Ваттметр для сети 220В

Как-то был у меня цифровой мультиметр на 572ПВ2 (скачать статью). С появлением на рынке большого количества самых разнообразных цифровых измерительных приборов надобность в нем отпала. Поэтому некоторое время он валялся без дела. Но ведь жалко, что стоящая вещь пропадает! Некотрое время я думал куда бы его приспособить, и решил сделать ваттметр. Вот этой категории приборов на рынке нет (я, по крайней мере, не встречал). Так что применение нашлось. Конечно, весь мультиметр использовать нет смысла. Был оставлен только АЦП с органами индикации на светодиодных матрицах АЛС 324. Это, конечно, не высший сорт, но показывают исправно.

Прибор может измерять мощность до 1000Вт и напряжение сети. Погрешность прибора - около 4%. Он не претендует на прецизионность, но в домашнем хозяйстве этого и не требуется. Например, можно замерить мощность, потребляемую компьютером - вы будете удивлены! А то во всяких там вопросах-ответах некоторые "знатоки" практически на все вопросы рекомендуют переустановку винды или повышение мощности БП.

Схема ваттметра приведена здесь. Как видно из схемы - перемножитель включен по классической схеме - умножает ток на напряжение, учитывается так же сдвиг фаз при индуктивной нагрузке. Сигнал, пропорциональный напряжению, подается с обмотки II Тр1. Сигнал, пропорциональный потребляемому току, берется с трансформатора тока Тр2. Балансируется А1 резисторами R3 и R4, а R6 служит для установки нуля. Так как АЦП довольно чувствительный, то эта регулировка обязательна, а так как обычно имеется некоторый дрейф, то его ручка выведена на переднюю панель. Но крутить ее часто не придется. После некоторого прогрева показания стабилизуруются. Неожиданно эта регулировка нашла применение для компенсации показаний при уже подключенной нагрузке (в пределах +/- 100Вт). Например, мы подключили компьютер, а к нему подключен монитор. Отключив питание системного блока, но оставив включенный монитор, прибор будет показывать его потребление. При подключении системника мощность, естественно, возрастает. Можно подсчитать мощность системника отдельно, но для тех, у кого проблемы с устным счетом и пригодится эта регулировка. Включаем монитор без системника, и устанавливаем показания прибора на нуль. При подключении системника будет отображена мощность, потребляемая им.

Прибор измеряет так же напряжение сети, при этом используется канал на А2, представляющий собой прецизионный выпрямитель. Цепь R21 C2 служит для сглаживания пульсаций в обоих режимах.

Прибор настраивается вначале в режиме вольтметра. При этом используются штатные средства АЦП (смотреть статью). Если их диапазона не хватает - скорректировать номиналы R13 (или R14).

Затем переключаем в режим измерения мощности и калибруем показания резистором R25. Для этого подключается неиндуктивная нагрузка (лампа накаливания, какой-нибудь обогреватель, только без электродвигателя) и обычным методом (вольтметра - амперметра) измеряется ток и напряжение, вычисляется мощность по известной формуле P=UI. Желательно при этом использовать стабилизатор напряжения, т. к. напряжение в сети не отличается стабильностью. Проверяем диапазон регулировки R6. Он должен быть примерно симметричным в районе +/-100Вт. Если это не так - скорректировать номиналы R5 или R7.

Питание АЦП производится от БП +/-5В. От отдельного напряжения +5рс питаются аноды матрицы АЛС. Чтобы не городить еще источник питания +/-10…15В и не усложнять схему - была проверена работоспособность 525ПС2 на пониженном напряжении. Надо сказать, что не все экземпляры могут работать при таком напряжении.

Трансформатор Тр2 выполнен на Ш-образном сердечнике Ш6х6 (раньше такие применялись в карманных приемниках). I обмотка содержит 8 витков провода диаметром 0,8мм, II - 1000 витков (провод 0,1мм). Наматывается вначале II обмотка, а потом уже I. Уделите внимание изоляции между ними! При мощности более 1кВт происходит насыщение Тр2. Для повышения верхнего предела измерения до 2кВт следует применить более мощный трансформатор (с большей площадью сечения).

В качестве Тр1 можно применить подходящий малогабаритный трансформатор. Напряжение на II обмотке - 2х10В, III - 10В.

Диоды - любые, типа КД521 - 522. Мосты в БП - любые маломощные и малогабаритные. Резистор R25 - многооборотный, проволочный, с удлиненной ручкой (припаяна трубочка).

Чертеж печатной платы перемножителя можно посмотреть здесь, а печатки АЦП - здесь. Могут быть некоторые несоответветствия между принципиальной и монтажной схемой, т. к. прибор "доводился" уже после изготовления плат. Поэтому чертежи даются для отправной точки - подкорректировать разводку все же проще, чем с нуля нарисовать печатку. Красными линиями обозначены перемычки.

Прибор можно использовать в качестве приставки к цифровому мультиметру. В этом случае канал на А2, АЦП, индикатор исключаются, а к С2 подключается мультиметр в режиме вольтметра. Если регулировки R25 окажется недостаточно - скорректировать номиналы R8 (или R9). Источник +5рс при этом так же не нужен. В случае применения стрелочного мультиметра надо после С2 поставить буферный каскад (повторитель) на ОУ, а уже к его выходу подключать измерительный прибор. Однако диапазон и точность измерения при этом будут хуже.

Смотреть фото.

Вернуться к «Мои разработки и статьи»