Цифровой ваттметр: обзор, характеристики, виды и отзывы. Устройство и принцип работы электронных ваттметров и счетчиков энергии Измерительная схема ваттметра

29.06.2023

Как известно из теории переменного тока, средняя за период мощность S , развиваемая на участке цепи выражается соотношением:

S 2 = P 2 + Q 2 = I 2 эфф ×U 2 эфф .

Активная мощность или ваттная мощность P = I эфф ×U эфф ×cosj определяет работу в цепи, совершаемую источником э.д.с. в единицу времени. Это средняя мощность тока, обеспечивающая выделение тепла. I эфф и U эфф – так называемые эффективные значения силы тока и напряжения, равные соответственно

и получающиеся при усреднении во времени квадрата мгновенного значения силы тока и напряжения синусоидального переменного тока, cosj – коэффициент мощности.

Угол j – угол сдвига фаз между током и напряжением, зависящий от сопротивления цепи R , ее индуктивности L , емкости C и частоты переменного тока w.

Величину Q = I эфф ×U эфф sinj называют реактивной или безваттной мощностью (единица измерения Вар – вольт-ампер реактивный).

Способы измерения величин I эфф и U эфф считаются известными, поэтому остановимся только на способе измерения величины P .

Рис.1. Рис.2.

Среднее значение мощности может быть измерено при помощи специальных приборов – ваттметров . Существуют ваттметры различных конструкций и систем. Ниже приводится описание ваттметра электродинамической системы.

Устройство и способ включения электродинамического ваттметра схематично показаны на рисунках 1 и 2. Ваттметр состоит из двух катушек: неподвижной катушки 1 с малым сопротивлением, включаемой в цепь переменного тока последовательно с исследуемым участком, и вращающейся катушки 2 с большим сопротивлением, включаемой параллельно исследуемому участку. Вращающаяся катушка снабжена пружинами 3 , удерживающими её в начальном положении. Поворот этой катушки приводит к изменению положения указателя 4 на шкале ваттметра. Напряжение между концами катушки 2 равно напряжению на исследуемом участке цепи. При гармоническом характере напряжения можно записать:

U = U max ×sinwt .

Если катушка 2 имеет сопротивление R , ток в ней равен:

По катушке 1 и исследуемой цепи течет ток, который в общем случае находится не в фазе с напряжением и выражается соотношением

I = I 1 = I max ×sin(wt + j).

Из общих положений о взаимодействии проводников, обтекаемых токами, следует, что мгновенное значение вращательного момента электродинамических сил, приложенных к подвижной рамке ваттметра, будет выражаться, как

где коэффициент k зависит от конструкции подвижного узла прибора. Из этой формулы видно, что момент М является функцией времени.

Вращающаяся система ваттметра обладает большим периодом собственных колебаний и значительным затуханием. Её устойчивое отклонение от положения равновесия при прохождении тока через рамку определяется равенством момента сил пружинок 3 и среднего значения момента электродинамических сил за период Т тока

(2)

где А = k/Т – коэффициент пропорциональности.

Таким образом, среднее за период значение момента сил, определяющее угол поворота подвижной рамки, пропорционально средней мощности P , развиваемой переменным током в том участке цепи, к которому подключен ваттметр. Показания ваттметра не зависят от реактивной мощности. Однако, зная активную мощность P , можно вычислить коэффициент мощности cosj и реактивную мощность Q по формулам:

и .

ПРАКТИЧЕСКАЯ ЧАСТЬ

Описание лабораторного ваттметра Д–57

Измерительный прибор Д–57 (рис.3) является многопредельным высокочастотным зеркальным ваттметром средней и большой мощности (до 3 кВт). Перед работой с прибором его следует установить строго горизонтально с помощью 4 ножек с винтовыми регуляторами (горизонтальное положение контролируется по двухкоординатному уровню; при его достижении пузырек с воздухом, плавающий в жидкости, должен находиться точно в центре окружности уровня).

Подсвет зеркала, которое укреплено на оправе подвижной катушки ваттметра и образует на шкале «зайчик» отметчика, осуществляется лампочкой, питаемой от встроенного понижающего трансформатора (гнезда «освещение»).

Рис.3. Прибор Д–57. Общий вид и схема подключения к нагрузке.

