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DIY第一波——家用功率计

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楼主
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,Mega8ADC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900kspsADC


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:

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沙发
w8796| | 2010-3-6 21:40 | 只看该作者
楼主做出来没有---做出来的话-我也做一个玩玩!关注中

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板凳
june4th|  楼主 | 2010-3-6 22:08 | 只看该作者
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。

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地板
QuakeGod| | 2010-3-6 22:45 | 只看该作者
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。

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5
huangqi412| | 2010-3-6 23:56 | 只看该作者
格格是做电表的。

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june4th|  楼主 | 2010-3-7 00:18 | 只看该作者
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。

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7
june4th|  楼主 | 2010-3-7 10:07 | 只看该作者
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。

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june4th|  楼主 | 2010-3-11 22:31 | 只看该作者
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。

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9
xuyiyi| | 2010-3-15 09:19 | 只看该作者
顶楼主,祝楼主早日成功。

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10
PowerAnts| | 2010-3-15 21:41 | 只看该作者
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

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11
june4th|  楼主 | 2010-3-16 16:52 | 只看该作者
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。

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12
PowerAnts| | 2010-3-19 16:35 | 只看该作者
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

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13
hulan1985| | 2010-3-19 20:25 | 只看该作者
进来学习

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14
june4th|  楼主 | 2010-3-21 12:01 | 只看该作者
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。

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15
伟林电源| | 2010-3-21 14:42 | 只看该作者
傻鸟互掐也不失为快哉。。。。

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16
june4th|  楼主 | 2010-3-21 17:39 | 只看该作者
这什么烂公司啊,用这种废物规划跑道,至今居然没破产。:lol

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17
june4th|  楼主 | 2010-3-21 17:41 | 只看该作者
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。

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18
maychang| | 2010-3-21 20:51 | 只看该作者
PowerAnts拉倒吧,让他一个人自娱自乐自认高明就是了。

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19
june4th|  楼主 | 2010-3-21 21:34 | 只看该作者
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。

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20
hekun559| | 2010-3-24 10:55 | 只看该作者
顶楼主,祝楼主早日成功。

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