Измерение высокого переменного напряжения на ардуино. MP220VДатчик контроля сетевого напряжения с опторазвязкой

Если вы очень переживаете за расход электро энергии и жуть как хочется вычислить виновника - это ваш день. Мы соберем датчик тока напишем простую логику для обработки входных значений для пересчета значений в киловаты/ч.

Для сборки я использовал плату Arduino nano (никто не мешаем вам использовать тот же код для ESP или STM плат), LCD экранный шилд, резистор на 56 Ом, резисторы 100 кОм, конденсатор 10 мКф, датчик тока CT - Talema AC103 (с номинальным измерением 30A и максимальным 75A).

Что такое датчик тока?

Датчик тока - это магнитопровод с зазором и обмоткой компенсации, а так же встроенный датчик Холла и плата управления. Датчик Холла размещается в зазоре магнитопровода и реагирует на создаваемое катушкой магнитное поле. Чем сильнее напряженность магнитного поля, тем сильнее датчик Холла подает сигнал, который усиливается платой управления.
Датчики тока бывают для измерения переменного тока и постоянного тока. Наш - CT-Talema AC103 - для переменного.

Соберем наше устройство согласно схеме:

LCD шилд уже имеет выводы для подключения наших аналоговых портов для измерения сигнала - и это удобно.
Через датчик тока нужно пропустить единственный вводной кабель фазы т.к. на нулевой провод зачастую приходит не все напряжение - часть может уходить через заземление.

Не забываем, что нам нужно выполнить калибровку нагрузочного резистора R3. Формула расчета R = V / I - R = 2,5 / 0,042 = 59,5 Ом где 2,5 - опорное напряжение на плате, а 42mA - потребление платы. По тому принимаем самый близкий резистор по номиналу - 56 Ом.
Для деление основного напряжения питания до опорного 5/2 вам потребуется поставить два одинаковых резистора R1 и R2.

Остается только загрузить пример кода в Arduino:

//Michael Klements //The DIY Life //27 October 2014 #include int currentPin = 1; //Assign CT input to pin 1 double kilos = 0; int peakPower = 0; LiquidCrystal lcd(8, 9, 4, 5, 6, 7); //Assign LCD screen pins, as per LCD shield requirements void setup() { lcd.begin(16,2); // columns, rows. use 16,2 for a 16x2 LCD, etc. lcd.clear(); lcd.setCursor(0,0); // set cursor to column 0, row 0 (the first row) lcd.print("Running"); } void loop() { int current = 0; int maxCurrent = 0; int minCurrent = 1000; for (int i=0 ; i<=200 ; i++) //Monitors and logs the current input for 200 cycles to determine max and min current { current = analogRead(currentPin); //Reads current input and records maximum and minimum current if(current >= maxCurrent) maxCurrent = current; else if(current <= minCurrent) minCurrent = current; } if (maxCurrent <= 517) { maxCurrent = 516; } double RMSCurrent = ((maxCurrent - 516)*0.707)/11.8337; //Calculates RMS current based on maximum value int RMSPower = 220*RMSCurrent; //Calculates RMS Power Assuming Voltage 220VAC, change to 110VAC accordingly if (RMSPower > peakPower) { peakPower = RMSPower; } kilos = kilos + (RMSPower * (2.05/60/60/1000)); //Calculate kilowatt hours used delay (2000); lcd.clear(); lcd.setCursor(0,0); // Displays all current data lcd.print(RMSCurrent); lcd.print("A"); lcd.setCursor(10,0); lcd.print(RMSPower); lcd.print("W"); lcd.setCursor(0,1); lcd.print(kilos); lcd.print("kWh"); lcd.setCursor(10,1); lcd.print(peakPower); lcd.print("W"); }

Завершающим шрихом нашей установки станет калибровка. Ее лучше выполнять при включенной эталонной нагрузке известной мощности. Для этого хорошо подходят мощные лампы накаливания. Возьмем лампу на 100 Ват. Включаем плату и высчитываем поправочный коэффициент:
Двойной RMSCurrent = ((maxCurrent - 516) * 0,707) /11,8337 где 11.8337 - подобранный коэффициент для компенсации расхождений в измерениях.