1 – шкала; 2 – ручка установления отметчика на «0»; 3 – ручка смены полярности; 4 – переключатель пределов по току; 5 – двухкоординатный уровень; 6 – лампы подсвета шкалы; 7 – предохранитель питания.

Как упоминалось выше, измерительный узел ваттметра состоит из двух катушек – неподвижной («токовой») и подвижной («потенциальной»). Соответственно этому на корпусе ваттметра имеются две клеммы, вблизи которых стоят символы, обозначающие ток (к ним подключается токовая обмотка), а также две (или более) клемм, символы у которых обозначают напряжение. К ним подключается потенциальная обмотка или ее часть; вследствие этого таких клемм не две, а больше (клеммы, помеченные символами со звездочкой обычно называются «общими» и соединяются вместе).

Согласно этому, схема подключения ваттметра для измерения мощности переменного тока будет такой, как показано на рис.4.

Рис.4.

У используемого прибора шкала разбита на две части. Начало шкалы находится вверху, а ее продолжение – ниже, во втором ряду (это повышает точность показаний). Линейка шкалы разбита на 5 параллельных полос с наклонными чертами, по которым ведется отсчет десятых долей величин. Такая двумерная шкала тоже существенно повышает точность снятия показаний.

Количество делений шкалы, как правило, кратно числу, написанному вблизи выводов потенциальной обмотки. Учет масштаба ведется следующим образом. Для получения истинного отсчета А" необходимо вычислить А" = А (U m /N ), где А – отсчет по шкале прибора, U m – то значение напряжения, которое написано вблизи клемм потенциальной обмотки, которую предполагается использовать для измерения (в данной работе U m = 150), N – число полных делений в шкале прибора (в нашем случае N = 150).

Справа на корпусе прибора расположена ручка переключателя пределов по току на два положения: 5 и 10 А, а слева – ручка изменения полярности напряжения, если данный ваттметр потребуется использовать для измерения мощности постоянного тока.

Величина средней мощности, измеренной прибором, равна произведению А" на ту величину тока, которая в данный момент установлена на переключателе пределов по току (5 или 10 А).

Внимание ! Не рекомендуется превышать в процессе измерений даже хотя бы один из пределов (либо по току, либо по напряжению), указанных цифрами, стоящими на ручке переключателя по току и вблизи клемм, к которым подключены выводы потенциальной обмотки, соответственно. Невыполнение этого может привести к повреждению прибора, даже если предельная мощность, на которую рассчитан прибор (она равна произведению значений пределов), не достигнута.

Перед измерениями необходимо всегда ручкой 2 (см.рис.4) устанавливать «зайчик» на нулевую отметку шкалы.

В качестве тренировки и проверки навыков работы с ваттметром можно измерить мощность лампы накаливания и сравнить полученную величину с указанной на цоколе (или колбе) лампы. В качестве источника напряжения взять сеть напряжением 220 В и частотой 50 Гц.

Похожая информация.

Ваттметр

Ваттме́тр

прибор для измерения активной электрической мощности (в ваттах). Ваттметры имеют две электрические цепи: тока (включается в цепь нагрузки последовательно) и напряжения (включается параллельно с нагрузкой). Шкала ваттметра градуируется в ваттах. Применяются электродинамические, электронные ваттметры (для измерений на постоянном и переменном токе) и ферродинамические ваттметры для измерений на переменном токе. Наиболее распространены электродинамические ваттметры (см. рис.), которых состоит из неподвижной катушки 1 , включённой последовательно с нагрузкой Н (цепь тока), и подвижной катушки 2 , включённой через большое добавочное сопротивление R параллельно нагрузке (цепь напряжения). Работа ваттметра такого типа основана на взаимодействии магнитных полей подвижной и неподвижной катушек при прохождении по ним электрического тока. При этом вращающий момент, вызывающий отклонение подвижной части прибора и соединённой с ней стрелки (указателя), при постоянном токе пропорционален произведению силы тока на напряжение, а при переменном токе – ещё косинусу угла сдвига фаз между током и напряжением. Расширение пределов измерений достигается с помощью трансформаторов тока и добавочных резисторов, а в цепях высокого напряжения – с помощью трансформаторов тока и напряжения.

Энциклопедия «Техника». - М.: Росмэн . 2006 .

