и контроллере AVR. ЭЛЕКТРОМЕТРОНОМ    Очень часто на уроках физики при демонстрации опытов  необходимо замерять время наблюдаемого явления. Можно использовать секундомер, но когда его нет под рукой приходится как-то выходить из положения. Для этого используют прибор, который называется метрономом. Самый распространенный метроном – механический, частоту которого можно изменять специальным ползунком, который прикреплен к маятнику, но в некоторых школах нет даже и таких метрономов. USB DAC — СХЕМА ЦАП    Преобразователь цифрового сигнала компьютера, снимаемого с USB,  обычный аналоговый НЧ. ИЗУЧЕНИЕ РАБОТЫ ЦИФРОВЫХ МИКРОСХЕМ    Лабораторный стенд для изучения основ цифровой электроники — принципиальная схема и фото готового устройства. GAUSS-GUN СВОИМИ РУКАМИ    Преобразователь может питать достаточно большие нагрузки, ток потребления может доходить до 10 ампер, пиковая мощность преобразователя доходит до 90-100ватт, но не нужно забывать, что это однотактный преобразователь и не рассчитан на долговременную работу на большие нагрузки из-за слишком сильного перегрева используемых компонентов, а вот для gauss-gun в самый раз!

—> Ремонт блоков питания компьютера Ремонт компьютеров различной степени сложности осуществить  сложно Как ленточные конвейеры облегчают работу шахты? Ленточные конвейеры — это профессиональные рабочие устройства, которые используются во многих отраслях промышленности и хозяйства.   Как самостоятельно сделать угольную маску? В период, когда пандемия коронавируса бушует по всему миру, каждый хочет защититься от опасных вирусов. Особенности зимней стройки Строительство обычно проводится в теплое время года. Однако кто сказал, что строить зимой нельзя? Что собой представляет сварочный инвертор Сегодня сварку активно используют не только для строительных и монтажных процедур, но и при выполнении различных бытовых работ. Игровые автоматы Плей Фортуна Для любителей азартных игр на просторах интернета представлены много игровых площадок, удовлетворяющих требования своих игроков. Что делать если зависает компьютер Постепенное снижение работоспособности и производительности компьютера — одна из наиболее частотных проблем, с которой сталкиваются пользователи любого ПК. Gaminator Slot — игровые автоматы бесплатно Несмотря на большой ассортимент игровых автоматов, наибольшей популярностью пользуются Гаминаторы. Для тех, кто любит и знает мир спорта — полная версия Вулкан ставка на спорт Отличные знания спортивных игр и событий могут значительно улучшить финансовое положение. Для этого существуют букмекерские конторы, где можно воспользоваться опытом прогнозирования в спорте и заработать. Игровые автоматы на деньги в 2020 году Очень много игроков уже давно просиживают вечера в казино-онлайн.

Измерение мощности. Мощность в цепи постоянного, однофазного и трехфазного тока

Аналогично методу амперметра и вольтметра включение ваттметра возможно двумя способами (рис. 2). Для правильного включения ваттметра один из каждой пары зажимов (последовательной и параллельной цепей) обозначают звездочками и называют генераторным зажимом. Генераторные зажимы подключают к одному полюсу источника. Обе схемы дают погрешности, обусловленные теми же причинами, что и в соответствующих схемах на рис. 1.

Рис. 2. Схемы измерения мощности ваттметром. а – токовая обмотка включена последовательно с нагрузкой; б – обмотка напряжения включена параллельно нагрузке.

Электродинамические ваттметры с несколькими пределами измерения по току и напряжению имеют неименованную шкалу. В этом случае показание прибора умножают на постоянную прибора С, Вт/дел.

C = U_ном I_ном / a_m

где U_ном, I_ном – номинальные значения напряжения и тока для предела, на котором производится измерение; a_m – число делений шкалы.

Мощность однофазного тока можно также измерить косвенным методом по схемам (рис. 3) или ваттметрами электродинамической, ферродинамической и, редко, индукционной систем.

