Добрый день.

Есть регулятор мощности (диммер). В самом устройстве есть возможность измерения потребляемой энергии в кВт*ч. Но результат измерения не является истинным.

Мощность нагрузки (лампы накаливания) - 150Вт.

Схема устройства -  _____.zip ( 420.86 килобайт ) Кол-во скачиваний: 232
(вообше сделана в Visio, но можно открыть и через Internet Explorer)


Схема состоит из:

- Блока защиты (FU1, R1) - защита от перенапряжения и сверх тока
- Входного фильтра (C1, L1, C3, C4, C5) - для подавления помех исходящих из сети и помех, которые генерирует само устройство
- Блок синхронизации (R3, R4, R5, VD2, VD3, R8) на выходе генерирует меандр. Используется для сигнализации МК (ATMega 16) о пересечении нуля.
- Ключевой элемент (VS1, DA2, R6, R18) - ключ и драйвер к нему для управления мощностью нагрузки
- Датчик напряжения (R7=10КОм, R9=1360КОм, R10=10КОм). При 0В на входе - 1,28В на выходе датчика. Таким образом возможно измерения напряжения как положительной так и отрицательной полуволны.
- Датчик тока (R11=40кОм, R12=40кОм, R13=10кОм, R14=0.1Ом, R16=10кОм, R17=20кОм, DA3 ) - происходит усиление сигнала с шунта R14 в 2 раза. При токе 0А - на выходе датчика 1,28В.
- Внутренний источник питания (DA1) - AC/DC конвертер на +5В.
- МК ATmega 16 (DD1) - для управления симистором и измерения потребляемой энергии

X2 - разъём для подключения нагрузки
Vref=2.56В

Результаты измерения такие:

0% 10 сек 5.8343192677057230e-7 кВт*ч
0% 20 сек 8.0240965871780650e-7 кВт*ч
0% 30 сек 1.1658407856884878e-6 кВт*ч

10% 10 сек 2.3212598989630350e-6 кВт*ч
10% 20 сек 4.5253750613483135e-6 кВт*ч
10% 30 сек 6.8126664700685070e-6 кВт*ч

30% 10 сек 5.3651533562515400e-6 кВт*ч
30% 20 сек 1.0688728252716828e-5 кВт*ч
30% 30 сек 1.5965944839990698e-5 кВт*ч

60% 10 сек 1.1322937098157126e-5 кВт*ч
60% 20 сек 2.3698581571807154e-5 кВт*ч
60% 30 сек 3.6179320886731150e-5 кВт*ч

90% 10 сек 8.4226830949774010e-6 кВт*ч
90% 20 сек 1.6873924323590472e-5 кВт*ч
90% 30 сек 2.5354749595862813e-5 кВт*ч



60% 60 сек 1.0975133045576513e-4 кВт*ч
60% 300 сек 5.5118359159678220e-4 кВт*ч
60% 600 сек 1.0919348569586873e-3 кВт*ч

90% 60 сек 1.1617362179094926e-4 кВт*ч
90% 300 сек 5.8644410455599430e-4 кВт*ч
90% 600 сек 1.1541526764631271e-3 кВт*ч

Результат может отличаться на порядок и даже больше от теоретически расчитаного. Например для 60% 10 сек теоретически результат должен получиться E=P*t= (0.150/100)*60 кВт * (10/3600)ч = 0.09 кВт * 0.0027 ч = 0.00025 кВт*ч = 2.5 * е-4 кВт*ч. А результат измерения получился - 1.1322937098157126e-5

А если к примеру сравнить результат измерения 60% 30 сек и 90% 30 сек. Теоретически во втором случае количество потреблимой энергии должно быть на 30% больше. Но согласно результату измерения - при 90% киловат-часов получилось меньше.

Не могу понять почему так получается.

Программа -  _________.zip ( 3.74 килобайт ) Кол-во скачиваний: 165


В работе самого регулятора я уверен. Так как при изменении мощности можно визуально это отследить.
Есть пару осцилограмм. Смотрел работу устройства в реальном времени с помощью осцилографа. Всё чётко отрабатывается. Сначала плавный пуск - площадь синусоиды плавно растёт до номинального значения. Потом происходит само регулирование. Есть даже пару осцилограмм на нагрузке:

для 90% мощности

для 50% мощности

Когда всё смотрел с помощью осцилографа всё вроде бы чётко работает в плане регулирования мощности. Пробовал плавный пуск, регулирование при разных углах. Осцилограмы чётко такие, какие должны быть в теории.

В ближайшее время возможности посмотреть осцилограммы нет.

То есть проблем с железом вроде не должно быть. Значит скорее всего что-то с программой.

Это мой первый проэкт. Другого опыта не имею.

Прошу помощи у вас, участников форума. Так как сам уже несколько недель безрезультатно не могу ничего сделать.

В чём может быть ошибка/ошибки?