Синонимы :

Смотреть что такое "ваттметр" в других словарях:

- (см. ватт + ...метр) прибор для измерения активной мощности в электрической цепи постоянного или переменного тока. Новый словарь иностранных слов. by EdwART, 2009. ваттметр ваттметра, м. [от слова ватт и греч. metreo – мерю] (физ.). Прибор для… … Словарь иностранных слов русского языка

- (от ватт и греч. metreo измеряю), прибор для измерения мощности в электрич. цепях (в цепях перем. тока для измерения активной мощности Р=UIcosj, где U напряжение, I сила электрич. тока, j фазовый угол между синусоидально изменяющимися током и… … Физическая энциклопедия

- (Уаттметр) прибор, имеющий назначение измерять работу,совершаемую электрическим током в единицу времени при прохождении токачрез какой либо проводник; так, напр., ваттметр может дать число ваттов,потребных для получения некоторой силы… … Энциклопедия Брокгауза и Ефрона

ваттметр - а, м. wattemètre < wattmeter. Прибор для измерения электрической модности постоянного или перменного тока. Крысин 1998. Свет от лампа маловаттнойц, к тому же прикроватный. В. Корнилов Боль. // ДН 2002 2 9. Лекс. БСЭ 1: ваттметр; МАС 1957:… … Исторический словарь галлицизмов русского языка

ВАТТМЕТР, прибор для измерения активной электрической мощности в ваттах (Вт). Имеет 2 электрические цепи: тока (включается в цепь нагрузки последовательно) и напряжения (включается параллельно с нагрузкой) … Современная энциклопедия

- (от ватт и...метр) электрический прибор для измерения активной мощности (в ваттах) в цепях постоянного или переменного тока. Работа ваттметра основана на взаимодействии 2 обмоток токовой и напряжения, включаемых последовательно с нагрузкой и… … Большой Энциклопедический словарь

- (Wattmeter) прибор для измерения электрической мощности, расходуемой в данном участке электрической цепи. Самойлов К. И. Морской словарь. М. Л.: Государственное Военно морское Издательство НКВМФ Союза ССР, 1941 … Морской словарь

На этой странице я сделал подборку ваттметров постоянного тока и напряжения популярных по заказам, в том и числе мной используемых. Ваттметры постоянного тока в основном используются для наблюдения за показаниями в солнечных электростанциях. Где устанавливаются как приборы учёта выработанной энергии за различные промежутки времени, а также для наблюдения за показаниями по мощности и току заряда.

Также ваттметры используют авиомоделисты чтобы узнать ёмкость аккумуляторов и токи в системе, мощность потребляемую и другое. Такие ваттметры очень удобные чтобы знать сколько энергии потребляют подключённые устройста, какую мощность выдают солнечные панели или зарядные устройста.

Ниже я сделал подборку ваттметров с ссылками на страницы с полным описанием. Все ваттметры с сайта алиэкспресс, я уже пять лет заказываю там всю электронику и меня всё устраивает. В наших магазинах подают всё тоже самое, но как правило в 2-3 раза дороже. Начну я с самых популярных ваттметров постоянного тока.

Ваттметр постоянного тока 6.5-99 вольт 50/100А

цена 10.79$ Ваттметр постоянного тока с внешним шунтом, в настройках ваттметра, которые осуществляются одной кнопкой можно выбрать с каким шунтом он будет работать, на выбор шунт на 50 А, и на 100А. Очень точный ваттметр, который считает выработку энергии в ваттах и киловаттах до 9999 кВт*ч. Ваттметр начинает считать отображая десятые ватт до значения 999.9 ватта, далее уже только целые ватты отображает. Когда значение в ваттах доходит до 9999 ватт то ваттметр начинает считать в кВт, а до значения 9999 кВт.

Ещё как плюс цифры на экране крупные и чёткие, их хорошо видно и днём и ночью если включена подсветка, которую можно отключать. Ваттметр хорошо встраивается в различные панели и приборы.

Рабочее напряжение от 6.5 до 99 вольт, имеет защиту от перенапряжения так как я подавал на него более 100 вольт и он не сгорел, а заморгал подсветкой сигнализируя превышение напряжения. Также в настройках есть сигнализация (оповещение) по напряжению, которую можно устанавливать, что тоже может быть полезно если нужно оповещать о низком заряде АКБ или его перезарядке. Если нужен ваттметр с шунтом на 100А, то вот ссылка на Ваттметр с шунтом на 100 ампер цена 13.86$

Ваттметр постоянного тока 100V 20А

цена 9.5$ Этот ваттметр точно такой же как и предыдущий, но имеет встроенный измерительный шунт, по этому по подключению очень прост и провода прикручиваются в колодку контактную. То есть всего два провода плюс и минус входные от источника питания, и два провода к потребителям энергии. В настройках также можно установить пороги сигнализации по напряжению если нужно, и включить или отключить подсветку.