Рис. 3. Схемы измерения мощности однофазного переменного тока. а – амперметр включен последовательно с нагрузкой; б – вольтметр включен параллельно с нагрузкой.

Если нужно знать активную и реактивную мощности, необходимо определить угол j между током и напряжением с помощью фазометра либо воспользоваться схемой на рис. 3. По показаниям вольтметра и амперметра рассчитывают полную мощность

S = UI;

ваттметр измеряет активную мощность

Р = UI cos j = S cos j, откуда

cos j = P/S            и        j = arccos P/S.

Реактивная мощность

Q = UI sin j.

Методические погрешности при этих измерениях такие же, как и в схеме на рис. 1 и 2.

Реактивная мощность может быть замерена также реактивным ваттметром, применяемым, как правило, для лабораторных измерений.

Основные требования к ваттметрам устанавливает ГОСТ.

Мощность в цепи трехфазного тока может быть измерена с помощью одного, двух и трех ваттметров.

Метод одного прибора применяют в трехфазной симметричной системе. Активная мощность всей системы равна утроенной мощности потребления по одной из фаз.

При соединении нагрузки звездой с доступной нулевой точкой или если при соединении нагрузки треугольником имеется возможность включить обмотку ваттметра последовательно с нагрузкой, можно использовать схемы включения, показанные на рис.

4. Если нагрузка соединена звездой с недоступной нулевой точкой или треугольником, то можно применить схему с искусственной нулевой точкой (рис. 5). В этом случае сопротивления должны быть равны

R_BТ + R_А = R_B = R_C.

Рис. 4. Схемы измерения мощности трехфазного переменного тока при соединении нагрузок. а – по схеме звезды с доступной нулевой точкой; б – по схеме треугольника с помощью одного ваттметра.

Рис. 5. Схема измерения мощности трехфазного переменного тока одним ваттметром с искусственной нулевой точкой.

Рис. 6. Схема измерения реактивной мощности трехфазного переменного тока одним ваттметром.

Для измерения реактивной мощности токовые концы ваттметра включают в рассечку любой фазы, а концы обмотки напряжения – на две другие фазы (рис. 6). Полная реактивная мощность определяется умножением показания ваттметра на sqrt ( 3 ). (Даже при незначительной асимметрии фаз применение данного метода дает значительную погрешность)

Методом двух приборов можно пользоваться при симметричной и несимметричной нагрузке фаз. Три равноценных варианта включения ваттметров для измерения активной мощности показаны на рис. 7. Активная мощность определяется как сумма показаний ваттметров.

                            

Рис. 7. Схемы измерения активной мощности трехфазного переменного тока двумя ваттметрами. а – токовые обмотки включены в фазы А и С; б – в фазы А и В; в – в фазы B и С.

При измерении реактивной мощности можно применять схему рис. 8, а с искусственной нулевой точкой. Для создания нулевой точки необходимо выполнить условие равенства сопротивлений обмоток напряжений ваттметров и резистора R. Реактивная мощность вычисляется по формуле

Q = sqrt ( 3 ) ( P₁ – P₂ ).

где P₁ и P₂ –показания ваттметров.

По этой же формуле можно вычислить реактивную мощность при равномерной загрузке фаз и соединения ваттметров по схеме

Ваттметр (простой измеритель мощности переменного тока)

Ваттметр (простой измеритель мощности переменного тока)

