Помощь солдатам
Форум самогонщиков Сайт Барахолка Магазин Помощь солдатам

Стабилизатор мощности на HLW8012 + электросчетчик

Форум самогонщиков Автоматика
1 2 1
woddy Доцент Новосиб 1.3K 487
23 Июля 17, 14:42
Стабилизатор собран на микросхеме HLW8012 - аппратном электросчетчике. Она сама перемножает напряжение и ток и дает результат в виде импульсов на выходе.
Ардуинка считает импульсы, выводит на экран текущую мощность и напряжение. Учитывает заданную мощность и пересчитывает угол открытия симистора. В результате независимо от того, какой мощности тэн вы подключите, он сам выдаст нужную мощность с учетом характеристик тэна.

Опционально сделано отображение общей потребленной мощности с момента включения прибора.

В отличии от типовой схемы включения переделан делитель в цепи замера напряжения. Иначе 220 вольт было где-то на 10% от диапазона, теперь посерединке. Использовать 1% резисторы, как оказалось смысла нет. Всё равно требуется калибровка (если вам нужна точная настоящая мощность).

Для стабилизации использую линейное приближение зависимости мощности от угла. Этого достаточно, чтоб за 2-3 секунды была достигнута нужная мощность.

Использую экран 0802. Чтоб вмещались надписи пришлось выводить мощность без последней цифры (100 = 1000ватт например). Если подключить обычный 1602 то можно выводить цифры полностью.

В качестве шунта используется резистор smd 2512. При нагрузке 2квт он практически не греется. Если 2-3квт мало, то можно использовать внешний шунт. Тогда можно измерять практически неограниченный ток (с минимальными изменения коэфициентов в прошивке).

Пересчет угла открытия и обновление информации о текущей мощности происходит раз в пол секунды.

Детектор нуля. Использую от схему от sevpro [сообщение #13011692] , но можно использовать и обычную схему из одного резистора.

по прошивке
таймер2 - переключаем в обычный режим (вместо phase correct PWM), частоту не меняем. Используем его для управления углом открытия симистора. Недостающие 8 бит эмулируем софтом.
таймер1 - переключаем на такт от пин5 (T1). Им считаем тики замера напряжения.
таймер0 - не меняем настроек. синхронизируем по нему пересчет коэфициентов и обновление экрана раз в пол секунды. По нему же обрабатываем нажатие кнопок (алгоритм нагло украден у  OldBean [Ненавязчивая автоматизация ректификационной установки] )

прерывания по D2 - пересечение нуля
прерывания по D3 - счетчик мощности

Мощностью можно управлять по i2c (не проверялось), код взят опять же у  OldBean.

спасибо OldBean за алгоритм кнопок и sevpro за детектор нуля
IMG_20170723_134144.jpg
IMG_20170723_134144.jpg Стабилизатор мощности на HLW8012 + электросчетчик. Автоматика.
IMG_20170723_134230.jpg
IMG_20170723_134230.jpg Стабилизатор мощности на HLW8012 + электросчетчик. Автоматика.
IMG_20170723_134232.jpg
IMG_20170723_134232.jpg Стабилизатор мощности на HLW8012 + электросчетчик. Автоматика.
yotx.ru.png
yotx.ru.png Стабилизатор мощности на HLW8012 + электросчетчик. Автоматика.
power reg 1.gif
power reg 1.gif Стабилизатор мощности на HLW8012 + электросчетчик. Автоматика.

powerreg01.zip 3.5 Кб
HLW8012_app_note.pdf 445.8 Кб
DS_HLW8012_V1.3_CN.pdf 328.0 Кб
HLW8012_app_note.zh-CN.ru.pdf 773.0 Кб
Z_h_e Доцент г. Чайковский 1K 305
Отв.1  23 Июля 17, 16:05
Интересная микросхемка. Жалко ДШ на китайском. Перевел каким-то сервисом и сохранил. Надо будет почитать.
таймер1 - переключаем на такт от пин5 (T1). Им считаем тики замера напряжения.woddy, 23 Июля 17, 14:42
Не знаю что за МК у Вас. Но наверняка есть режим захвата, им удобнее частоту считать. Можно по одному периоду определить сразу.
woddy Доцент Новосиб 1.3K 487
Отв.2  23 Июля 17, 16:11, через 7 мин
Не знаю что за МК у ВасZ_h_e, 23 Июля 17, 16:05
ардуина нано. можно и через захват делать, но тогда будет немного другой алгоритм

по одному такту нельзя считать, надо хотя бы за несколько полупериодов синусоиды брать. иначе получим пиковую мощность в определенный момент, а нам это не надо.

