มิเตอร์นี้วัดค่าแรงดันและกระแสไฟฟ้า RMS, กำลังไฟฟ้าจริง, ค่าตัวประกอบกำลังไฟฟ้า, พลังงานที่ใช้ และค่าไฟฟ้าที่ใช้ไปจนถึงปัจจุบันของอุปกรณ์ที่เสียบปลั๊กเข้ากับเต้ารับของมิเตอร์ โดยวัดแรงดันและกระแสไฟฟ้าขณะนั้นด้วยเซ็นเซอร์วัดกระแสและเซ็นเซอร์วัดแรงดันไฟฟ้า จากนั้นจึงคำนวณค่าต่างๆ เพื่อให้ได้ข้อมูลที่เป็นประโยชน์บนจอแสดงผล

โปรเจ็กต์นี้ไม่เหมาะสำหรับผู้เริ่มต้น ในการสร้างมิเตอร์นี้ คุณจะต้องทำงานกับแรงดันไฟฟ้าหลัก และคุณจำเป็นต้องมีความรู้พื้นฐานด้านอิเล็กทรอนิกส์และวิธีการบัดกรี

เสบียง

นี่คือรายการสิ่งที่คุณจะต้องมีเพื่อสร้างมิเตอร์นี้:

• บอร์ด Arduino nano
• จอแสดงผล Nokia 5110
• เซ็นเซอร์กระแสเอฟเฟกต์ฮอลล์ ACS712 (20 A)
• เซ็นเซอร์แรงดันไฟฟ้า ZMPT101B
• กล่องรวมสายไฟฟ้า
• บอร์ดต้นแบบ PCB
• สายไฟต่อ
• ที่ชาร์จโทรศัพท์มือถือ 5V
• สาย USB
• ขั้วต่อสายไฟ
• ขั้วต่อพินเฮดเดอร์ตัวเมีย

ขั้นตอนที่ 1: การสร้างวงจร

ฉันเลือกใช้บอร์ดต้นแบบ PCB ในการบัดกรีส่วนประกอบไฟฟ้า เพื่อให้วงจรมีขนาดกะทัดรัด และเพื่อขจัดความเสี่ยงที่ส่วนประกอบจะหลวม

ส่วนประกอบต่างๆ ไม่ได้ถูกบัดกรีเข้ากับ PCB โดยตรง เนื่องจากฉันต้องการให้สามารถติดตั้ง/ถอดออกได้ง่าย ฉันจึงใช้ขั้วต่อแบบพินเฮดเดอร์ตัวเมีย

การเชื่อมต่อจอแสดงผล Nokia กับ Arduino:

SCLK -> D11

DN หรือ DIN -> D10

D/C -> D9

RST -> D8

SCE หรือ CS -> D7

เซ็นเซอร์แรงดันไฟและกระแสไฟเชื่อมต่อกับพินอนาล็อก A0 และ A1 ตามลำดับของบอร์ด Arduino

เชื่อมต่อพินไฟของเซ็นเซอร์เข้ากับพินไฟของ Arduino

คุณต้องตัดสาย USB แล้วบัดกรีสายสีดำเข้ากับพิน GND และสายสีแดงเข้ากับพิน 5V บน Arduino วิธีนี้จะทำให้วงจรได้รับพลังงานจากไฟหลักผ่านที่ชาร์จโทรศัพท์

ขั้นตอนที่ 2: ฐานสำหรับวงจร

เพื่อให้มีมิเตอร์ที่ปลอดภัยต่อการใช้งาน วงจรและสายไฟหลักจะต้องอยู่ภายในกล่องรวมสายไฟฟ้า

ตัดสายไฟต่อออกครึ่งหนึ่งแล้วเจาะรูด้านข้าง 2 รูในกล่องรวมสายไฟ

ตอนนี้ตัดสี่เหลี่ยมผืนผ้าบนฝาครอบกล่องสำหรับการแสดงผล

ขั้นตอนที่ 3: การติดตั้งวงจรลงในกล่อง

ขั้นแรก ให้ต่อเซ็นเซอร์เข้ากับสายไฟหลักตามแผนภาพไฟฟ้า แผนภาพนี้ไม่ได้แสดงสายดินไว้ แต่ผมต่อทั้งสองส่วนเข้าด้วยกัน

ขั้นตอนต่อไปคือการวางแผงวงจรพิมพ์ (PCB) ลงในกล่องและประกอบส่วนประกอบต่างๆ ลงไป จากนั้นให้วางหน้าจอ Nokia ลงในฝาครอบกล่องและยึดให้แน่นด้วยกาวร้อน ฉันยึดแผงวงจรพิมพ์เข้ากับกล่องรวมสัญญาณด้วยสกรู และตัดวงจรไฟฟ้าระหว่างเซ็นเซอร์วัดกระแสไฟฟ้าและหน้าจอ เพื่อให้แน่ใจว่าจะไม่ไปโดนสายไฟหลักโดยไม่ได้ตั้งใจ ฉันรัดสายไฟพ่วงเข้ากับกล่อง เพื่อไม่ให้สายไฟหลุดออก

ขั้นตอนที่ 4: ซอฟต์แวร์

เมื่อคุณเชื่อมต่อทุกอย่างถูกต้องแล้ว ให้ถอด Arduino ออกและเชื่อมต่อกับคอมพิวเตอร์

อัพโหลดโปรแกรมเข้าไป

คำอธิบายโค้ด: ฉันใช้บัฟเฟอร์ตัวอย่าง 160 ตัวอย่าง ซึ่งสามารถเก็บสัญญาณความถี่ 50 เฮิรตซ์ได้ประมาณ 1.6 คาบ ดังนั้น บัฟเฟอร์ทั้งหมด 2 บัฟเฟอร์สำหรับแรงดันและกระแสไฟฟ้า จึงเหลือแรมเพียงพอสำหรับการทำงานของโค้ดในชิป ATmega328 หลังจากวัดค่าทันทีแล้ว ฉันได้คำนวณหาค่ารากที่สองของค่าเฉลี่ยกำลังสองของกระแสและแรงดัน กำลังไฟฟ้าจริง และตัวประกอบกำลังไฟฟ้า หลังจากนั้น เพื่อให้ได้ค่าเอาต์พุตที่ค่อนข้างคงที่ ฉันได้วัดค่าเฉลี่ย 11 ครั้ง และแสดงผลลัพธ์ในที่สุด

สิ่งที่แนบมา

• ดาวน์โหลดpower_quality_meter.ino

ขั้นตอนที่ 5: การสอบเทียบมิเตอร์

เมื่อมิเตอร์ทำงานได้แล้ว เราจำเป็นต้องปรับเทียบเพื่อให้ได้ค่าที่แม่นยำ โดยต้องเปรียบเทียบค่าของมิเตอร์กับค่าของมัลติมิเตอร์ ขั้นแรก เราสามารถปรับเทียบเซ็นเซอร์กระแสโดยการแก้ไขค่าคงที่ในโค้ด จนกระทั่งได้ผลลัพธ์ที่ใกล้เคียงกับค่าของมัลติมิเตอร์ สำหรับการปรับเทียบเซ็นเซอร์แรงดันไฟฟ้า ผมแนะนำให้ใช้ปุ่มบนตัวเซ็นเซอร์ก่อน และหากจำเป็น คุณสามารถแก้ไขค่าคงที่ในโค้ดได้ในภายหลัง