Ваттметр постоянного тока 4-60V 50(100)A

цена 7.82$ Этот ваттметр более дешевый, цена около 8$, и некогда самый популярный так как других нормальных не было. Рабочее напряжение от 4 до 60 вольт, ток долговременный до 50А, и пиковый кратковременный то может измерять до 100А. Точность измерений хорошая, из отличий малый вес и компактность. Ваттметр запоминает максимальный показания по мощности, по току, и по напряжению, и они раз в секунду меняются в нижнем левом углу экрана

В реальном времени отображает напряжение, ток заряда и текущую мощность. Счётчик ватт*часов запоминает ватты до 65 Ач, это при 12В до 780 ватт. Очень удобный тем что можно посмотреть какая пиковая мощность была, какой максимальный ток был за всё время.

Ваттметр постоянного тока 4.8-60V до 150A

цена 9.24$ Этот ваттметр очень похож на предыдущий, но более мощный, и имеет подсветку. Максимальный измеряемый ток до 150 Ампер. Рабочее напряжение 4.8-60 вольт. Ваттметр также запоминает пиковые значения по току, напряжению, и мощности. Запоминает значения до 65 Ач.

Такие ваттметры популярны у авиомоделистов где большие токи при низком напряжении, он лёгок и компактен, ну и достаточно прост в подключении. SOURCE это вход, а LOAD это выход на потребителей, подключать можно любыми концами, но считает показания только в одну сторону.

Ваттметр постоянного тока 4.8-60V до 130A

цена 7.46$ ваттметр также похож на предыдущие, но максимальный ток до 130А, имеет подсветку и стандартный экран 16*2. Счетчик ватт*ч считает до 6554 ватт, счетчик ампер отображает данные до 65Ач. Также ваттметр запоминает пиковые данные то току, по мощности и по напряжению.

Ваттметр постоянного тока 100V 10A

цена 8.28$ Особенность этого ваттметра это встроенный шунт, но правда ток который может выдержать ваттметр всего 10А, но и этого может быть вполне достаточно. Сам ваттметр должен подключаться отдельным питанием в диапазоне 4-20 вольт, а измерять может напряжение до 100 вольт. Схема подключения имеется в описании и довольно понятна. Ваттметр имеет кнопку настройки где можно задать установки по времени и другие. Показания считает до 99.999Ач, и 999.99 ватт*ч.

Беспроводной Ваттметр 120V 100A

цена 24.33$ Мощный беспроводной ваттметр на 120 вольт и 100 ампер. Он состоит из двух частей, которые между собой обмениваются информацией по беспроводному каналу rs 485, и могут соединяться USB проводом. Беспроводное соединение более точное так как нет потерь в проводах, может работать на большом удалении. Шунт с большим заасом(200А) по току чтобы до 100А было меньше нагрева самого шунта и более точные показания.

Ваттметр имеет цветной информативный цветной экран с отображением множества данных, и широкими возможностями в настройках. Ваттметр считает показания в обе стороны, то есть может одновременно показывать мощность заряда и разряда, ёмкость аккумулятора, Ач, Втч и др. Также он имеет встроенное программируемое реле, которое может включаться и выключаться по заданным параметрам тока, напряжения и др. На этой основе можно делать защиту от перезаряда отключением зарядного устройства, от превышения зарядного или разрядного тока, а также по напряжению. Более подробное описание в ссылке на ваттметр.

Также есть более мощные версии на 200 и 300 ампер
цена 27.15$ Беспроводной Ваттметр 120V 200A
цена 28.82$ Беспроводной Ваттметр 120V 300A

electro-labs.com

Каждый, наверное, когда-нибудь задумывался над вопросом, сколько потребляет тот или иной бытовой электроприбор. Например, сколько энергии потребляет телевизор в дежурном режиме? Как изменяется энергопотребление холодильника в различных режимах работы? Для этих целей вам потребуется ваттметр переменного тока, и в статье мы подробно рассмотрим конструкцию одного из вариантов прибора (Рисунок 1).