Жалко ДШ на китайскомZ_h_e, 23 Июля 17, 16:05
пофиг. Тоже самое можно сделать на ade7755 и аналогах. Их множество, только обвязка посложнее немного. А даташит на АДЕ77хх даже на русском есть, вполне можно читать для ориентировки. Логика работы такая же.
Z_h_e Доцент г. Чайковский 1K 305
Отв.3  23 Июля 17, 16:17, через 6 мин
по одному такту нельзя считать, надо хотя бы за несколько полупериодов синусоиды братьwoddy, 23 Июля 17, 16:11
Разве выход не является функцией частоты от мощности?

Я, когда размышлял о методах стабилизации, думал применить микросхемы для счетчиков электроэнергии и почему то смог нагуглить только дорогие чипы. А эта копеечная.
woddy Доцент Новосиб 1.3K 487
Отв.4  23 Июля 17, 16:24, через 7 мин
Разве выход не является функцией частоты от мощности?Z_h_e, 23 Июля 17, 16:17
при мощности 2000вт у тебя импульсы будут идти например так (рисовать лень, картинка корявая из интернетов, но дает представление). и что тебе даст замер между фронтами? один фиг за N тактов придется усреднять
смог нагуглить только дорогие чипыZ_h_e, 23 Июля 17, 16:17
ade77xx тоже копейки стоят. раза в два дороже. но бонусом идет детектор нуля (надо уточнять у каких).


ЗЫ если кому то интересно, могу подарить платки под hlw8012. предложение действительно для участников со стажем на форуме более полугода
0271210.gif
0271210.gif Стабилизатор мощности на HLW8012 + электросчетчик. Автоматика.
IMG_20170723_201616.jpg
IMG_20170723_201616.jpg Стабилизатор мощности на HLW8012 + электросчетчик. Автоматика.
Z_h_e Доцент г. Чайковский 1K 305
Отв.5  23 Июля 17, 16:27, через 4 мин
По импульсам понял. Подумал что чип сразу умеет выдавать RMS. Нее, чипы не надо, спасибо.

Добавлено через 15мин.:

Смотрю я в перевод китайского ДШ и не вижу подобного. Стабильная частота вроде, и метод описан по измерению периода. Вернее как один из методов. Ладно, это не важно.
сообщения удалены (3)
woddy Доцент Новосиб 1.3K 487
Отв.6  23 Июля 17, 21:29
Имеется в виду собранная плата с БП, ардуиной и МС датчика мощности?sevpro, 23 Июля 17, 21:09
ага. ну ты сам смотри: блок питания 2 бакса, ардуина 2, плата 2, дисплей 4(0802 дорогой сцуко), hlk 1 бакс. мелочевка резисторы разъемы оптроны не больше 3-4.
если удешевлять, можно опторазвязку выкинуть, питание сделать через конденсатор, это еще пара баксов экономии наверное. но неаккуратно как-то.
сообщения удалены (2)
woddy Доцент Новосиб 1.3K 487
Отв.7  23 Июля 17, 21:51, через 22 мин
Mnz, этот не влез по ширине, пришлось поставить https://ru.aliexpress.com/...2692712441.html
оффтоп удалю потом