Введение: Ваттметр – важный измерительный прибор. Это позволяет измерить реальную электрическую мощность (Ватт). Определить реальную мощность в цепях переменного тока нельзя, просто умножив среднеквадратичное значение напряжения и тока, поскольку коэффициент мощности часто не равен 1. Вы должны использовать измеритель, который непрерывно измеряет мгновенный ток и напряжение, перемножает их и выдает среднее значение. Аналоговые электромеханические устройства делают это с помощью катушки тока (сплошной) и катушки напряжения (подвижной, с прикрепленной к ней иглой). Магнитная сила, действующая между катушками, равна произведению магнитных полей. Усреднение достигается по импульсу системы. Традиционные ваттметры с аналоговой шкалой не очень точны и обычно имеют низкий полезный диапазон измерений.
Теория электронного ваттметра: Я решил сделать это твердотельным способом — построить электронный измеритель мощности с аналоговой обработкой и цифровым считыванием. Отображение обеспечивается цифровым мультиметром, который сейчас можно купить менее чем за 100 чешских крон (примерно 4 доллара США), и поэтому нет смысла создавать свой собственный. цифровой вольтметр. Также можно использовать панельный цифровой вольтметр или даже аналоговый измеритель. Непосредственное напряжение определяется с помощью делителя напряжения. Ток определяется шунтом. Затем напряжение и ток умножаются на аналоговый умножитель AD633. На выходе выдается напряжение, пропорциональное мгновенной мощности. Для получения средней мощности необходимо отфильтровать сигнал с помощью RC-фильтра.
Самой большой проблемой в этой схеме является получение произведения двух аналоговых напряжений. Это не так просто, как это может показаться. Возможно умножение с использованием операционных усилителей и переходов дискретных диодов или транзисторов, имеющих экспоненциальную характеристику. Их принцип состоит в том, чтобы логарифмировать оба сигнала, складывать их и, наконец, делогарифмировать. Точность не очень, есть проблемы с калибровкой, огромный температурная зависимость и различия между отдельными кусочками транзисторов или диодов. Поэтому я отказался от этого варианта. Другой вариант с помощью широтно-импульсных умножителей, но и это решение весьма своеобразно. Еще больше осложнений возникает, когда необходимо работать с обеими полярностями тока и напряжения (4 квадранта). Поэтому я решил использовать специализированную микросхему AD633 (AD633JN в классическом корпусе THT DIP8) — четырехквадрантный аналоговый умножитель с дифференциальными входами и точностью 2%. Для получения дополнительной информации см. техническое описание AD633. Обратите внимание, что версия SMD имеет другую распиновку! Выходное напряжение находится по формуле:
w = (x2-x1) * (y1-y2): 10 В + г
Хотел попробовать интегральную схему MPY634 с точностью 0,5%, но не нашел. Максимальный диапазон входного и выходного напряжения, при котором работает схема AD633, составляет +/- 10В. Это должно соответствовать обоим входным напряжениям. Цепь должна быть рассчитана на амплитуду тока и напряжения, а не только на эффективное значение. Для сети 230В вам придется работать с пиком 325В, а не только 230В. Соотношение делителя 1:40 кажется лучшим. Это позволяет работать с пиковым напряжением до 400В. Напряжение шунта ниже напряжения делителя напряжения, поэтому подключается ко входу Y, имеющему лучшую точность.
Схема простого ваттметра: На рис. 1 представлена ​​простейшая конструкция измерителя мощности (ваттметра) с AD633 и одним диапазоном. Ток определяется шунтом. Если нам требуется преобразование выходного сигнала 1 мВ/1 Вт, значение шунта должно быть 0R4 (0,4 Ом). Максимальный среднеквадратичный ток через счетчик определяется максимально допустимой рассеиваемой мощностью шунта. Для шунта 0,4 Ом 40 Вт максимальный непрерывный ток составляет 10 А. Максимальная измеренная мощность составляет 2300 Вт для идеальной резистивной нагрузки, для других нагрузок она должна быть ниже. Другим ограничением является максимальное входное напряжение умножителя (10 В), поэтому максимальный пиковый ток должен быть ниже 25А. Калибровка выполняется установкой P1 в соответствии с известной нагрузкой. Сумма значений P1 и R1 будет около 390k, и тогда коэффициент деления будет 1:40. Если вы не можете установить правильное значение с помощью P1, измените значение R1. Входы умножителя защищены от перенапряжения стабилитронами на 12 В. Напряжение питания (+/- 15В) получается с помощью емкостного дроппера и двух стабилитронов на 15В. В сочетании с мультиметром с разрешением 0,1 мВ вы получите ваттметр с разрешением 0,1 Вт. Мы будем использовать Диапазоны 200 мВ, 2 В и, возможно, 20 В, где мощность отображается непосредственно в ваттах (1 мВ = 1 Вт) или киловаттах (1 В = 1 кВт).