Рисунок 1.

Разрабатывать такие приборы для постоянного тока не имеет смысла ввиду того, что в этом случае все очень просто вычисляется с помощью известных законов и математических формул, при этом из измерительных приборов потребуется только амперметр. Для переменного тока все немного сложнее и раньше аналоговые ваттметры для переменного тока, хоть и обеспечивали высокую точность, были сложны в производстве, не говоря уже о цифровых ваттметрах и возможности сборки подобных приборов в домашних условиях. Современные технологии и элементная база позволяют проектировать многофункциональные устройства при минимальных затратах. Дешевые микроконтроллеры (МК) с богатой периферией и мощными вычислительными способностями заметно упрощают создание различных систем автоматизации и управления. Интегрированная прецизионная аналоговая периферия, а в некоторых МК и подсистема цифровой обработки сигналов, дают возможность разрабатывать многофункциональные измерительные приборы.

Цифровой ваттметр, конструкцию которого мы рассмотрим, предназначен для измерения потребляемой мощности устройств, подключенных к сети переменного напряжения 207 - 235 В / 50 Гц. Основным элементом ваттметра является 8-разрядный PIC микроконтроллер компании серии , который с помощью внешних АЦП выполняет измерение протекающег через нагрузку тока, напряжения на нагрузке, вычисляет действующее значение напряжения (эффективное значение) в сети, действующее значение тока и среднее значение потребляемой мощности. Все указанные параметры отображаются на двухстрочном символьном ЖК индикаторе.

Прибор не имеет отдельного источника питания. Используется встроенный сетевой блок питания, благодаря чему микроконтроллерная часть прибора полностью изолирована от аналоговых узлов, находящихся под напряжением сети.

Принципиальная схема

Схема и проект печатной платы разработаны в бесплатной среде проектирования SoloPCB tools. Принципиальная схема прибора изображена на Рисунке 2. Полный список примененных компонентов приведен в Таблице 2.

Для вычисления потребляемой мощности нам необходимо знать напряжение на нагрузке и потребляемый нагрузкой ток. Напряжение, которое должно быть измерено, является напряжением сети переменного тока, поэтому необходимо учитывать, что оно может быть в диапазоне 207 В - 253 В. С целью повышения точности измерений необходимо выполнять измерение напряжения сети, а не использовать в расчетах фиксированное среднее значение 230 В.

Линии сети электропитания подключаются к разъему J1 (AC IN, вход переменного напряжения). Аналоговый узел для измерения напряжения сети состоит из резистивного делителя (R1, R2 R3), прецизионного источника опорного напряжения (U3) и АЦП (U5). Резистивный делитель, включенный между фазой и нейтралью, предназначен для понижающего масштабирования напряжения с коэффициентом R1/(R1+R2+R3)=1/201 . Таким образом мы понижаем пиковое значение напряжения величиной ±320 В в уровня ±1.59 В. Затем с помощью источника опорного напряжения REF03 () мы задаем смещение этого напряжения вверх на величину 2.5 В, и в результате диапазон ±320 В будет соответствовать входному диапазону АЦП 0.91 В - 4.09 В.

После масштабирования и смещения напряжение на резисторе R2 считывается аналого-цифровым преобразователем (U5) MCP3202 (Microchip) и передается в 12-разрядном формате по интерфейсу SPI в микроконтроллер. Для изолирования микроконтроллера от аналоговых узлов используются высокоскоростные оптопары HCPL-0630 . Второй канал АЦП используется для измерения опорного напряжения 2.5 В - это значение будет использоваться в качестве поправочного коэффициента в расчетах.

Линии сети переменного тока, нейтраль и заземление от разъема J1 непосредственно подключаются к выходному разъему J2 (AC OUT), линия фазы проходит через датчик тока (U4) ACS712-20A компании . Это малошумящий аналоговый датчик тока на основе эффекта Холла с гальванической развязкой от измеряемой линии и возможностью измерения постоянного и переменного тока. Для повышения шумовых характеристик и точности измерений имеется вывод для подключения фильтрующего конденсатора. При нулевом токе выходное напряжение датчика составляет 2.5 В. При протекании тока через выводы IP+ и IP- выходное напряжение датчика меняется в соответствии с масштабным коэффициентом 100 мВ/А, следовательно, при протекающем токе +20 А выходное напряжение составит 4.5 В и 0.5 В при токе -20 А. Аналоговое значение датчика тока преобразуется в цифровую форму с помощью еще одной микросхемы АЦП MCP3202.