а что-то по точности измерения напряжения/мощности можешь сказать?sevpro, 23 Июля 17, 21:40
1) не смотря на применение 1% резисторов ошибка измерения напряжения около 5%. значит надо калибровать каждый экземпляр отдельно если нужна настоящая мощность, а не "попугаи". Но про калибровки сказано и в даташитах на ADE77xx, видимо без этого никак.
2) сверялся с trueRMS мультиметром в паре точек - похоже на правду. Основательно измерения не проводил, надо заняться. Как проведу проверку - напишу тут.
Пожелания по методике проверки принимаются. ЛАТРа в наличии нет. Есть розетка и чайники.
Z_h_e Доцент г. Чайковский 1K 305
Отв.8  23 Июля 17, 21:57, через 7 мин
Можно попробовать включить сначала два чайника паралельно и задать маленькую мощность, а затем один чайник запитать через диод.
Сверятся можно с домашним электросчетчиком.
m16 Модератор Тамбов 1.9K 1K
Отв.9  23 Июля 17, 22:27, через 30 мин
Не знаю что за МК у Вас. Но наверняка есть режим захвата, им удобнее частоту считать.Z_h_e, 23 Июля 17, 16:05
  не то что удобней а именно в режиме захвата (Input Capture Unit) правильно считать вх. частоту.  тут глядишь и точность измерений  подтянется. в семействе авров есть экземпляры у которых на борту пара 16-ти разрядных таймера с модулями захвата.
навскидку - ATmega162, ATmega164A/PA/324A/PA/644A/PA/1284/P и вагон с телегой.
woddy Доцент Новосиб 1.3K 487
Отв.10  23 Июля 17, 22:38, через 11 мин
Да не поможет тут модуль захвата никак. Частота плавает пропорционально синусоиде. Принцип же какой : тэн сожрал 1вт*с мощности - на выход поступил один импульс. Когда середина синусоиды - тэн успевает жрать интенсивнее.
сообщения удалены (2)
m16 Модератор Тамбов 1.9K 1K
Отв.11  23 Июля 17, 23:11, через 34 мин
Да не поможет тут модуль захвата никак. Частота плавает пропорционально синусоиде. Принцип же какой : тэн сожрал 1вт*с мощности - на выход поступил один импульс. Когда середина синусоиды - тэн успевает жрать интенсивнее.woddy, 23 Июля 17, 22:38
woddy, ты о чём говоришь?
hl.jpg
Hl. Стабилизатор мощности на HLW8012 + электросчетчик. Автоматика.

на выводе CF импульсы частота которых пропорциональна мощности
на СF1 импульсы частота которых пропорциональна rms току при SEL = 0
на СF1 импульсы частота которых пропорциональна rms напряжению при SEL = 1

измеряем частоту - получаем нужный параметр. частота измеряется через модуль захвата . иные способы - это как удалять гланды через зад.
sevpro Доктор наук Worldwide 769 280
Отв.12  23 Июля 17, 23:26, через 15 мин
woddy, меня смущает, что преобразователь напряжение-частота в мс нестабилизированный, а еще как этот преобразователь реагирует на резанную синусоиду. В даташите противоречивая информация: точность измерения напряжения +-0.5%, т.е. в нашем случае +-1вольт или +-30Вт на нагрузке 3кВт, а точность по мощности +-6Вт на той же нагрузке. Это как?
По измерению. Не знаю как у кого, а у меня в сети напряжение постоянно скачет от +- 0.4в до +-2в краткосрочно, не говоря про суточные колебания. Более-менее точные измерения проводить невозможно. Я мерял с помощью ЛАТРа и бесперебойника с чистым синусом
m16 Модератор Тамбов 1.9K 1K
Отв.13  23 Июля 17, 23:51, через 25 мин
меня смущает, что преобразователь напряжение-частота в мс нестабилизированный,sevpro, 23 Июля 17, 23:26
как бы имеется внутренняя опора 2,43в
а еще как этот преобразователь реагирует на резанную синусоиду.sevpro, 23 Июля 17, 23:26
в шите пишут что измеряет среднеквадратичное значения напряжения и тока. если это так то резанка по-барабану
sevpro Доктор наук Worldwide 769 280
Отв.14  24 Июля 17, 07:16
как бы имеется внутренняя опора 2,43вm16, 23 Июля 17, 23:51
я имел в виду отсутствие кварца. Для АЦП это не так принципиально, а вот на преобразователь напряжение-частота джиттер и плавание частоты может оказать существенное влияние. По даташиту нестабильность внутреннего генератора +-15%. Это как бы сильно дохрена.
в шите пишут что измеряет среднеквадратичное значения напряжения и тока. если это так то резанка по-барабануm16, 23 Июля 17, 23:51
Не факт. Что подразумевается под "active power Vrms, Irms calculation" я не нашел. Осознанно или нет, но китайцы очень лаконично излагают свои шиты. Как они получают rms? Может там просто идет умножение на какой-то коэффициент как в некоторых ADEшках.
Z_h_e Доцент г. Чайковский 1K 305
Отв.15  24 Июля 17, 07:27, через 11 мин
Я перевел китайский ДШ. Ну не совсем я. Вернее совсем не я. С помощью какого-то онлайн ресурса. Там конечно тот еще перевод, но он понятнее чем иероглифы.