Простое решение для систем охраны и автоматики!

BM8039D , MP8036 , MA3401

Есть в наличии

Данный модуль разработан специально для устройств из каталога Мастер Кит BM8039D , MP8036 , MA3401 и т.п. Но с успехом может использоваться с любой домашней автоматикой и сигнализацией.

Устройство имеет опто-гальваническую развязку, это дает возможность подключать модуль непосредственно к выводу микроконтроллера.

Модуль будет полезен для проектов пользователей на базе микроконтроллеров и Arduino и Raspberry.

Технические характеристики

Особенности

• Опто-гальваническая развязка. Напряжение изоляции 1500В
• Возможность прямого подключения к микроконтроллеру.
• Возможность управления обмоткой реле, мощностью до 1 Вт.
• Напряжение коммутации до 350В

Принцип работы

При наличии на входе модуля переменного напряжения 220V происходит замыкание контактов реле. Благодаря применению оптореле модуль может напрямую подключаться к линиям контроля микроконтроллера.

Конструкция устройства

Модуль выполнен в виде встраиваемого датчика. Модуль имеет небольшие размеры 40х25х15 мм. При необходимости, модуль может выполнять роль бестрансформаторного источника питания, с рабочим напряжением 5В/12В и током до 80 мА.

Схемы

Подключение

Комплект поставки

• Модуль MP220V - 1 шт.
• Инструкция - 1 шт.

Что потребуется для сборки

• Для подключения понадобится: провод, отвертка, бокорезы.

Подготовка к эксплуатации

• Включите мультиметр в режим измерения сопротивления. Подключите щупы к линии контроля модуля.
• Подключите к клеммам «IN 220V» сетевой шнур с вилкой.
• Включите вилку в сеть 220В.
• На плате должен зажжется индикатор, а мультиметр должен показать 0 Ом.
• Проверка завершена. Приятной эксплуатации

Условия эксплуатации

• Температура -30С до +50С.
• Относительная влажность 20-80% без образования конденсата.

В этой статье приводится интересная схема для любителей экспериментов и Arduino . В ней представлен простой цифровой вольтметр, который может безопасно измерять постоянное напряжение в диапазоне от 0 до 30 В. Сама плата Arduino может питаться от стандартного источника 9 В.

Как известно, с помощью аналогового входа Arduino можно измерить напряжение от 0 до 5 В (при стандартном опорном напряжении 5 В). Но этот диапазон можно расширить, воспользовавшись делителем напряжения.

Делитель понижает измеряемое напряжение до приемлемого для аналогового входа уровня. Затем специально написанный код высчитывает фактическое напряжение.

Аналоговый датчик в составе Arduino определяет напряжение на аналоговом входе и преобразует его в цифровой формат, воспринимаемый микроконтроллером. К аналоговому входу A0 мы подключаем делитель напряжения, образованный сопротивлениями R1 (100K) и R2 (10K). С такими значениями сопротивлений на Arduino можно подавать до 55 В, поскольку коэффициент деления в данном случае получается 11, поэтому 55В/11=5В. Для того, чтобы быть уверенным в безопасности измерений для платы, лучше проводить измерение напряжения в диапазоне от 0 до 30 В.

Если показания дисплея не соответствуют показанием поверенного вольтметра, следует использовать прецизионный цифровой мультиметр для нахождения точных значений R1 и R2. При этом в коде нужно будет заменить R1=100000.0 и R2=10000.0 своими значениями. Затем стоит проверить питание, измерив на плате напряжение между 5V и GND. Напряжение может быть 4.95 В. Тогда в коде vout = (value * 5.0) / 1024.0 нужно заменить 5.0 на 4.95. Желательно использовать прецизионные резисторы с погрешностью не более 1%. Помните, что напряжение выше 55 В может вывести плату Arduino из строя!