Цифровой вольтметр-амперметр-ваттметр на AVR для бытовой сети, некоторые вопросы Опции

[hd44780]

Вот делаю такую штуку - сабж.
Делается для себя, но хочется не только некий показометр (а-ля китайские барометры, которые показывают хрен знает что, мало зависящее от атмосферного давления), а прибор, на показания которого можно ориентироваться .

Схему измерительной части прилагаю. Резистор R2 - многооборотный. На выходе ТТ предполагается еще поставить ОУ с переключаемым Ку как в AVR465 (для низкоточных нагрузок), но пока его там нету - сразу в ATMega8.
БП на LM7805, мегу и LCD рисовать не стал - все стандартно. Генератор внутренний, 8МГц.

Я принципиально не стал ставить шунт и делитель. С гальванической развязкой надежнее.
Измерительные узлы отдельно от МК и цифровой части проверены обычным мультиметром на различных нагрузках (от 25Вт паяльника до 10КВт кухонной печки) - они полностью адекватны и работают нормально.

Обработка данных такая:
1. АЦП на частоте 125 кГц цифрует сигнал. Обработчик прерывания Считает суммы отсчетов и их кол-во:
// ADC interrupt service routine
interrupt [ADC_INT] void adc_isr(void)
{
dword adc_data, temp;

// Read the AD conversion result
adc_data=ADCW&0xFFFE;

if(isU)
{ // U
temp=adc_data; //*adc_data;
sqr_summU+=temp;
countU++;
} // if
else
{ // I
temp=adc_data; //*adc_data;
sqr_summI+=temp;
countI++;
} // else
} // adc_isr

2. Главная программа меряет по очереди ток и напряжение:

.............
// Измерение напряжения
isU=1;
sqr_summU=0;
countU=0;
ADMUX&=0xFE; // ADC0 - канал напряжения
// Запуск АЦП
ADCSRA|=0x40; // ADCSC - Start ADC
startMs=ms;
// ожидание 21 мс (20мс - период 50 Гц)
while (abs (ms-startMs)<21);
// стоп АЦП
ADCSRA&=0xBF; // 10111111 = BF
.............

для тока также, только переменные другие. Переменная ms глобальная - TC1 по прерыванию считает миллисекунды.

3. Когда оба померяли, вычисляем

// Расчет напряжения
// Среднеквадратическое
// Urms=sqrt(sum(u(i)^2)/N); u(i) - мгновенные отсчеты (с АЦП), i=1..N
f_sqr_summU = ((float)sqr_summU)/countU; // ср. арифм.
// f_sqr_summ=sqrt(f_sqr_summ); // Urms (отсчеты АЦП)

// Uацп=ADC*Vref/1024=ADC*0.005
U = f_sqr_summU*0.005;

// Uвх=Urms*109.52
U*=109.52;

// Расчет тока
// Среднеквадратическое
// Urms=sqrt(sum(u(i)^2)/N); u(i) - мгновенные отсчеты (с АЦП), i=1..N
f_sqr_summI = ((float)sqr_summI)/countI; // ср. арифм.
// f_sqr_summ=sqrt(f_sqr_summ); // Urms (отсчеты АЦП)

// Uацп=ADC*Vref/1024=ADC*0.005
I = f_sqr_summI*0.005;

// Iн=500*Uацп/148,86 =Uацп*3.359
I*=3.359;

// S - Полная мощность
S_temp=((dword)I*U);
S=S_temp;

4. после этого вывод на дисплей.

Калибровки пока нету, но будет.

Заметил странности:
1. При среднеквадратических было завышение показаний почти в 2 раза - вместо 220-230в показывал 380-400. По току аналогично. Поставил среднеарифметическое - нормально стало....
Почему? Или я чего-то прозевал?
2. Показания "бегают" - часто меняются в небольших пределах. Я могу поставить в цикл задержку - типа мерять раз в секунду, но меня такой способ чего-то смущает..

Может кто что посоветует?

Спасибо.

Сообщение отредактировал hd44780 - Mar 16 2011, 09:19

Эскизы прикрепленных изображений

 

[hd44780]

Я пока в процессе... Долбаное напряжение померить не могу ...
Постоянку миллион раз мерил - с датчиков давления/влажности, БП делал со встроенным вольтметром - с первого раза оживало.
А тут - уже неделю парюсь... Вроде все понятно, а ни фига не получается .