Предупреждение! Вся схема, включая вывод для мультиметра (вольтметра), электрически связана с сетевым напряжением, что смертельно опасно. Это должно быть обработано соответствующим образом. Для снижения риска возгорания следует использовать предохранитель или автоматический выключатель. Вы делаете все на свой страх и риск. Я не несу никакой ответственности за любой ваш вред.

Рис. 1 – Схема простого ваттметра

AD633JN в корпусе DIP8.

Первые опыты с ваттметром

Прототип ваттметра в макете.

Ваттметр на печатной плате.

Добавлено: 03.07.2011
дом

Простой цифровой ваттметр переменного тока | Electronic Design

Для проведения полезных измерений «реального» энергопотребления ваттметры должны быть точными, несмотря на большие реактивные и постоянные составляющие тока, потребляемого контролируемой нагрузкой. Кроме того, иногда необходимо одновременно контролировать и суммировать потребление мощности от нескольких фаз переменного тока (двух в случае типичного бытового электрощита на 220 В, трех в случае промышленного переменного тока на 208 В).

Этот простой ваттметр с оптической развязкой удовлетворяет этим критериям. Он преобразует показания мощности одной или нескольких фаз в (с учетом показанных значений схемы) выходную частоту 1 импульс/джоуль (1 Гц/Вт). При желании его можно настроить для работы с интерфейса на COM-порт стандартного ПК. Затем аппаратное обеспечение COM-порта ПК интерпретирует каждый импульс в 1 джоуль как «стартовый бит» допустимого (хотя и бессмысленного) символа ASCII. Простое программное обеспечение BASIC (см. список), работающее на ПК, может отслеживать и усреднять частоту приема символов как точную меру энергопотребления. Несколько более сложное программное обеспечение могло бы собирать и хранить подробные журналы энергопотребления в течение сколь угодно длительных периодов времени.

Основой схемы ваттметра является четырехканальный оптоизолятор, состоящий из светодиодов Е1-Е4 и фототранзисторов Q1-Q4, соединенных по схеме двойного моста (см. рисунок). Эта компоновка действует как вариант (по общему признанию своеобразный) известного аналогового умножителя «ячейка Гилберта» для вычисления четырехквадрантного произведения сетевого напряжения переменного тока и тока нагрузки Z1.

Принцип работы оптомостового умножителя объясняется в более ранней статье «Идея для проектирования» ( «Оптический изолятор вычисляет ватты», Electronic Design, , 14 октября 1994 г., с. 102 ). Выход умножителя — это ток, потребляемый от конденсатора C1, который пропорционален действительной мгновенной мощности, подаваемой на нагрузку. Точность сохраняется, даже если напряжение в сети колеблется, а нагрузка является реактивной и нелинейной. Если необходимо контролировать несколько фаз переменного тока, для каждой дополнительной фазы необходимо дублировать только резисторы R1 и R2 и оптоизолятор. Фототранзисторы дополнительного(ых) изолятора(ов) должны быть запараллелены с Q1-Q4.

Преобразователь тока в частоту, образованный эталоном VR1, компараторами A1 и A2 и соответствующими дискретными элементами, преобразует пассивно суммированные токи, пропорциональные мощности, в выходной сигнал 0–1200 Гц, появляющийся на A2 (контакт 7). Если ваттметр будет использоваться с COM-портом ПК, можно добавить дополнительный регулятор VR2, чтобы получить достаточное питание +5 В для работы ваттметра от сигналов «рукопожатия» порта.