Датчик тока имеет диапазон измерений ±20 А, но, учитывая ограничения по току для разъемов и держателя предохранителя, узел измерения переменного тока защищен предохранителем 16 А, включенным в фазовую линию.

Для питания аналоговых узлов и микроконтроллерной части используется трансформаторный блок питания (Рисунок 3). Трансформатор имеет две идентичные вторичные обмотки, с которых снимается переменное напряжение 6 В. Далее напряжение выпрямляется и стабилизируется с помощью микросхемы (U1, U2) с типовой схемой включения. Светодиоды D2 и D3 предназначены для индикации напряжения питания.

В ваттметре используется 8-разрядный МК PIC18F252. Он выполняет считывание значений напряжения и тока, выполняет вычисление их среднеквадратичных значений и среднее значение потребляемой мощности. Непосредственно к МК подключен ЖК индикатор, на котором отображаются указанные значения. Может использоваться как 4-, так и 8-битный режим работы. Для работы с внешними АЦП используется интегрированный в МК модуль SPI интерфейса. Несмотря на то, что в схеме используется кварцевый резонатор 20 МГц, микроконтроллер тактируется частотой 5 МГц. Для программирования микроконтроллера предусмотрен разъем ICSP (J3) (Рисунок 4).

Таблица 1. Список использованных компонентов.

Обозначение в схеме	Наименование, номинал	Корпус, примечание
U1, U2	78L05	SOT-89
U3	REF03	SO-8
U4	ACS712-20A	SO-8
U5, U10	MCP3202-BI/SN	SO-8
U6, U7, U8	HCPL-0630	SO-8
U9	PIC18F252-I/SO	SO-28
BR1, BR2	Диодный мост	800 В / 1 А
TR1	Трансформатор HR-E3013051	2 × 6 В, 1.5 VA
LCD1	TC1602D	Двухстрочный ЖК индикатор
C1, C18	470 мкФ 25 В	10 мм × 10 мм
C2, C17	100 мкФ 16 В	6.3 мм × 5.4 мм
C11, C12	22 пФ 50 В	smd 0805, керамика
C9	1 нФ 50 В	smd 0805, керамика
C2, C4, C5, C6, C7, C8,C10, C13, C22, C14, C15, C16, C17, C20	100 нФ 50 В	smd 0805, керамика
C21	1 мкФ 25 В	smd 1206, керамика
R16	0 Ом	smd 0805, 1%
R2, R3	1 МОм
R5, R6, R17	1 кОм
R1, R14, R15, R18, R19	10 кОм
R7, R8, R9, R13	2.5 кОм
R4, R10, R11, R12	330 Ом
D2, D3	Красный светодиод	smd 0805
D1	Диод Шоттки	1 А / 40 В, корпус SMA
Y1	Кварцевый резонатор 20 МГц
F1	Держатель предохранителя	Для поверхностного монтажа
J1, J2	Винтовой клемник 1×3	шаг 5.2 мм
J3	Штыревой разъем 1×5	шаг 2.5 мм

Печатная плата

Проект печатной платы тоже выполнен в среде SoloPCB. Проектирование прибора в качестве портативного устройства было хорошей идеей, при этом контур печатной платы был спроектирован в Autocad и затем экспортирован в среду SoloPCB (Рисунок 5).

Печатные проводники силовых линий (фаза, нейтраль, заземление), соединяющие входной (AC IN) и выходной (AC OUT) разъемы, сделаны широкими, насколько это возможно, все блокировочные конденсаторы расположены как можно ближе к микросхемам. Шины аналоговой (AGND) и цифровой «земли» (DGND) выполнены отдельными. Все компоненты расположены на верхнем слое.

Примечание:

При проектировании схемы и печатной платы в среде SoloPCB некоторые элементы, которые отсутствовали в библиотеках, были созданы вручную. Библиотека этих элементов входит в состав архива с проектными файлами, который вы сможете скачать в секции загрузок.

Программа микроконтроллера

Как мы заметили выше, микроконтроллер считывает значения напряжения и тока каждую 1 мс и накапливает 40 измерений каждого параметра, что соответствует двум периодам для частоты 50 Гц. Затем выполняется вычисление действующих значений и потребляемой мощности. Период 1 мс генерируется с помощью встроенного таймера Timer A, работающего в 16-битном режиме с выработкой сигнала прерывания по переполнению.

