Стабилизатор мощности на HLW8012 + электросчетчик

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

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.

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.

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.

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

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.

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.

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.

Можно попробовать включить сначала два чайника паралельно и задать маленькую мощность, а затем один чайник запитать через диод.
Сверятся можно с домашним электросчетчиком.

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.

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.

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?

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.

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

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

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.

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?

Кто знает, что за чип?Z_h_e, 24 Июля 17, 07:27

lnk304

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.

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.

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