Мощность, напряжение и ток пишут что RMS. Судя по тому, как описан метод измерения частоты. Судя по картинкам и по моему здравому (или  больному) смыслу, я думаю что часта стабильна при стабильной нагрузке иначе получается частотная модуляция на выходе.

Точность 0.3%, правда не понял от диапазона или в точке.

Так же пишут что есть встроенный кварцевый резонатор и ИОН на 2.43В.




Добавлено через 8мин.:

В данном ДШ есть интересная схема, AC-DC преобразователь на каком-то чипе. Кто знает, что за чип?
woddy Доцент Новосиб 1.3K 487
Отв.16  24 Июля 17, 07:41, через 15 мин
Кто знает, что за чип?Z_h_e, 24 Июля 17, 07:27
lnk304
002c2edb-1a1e-4e93-a99f-326b14d9400b.jpg
002c2edb-1a1e-4e93-a99f-326b14d9400b.jpg Стабилизатор мощности на HLW8012 + электросчетчик. Автоматика.
сообщения удалены (2)
sevpro Доктор наук Worldwide 769 280
Отв.17  24 Июля 17, 09:22
Так же пишут что есть встроенный кварцевый резонатор и ИОН на 2.43В.Z_h_e, 24 Июля 17, 07:27
Откуда там кварцу взяться в таком корпусе? Да и характеристики говорят о том, что там обычный RC. ИОН, кстати, тоже так себе.


Добавлено через 12мин.:

Точность 0.3%, правда не понял от диапазона или в точке.Z_h_e, 24 Июля 17, 07:27
Обещают точность по мощности +-0,2% в диапазоне 0,1-100% мощности
точность по току/напряжению +-0,5% в диапазоне 0,2-100% тока/напряжения.
Как у них такие цифры получились ХЗ.
Снимок.JPG
Снимок.JPG Стабилизатор мощности на HLW8012 + электросчетчик. Автоматика.
Снимок1.JPG
Снимок1.JPG Стабилизатор мощности на HLW8012 + электросчетчик. Автоматика.
woddy Доцент Новосиб 1.3K 487
Отв.18  24 Июля 17, 09:45, через 24 мин
За измерение мощности и напряжения(тока) - отвечают разные аппаратные блоки. Потому вполне может быть, что по напряжению точность хуже.

указанная точность - вероятно после калибровки. это означает что опорный генератор не плывет по температуре.
sevpro Доктор наук Worldwide 769 280
Отв.19  24 Июля 17, 10:02, через 18 мин
За измерение мощности и напряжения(тока) - отвечают разные аппаратные блоки. Потому вполне может быть, что по напряжению точность хуже.woddy, 24 Июля 17, 09:45
Ты не понял. Напряжение: 0,5%, ток: 0,5%. Как мощность получилась 0,2% загадка. Как результирующая точность может быть выше точности составляющих.
Вот я выше уже на примере показывал
точность измерения напряжения +-0.5%, т.е. в нашем случае +-1вольт или +-30Вт на нагрузке 3кВт, а точность по мощности +-6Вт на той же нагрузке. Это как?sevpro, 23 Июля 17, 23:26