После получения всех выборок выполняется вычисление действующих (среднеквадратичных) значений напряжения и тока по формуле:

Следует заметить, что полученные выборки содержат также фазовое соотношение между напряжением и током. Таким образом, активная мощность переменного тока, которая вычисляется по формуле (V×I×cosθ ), может быть получена вычислением средней мощности с использованием следующей формулы:

Все вычисленные значения отображаются на экране ЖК индикатора. Для работы с индикатором применяется библиотека lcd.h для компилятора CCS C.

На рисунках ниже изображены измерения с помощью цифрового ваттметра: Рисунок 6 - потребляемая мощность паяльной станции в режиме нагрева, Рисунок 7 - водонагревателя мощностью 2 кВт.

Загрузки

Листинг исходного кода программы микроконтроллера (компилятор CCS C) -

Проектные файлы SoloPCB (схема, печатная плата, библиотеки элементов) -

Давно хотел себе ваттметр для подбора винтов к моторам и измерения потребляемой мощности и тока , остановился на таком, нашел самого дешевого продавца. Упакован был в пенополиэтилеи и пакетик, к прибору прилагалась инструкция(скорее паспорт) с описанием возможностей и пределами измерений. Описание от продавца на английском:

Specifications:
Color:Blue
Voltage:(0)V-4V-60V 0.01V (Resolution).
Current:0-100 A peak 0.01A (Resolution).
Power:0-6554 W 0.1W (Resolution).
Charge:0-65 Ah 0.001Ah (Resolution).
Energy:0-6554 wh 0.1 Wh (Resolution).
Measurement Update period:400mS.
Signal Sampling Rate:sample/s.
Data Queue Sequence time: 2 seconds.
In Circuit Resistance:0.001 Ohms.
Operation Current: 7 mA.
Auxiliary Power Voltage: 4.0V ~ 60V
Size: 84x50x20mm
Display Screen: 1602 STN LCD

На левой стороне есть разъем непонятного назначения, возможно для соединения с ПК и построения графиков
Прибор поставляется без разъемов, это я уже сам припаял XT-60 под свои нужды. При подключении к источнику питания показывает напряжение, весьма точно, вот сравнение с мультиметром:
А вот показания самого ваттметра:
Без нагрузки показывает собственную незначительную потребляемую мощность и ток.
Откручиваем 4 самореза и снимаем верхнюю крышку:
В приборе используется стандартный дисплей 1602 без подсветки, контрастность и читаемость при дневном освещении нормальная, а вот при недостаточном освещении становится заметно хуже, чуть позже планирую поменять дисплейный модуль на модуль с подсветкой, благо они стандартного размера и стоят недорого. Устройство состоит из двух плат, которые закреплены в корпусе с помощью кусочка мягкого материала типа резины
В качестве микроконтроллера скорее всего используется атмега, но разбирать не стал, для этого нужно отпаять или отогнуть дисплейный модуль. Мягкие провода в силиконовой изоляции сечением 14 AWG(2,08 мм кв) припаяны непосредственно к шунту, представляющему из себя пару крупных смд резисторов, включенных параллельно и расположенных между платами.
В качестве нагрузки буду использовать вот такую стоваттную автомобильную лампочку:

При подключении нагрузки прибор показывает постоянно в правом столбике текущие напряжение и мощность, сверху слева текущий ток.(текущие показания меньше ста ватт вероятно из-за того что напряжение в бортовой сети автомобиля около 14 вольт, лампочка на это и рассчитана+просадка напряжения моего аккумулятора) В нижнем левом углу последовательно с интервалом примерно в 2 секунды меняются показания для: Пикового тока (Ap),

Пиковой мощности (Wp)

Минимального напряжения (Vm)

Затраченной емкости в амперчасах (Ah)
и
Потраченной мощности в ваттчасах (Wh)
Все пиковые показания сохраняются на дисплее при отключении нагрузки
В целом прибор мне понравился, за небольшие деньги очень нужный для моделиста измеритель пиковых и текущих значений, достаточно точный. Впрочем, его можно использовать и для других целей, например при зарядке автомобильного аккумулятора измерить отданную аккумулятору емкость.
Безопасных вам полетов и приятного времяпровождения за своим радиоэлектронным хобби!)