DIY第一波——家用功率计

登录 · 发表于 2010-3-6 20:48

话说某日市场看见“XX功率插座”，一下子勾起05年的回忆。当时用的电脑是P4ExtremeEdition 3.4G，功耗130W，一开机就担心我的钱包。就DIY了一个功率计，当时的方案是用ATMega8做核心器件，LCM1206来显示，Mega8的ADC做采样，交替采集电流和电压，采样率是16ksps，这样每个工频半周期10ms可以采到80个电流和电压，每次采到一组电流和电压信号，立刻相乘，累加10个工频周期，算平均值即为有功功率。用电压和40次采集之前的电流相乘并累加去平均，即为无功功率。这个功率表做出来之后，测感性容性阻性负载都非常理想，误差在1%左右，但是！！！测电脑功率完全不准，误差在50%以上，电脑的开关电源电压和电流波形如图：

功率表不准的原因找到了，是开关电源的电流波形只在电压的峰值附近出现，时间很短，幅值很大，问题是我的功率表的核心器件ATMega8的采样率也就那么大了，此题无解，功率表制作失败，扔垃圾桶里了。附带一个参考值，专用的功率计芯片典型如AD7755，内部两个采样900ksps的ADC。

刚好，捡到一个30uA/3800欧的表头

这下子继续做我的功率计。先画了个草图大家抨击一下：

发表于 2010-3-6 21:40

楼主做出来没有---做出来的话-我也做一个玩玩！关注中

发表于 2010-3-6 22:08

楼主做出来没有---做出来的话-我也做一个玩玩！关注中
w8796 发表于 2010-3-6 21:40

没做出来，现在手头的零件只有一个表头，表蒙子还是碎的，核心的乘法器已经在淘宝上拍下了，其他东西应该很容易采购到。

发表于 2010-3-6 22:45

回楼主，你原来的电源肯定不带PFC，
现在不带PFC的电源过不了3C认证，根本不让卖了。

发表于 2010-3-6 23:56

格格是做电表的。

发表于 2010-3-7 00:18

说说新版功率计的原理吧！

R1是电流取样，R2、R3是电压取样，取样后的电压送到N1（AD633）上面相乘，比如电流usin(ωt)，电压isin(ωt)，则根据三角公式sinαsinβ = [cos(α-β)-cos(α+β)] /2，乘法器输出为0.5ui(cos0-cos(2ωt))=0.5ui-0.5uicos(2ωt)，因为只有直流分量对表头起作用，去除交流分量后，乘法器输出0.5ui，也就是有功功率。如果功率表负载是纯容性或纯感性负载，则电流ucos(ωt)，电压isin(ωt)，根据三角公式cosαsinβ = [sin(α+β)-sin(α-β)]/2，乘法器输出为0.5ui(sin(2ωt)-sin0)=0.5uisin(2ωt)，去除交流分量后，乘法器输出0，有功功率=0。

为了测试无功功率，设置了N2A，这个电路很简单，就是移向90度之后送到乘法器上，这样乘法器只会输出无功功率，有功分量在乘法器后无输出。开关SW1是选择有功无功的，图中位置是有功。最下面的TL431则提供无功功率的偏压，因为我选用的是指针表头，而无功功率是有正负极性的（对应感性、容性）！所以加上这个偏置电源，让无功功率为0的时候表针在中央位置。如果选用数字表头的话，这个偏压电路可以去掉。但是如果用成品数字表头要和乘法器公用电源的话，一样要看好表头原理图，弄清楚表头的正负电源和输入端的电压关系，谨慎连接，否则会烧表。

变压器就简单了，提供一个正负10V的电源。

登录 · 发表于 2010-3-7 10:07

这个是pSpice仿真图，黄色为电压取样信号，紫色为经TL082移向90度后的电压信号，在纯阻性负载的条件下，橙色为有功功率输出，绿色是无功功率输出，可以看到无功功率为0。

发表于 2010-3-11 22:31

一个好消息，我这次买的乘法器可以用，虽然跟前两次一样，都是打磨货，但是测试确实是乘法器，型号是MPY634BM，但是隐隐能看到被打磨掉的MPY534xM字样。这个奸商太不要脸了，周五说能发货，周日才发出来，敢情这两天都在打磨芯片呢。中国人都怎么啦，为了点钱，居然这么不要脸。

发表于 2010-3-15 09:19

顶楼主，祝楼主早日成功。

发表于 2010-3-15 21:41

乘法器太贵，远不如用带两路AD的MCU，8-10位量化，一般应用也够了

发表于 2010-3-16 16:52

上周末就基本做完了，现在只差整理一下线还有重画表头了，效果还是很理想的。
原理图上电流取样和电压取样输出的相位是反得，所以有功功率输出是负电压，把X1、X2对换就好了，其他的没有什么错误。

至于便宜的内置ADC的MCU，我原帖已经说得很清楚了，不能用，某些想当然的菜鸟就别出来误导别人了。高密度的STM32倒是够用，30块以上，还要做PCB。

发表于 2010-3-19 16:35

傻鸟，电流电压取样，MCU对电流做傅立叶变换求解，电压电流相乘？不知咋想的

发表于 2010-3-19 20:25

进来学习

发表于 2010-3-21 12:01

被某装B犯笑死，听说过傅里叶变换这个概念就以为自己懂了。

发表于 2010-3-21 14:42

傻鸟互掐也不失为快哉。。。。

发表于 2010-3-21 17:39

这什么烂公司啊，用这种废物规划跑道，至今居然没破产。:lol

发表于 2010-3-21 17:41

傻鸟，电流电压取样，MCU对电流做傅立叶变换求解，电压电流相乘？不知咋想的
PowerAnts 发表于 2010-3-19 16:35

我最后跟你说一遍，你仔细看看我的首贴，你的那个廉价MCU根本不可行，这都是我玩儿剩下的冷饭，你还当成宝贝了。你不光是水平烂到家，教养更是个问题。

发表于 2010-3-21 20:51

PowerAnts拉倒吧，让他一个人自娱自乐自认高明就是了。

登录 · 发表于 2010-3-21 21:34

焊好的板子：

三个电位计，一个用来调整90度移向，剩下两个用于调整增益和无功功率的偏置电压。

电脑主机的电流波形，有功120W，无功18Var。
用耀华TA14Z-300电流互感器测量的，5A/V。

发表于 2010-3-24 10:55

顶楼主，祝楼主早日成功。

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