3-х фазный вольтметр переменного тока - http://www.embed.com.ua/raznoe/tryohfaznyi...remennogo-toka/
Как раз с 7 сегм индикатором. Правда Mega48. А зачем тебе 128 мега?
Ваттметр на Mega8 -
http://radiokot.ru/circuit/digital/measure/23/
http://www.radiokot.ru/forum/viewtopic.php?f=25&t=25937

Только ток шунтами мерить я очень не люблю. Конечно, дешевле ТТ во много раз, но и проблем полно сопутствующих.

Сообщение отредактировал hd44780 - Mar 21 2011, 08:45

[azizcheg]

3-х фазный вольтметр переменного тока - http://www.embed.com.ua/raznoe/tryohfaznyi...remennogo-toka/
Как раз с 7 сегм индикатором. Правда Mega48. А зачем тебе 128 мега?
Ваттметр на Mega8 -
http://radiokot.ru/circuit/digital/measure/23/
http://www.radiokot.ru/forum/viewtopic.php?f=25&t=25937

128 мега потому, что они есть на фирме, а остальных нет вроде.
И вообще я думал и ваттметр и вольтметр объединить в одном устройстве. А вольты выводить или ватты - переключается каким-нибудь тумблером.
Возможна ли такая реализация?

Сообщение отредактировал azizcheg - Mar 22 2011, 07:41

[hd44780]

128 мега потому, что они есть на фирме, а остальных нет вроде.
И вообще я думал и ваттметр и вольтметр объединить в одном устройстве. А вольты выводить или ватты - переключается каким-нибудь тумблером.
Возможна ли такая реализация?

Возможна. В принципе, все равно, какая там мега. Главное, чтобы АЦП был. Но он у любой меги есть.
Идея простая - меряете всегда и все. А выводите на дисплей что-то одно.

Лично у меня пока проблемы с измерениями . Напряжение вроде нормально показывает, но все время "бегает"...

Сообщение отредактировал hd44780 - Mar 22 2011, 08:07

[azizcheg]

Лично у меня пока проблемы с измерениями . Напряжение вроде нормально показывает, но все время "бегает"...

Что значит бегает?
Как вообще, в принципе осуществляется измерение этого напряжения(тока)? Чуть дайте теории пожалуйста :-)

[hd44780]

Что значит бегает?
Как вообще, в принципе осуществляется измерение этого напряжения(тока)? Чуть дайте теории пожалуйста :-)

Схема в первом посте темы. Мега там не нарисована, только моя измерительная часть.
Программная часть у меня такая (наиболее удачный вариант на текущий момент).
АЦП работает на 125кГц.
Обработчик АЦП суммирует все получаемые отсчеты и считает их кол-во. Как насчитает 1000 штук - останов АЦП (по флагу, в главной программе).
Далее считает среднее арифметическое этих отсчетов. По нему вычисляется напряжение на входе АЦП (формула из ДШ на проц). И умножается на коэффициент делителя (в моем случае это коэф транса*коэф деления потенциометра). Это есть напряжение в сети.

"Бегает" - меняется в небольших пределах.
Я "на глаз" наблюдал диапазон примерно 210..230в. Мультиметр показывает где-то 230. Наверное, можно втупую брать максимум, но я не уверен.

Для тока алгоритм такой же, только последний коэффициент другой, он зависит от того, как вы ток меряете.
Если шунтом - просто закон ома. Если ТТ, то иначе...

Для мощности посложнее. Поэтому и хочется не коэффициентами подгонять, а понять, что там происходит.

Сообщение отредактировал hd44780 - Mar 22 2011, 08:36

[RabidRabbit]

АЦП работает на 125кГц.
Обработчик АЦП суммирует все получаемые отсчеты и считает их кол-во. Как насчитает 1000 штук - останов АЦП (по флагу, в главной программе).
Далее считает среднее арифметическое этих отсчетов. По нему вычисляется напряжение на входе АЦП (формула из ДШ на проц). И умножается на коэффициент делителя (в моем случае это коэф транса*коэф деления потенциометра). Это есть напряжение в сети.

Как-то это по-моему не очень правильно. На мой взгляд, лучше зарядить таймер на частоту 1000 Гц, в обработчике прерывания запускать одиночное преобразование, дожидаться его завершения и результат приплюсовывать к накопителю. 100 отсчётов АЦП в таком случае перекроют 5 периодов частоты 50 Гц, что снимает необходимость ловить переход через 0 (я надеюсь, у Вас мега от кварца тактируется). По сумме этих 100 отсчётов (ну или 200, лишь бы на 20 делилось) можно вычислить напряжение. Скакать не должно