Можно для начала схему в удобоваримом формате для общей конструктивной критики?

Еще лучше для начала узнать используемые принципы измерения мощности.

+1. И вообще алгоритмы подсчета электроэнергии можно проверить отдельно от алгоритмов измерения и преобразования физ. величин.

Не нашел, где Вы считаете RMS для тока и напряжения

1. Каким прибором измеряете мощность и годится ли он для измерения мощности несинусоидалного тока.
2. Нельзя забывать что мощность есть функция времени. Если речь идет о средней мощности то
Pср. = {(интеграл от U*I*dT)в интервале от 0 до T} / T.
где U и I МГНОВЕННЫЕ значения тока и напряжения.
и средняя мощность не равна произведению среднего тока на среднее напряжение. (для сигналов произвольной формы.)

Интересно, а что подразумевается под "90% мощности"?
Если считать, что на лампочке сдвига фазы нет (вполне вероятно), то мощность - это квадрат площади под синусоидой (с точностью до коэффициента)
Если подразумевается, что 90% мощности соответствует углу включения симистора, равному 10% от полуволны, то это в корне неверно. Сравните площадь отсечённого кусочка и площадь оставшейся синусоиды - вряд ли они соотносятся как 1/9

частный случай - 50%.
Там мощность делится пополам, как ни крути

Мне необходимо померять работу или энергию.

А (работа)=P (мощность) * t (время)



То есть я измеряю площадь подкривой, которая равна энергии. На рисунке нарисована синусоида. На самом же деле, график изменения мгновенной мощности будет пропорционален квадрату напряжения или квадрату тока.

Общий принцип такой - периодически (200 раз за период сетевого напряжения) меряю мгновенное значение тока и напряжения, перемножаю их и домножаю на дельта t. Это и есть количество энергии(площадь) за определённый промежуток времени.



Я считаю среднеквадратические значения тока и напряжения. А зачем их считать?


В моём устройстве есть МК и датчики тока и напряжения. Я меряю мощность с их помощью. Проверяю измерянную мощность с теоретическим расчётом.


Я меряю ту мощность, что меряет обычный бытовой счётчик. То есть киловатт-часы. По-моему это и есть средняя мощность.


У меня устройство регулятор мощности. Он регулирует мощность на нагрузке. Если написано 90% мощности, то это значит, что к нагрузке прилаживается 90% от полной возможной мощности.


Мощность регулируется с помощью фазового регулирования (времени отпирания симистора после пересечения синусоиды 0). Это время рассчитывалось так, чтобы при 90% мощности на нагрузке было приложено 90% площади синусоиды. И здесь время открытого состояния симистора не равно 1/10 полупериода синусоиды.

Обычный бытовой счетчик считает потребленную энергию, а не мощность. Киловат-часы - и естественно никак не средную мощность. Наверное стоит вспонить свой диплом диплом, который Вы недавно писали.

попробуйте подключить снаружи какой-нибудь мощиметр и сравните результаты ваших теоретических изысков с показаниями прибора

Теперь сложи их все и подели на период



А это зачем? Мощность не есть произведение средне квадратичных значений.



А как ты обеспечиваешь что ток и напряжение измерены в один и тотже момент времени Двумя АЦП?

Точно, а я такой бред понаписывал.



Нужно - В моём устройстве есть МК и датчики тока и напряжения. Я меряю энергию с их помощью. Проверяю измерянную энергию с теоретическим расчётом.



Нужно - Я меряю энергию, которую меряет счётчик. Единица измерения - киловатт-часы.



Что вы хотите этим сказать? Что диплом писали вы? Я благодарен вам и другим участникам форума за огромную помощь при написании диплома (объяснения, части рабочих схем). Из всего потока (30 человек) лишь 3 человека что-то собирали по своему диплому. И я сомневаюсь, что я бы что-то собрал и оно реально заработало без посторонней помощи. Вы так написали, как будь-то подразумевали, что диплом писал не я , а кто-то другой.

Диплом был успешно сдан. Но разработанное устройство планируется использоваться. Но чтобы оно полностью работало согласно ТЗ, необходимо реализовать программную часть измерения энергии. Что на данный момент я и пытаюсь сделать.




Я имел ввиду "я не считаю среднеквадратические значения тока и напряжения. А зачем их считать? ". Спешил и пропустил "не".


Я меряю одним АЦП, но в разное время. Сначала ток, потом напряжение. Время между двумя измерениями пренебрежительно мало. Не один из сигналов за это время значительно не измениться.


А зачем делить на период? Ведь мне нужна площадь, а не среднее значение.


У меня нет такой возможности

2 Владимир_КПИ
А каналы I & U откалиброваны?

Похоже, проблема с измерениями или расчетами. Может, переполнение происходит или еще что. Вообще-то мне казалось, что AVR не тянет по быстродействию/точности АЦП для таких измерений.

Нет, а что это значит?



Почему нет?