Zarya29.ru

Строительный журнал
4 просмотров
Рейтинг статьи
1 звезда2 звезды3 звезды4 звезды5 звезд
Загрузка...

Цифровой ваттметр — обзор и доработка с расширением возможностей

Цифровой ваттметр — обзор и доработка с расширением возможностей

Приборы для измерения потребляемой электрической мощности (ваттметры) — очень полезная вещь как в быту, так и на производстве.

Они позволяют проверить реальную мощность, потребляемую каким-либо устройством, которая может очень сильно отличаться от той, которая на нём написана.

Кроме того, и в разных режимах потребляемая мощность может сильно отличаться. Например, компьютер при наборе текста потребляет одну мощность, а во время 3D-игры — совсем другую. С точки зрения охлаждения компьютера надо рассчитывать, естественно, на большую из этих величин.

Знание потребляемой мощности поможет правильно сформировать тактику и стратегию пользования устройством, выяснить его соответствие заявленным характеристикам, а заодно — оценить требования к электропроводке.

В обзоре будет рассмотрен цифровой ваттметр, который, по существу, является комбинированным прибором: он — и ваттметр, и вольтметр, и амперметр, и счётчик электроэнергии, и даже её тарификатор.

Кроме того, будет рассмотрен вопрос его расширенного применения — с увеличением диапазона частот и расширением диапазона рабочих напряжений в нижнюю сторону.

Купить протестированный цифровой ваттметр можно на Алиэкспресс, цена на момент обзора — $11.8.

Внешний вид и схемотехника цифрового ваттметра

Ваттметр просто вставляется в сетевую розетку между питающей сетью и питаемым устройством; для чего снабжен соответствующими вилкой и розеткой:

Цифровой ваттметр в розетку - внешний вид

Цифровой ваттметр в розетку - внешний вид

(кликнуть для увеличения)

Экран ваттметра — простой символьный жидкокристаллический, как в бухгалтерских калькуляторах; никакой графики он отобразить не может. И, кстати, подсветки у него тоже нет. Экран во включенном состоянии будет показан на фотках в главе испытаний прибора.

Технические характеристики тестируемого цифрового ваттметра таковы (взяты из инструкции по эксплуатации, скан приведён далее):

— Номинальное напряжение в сети: 230 В, 50 Гц;

— Ток нагрузки: максимум 16 А;

— Рабочий диапазон напряжений: 230 — 250 В (прим. автора: видимо опечатка, должно быть 130-250 В, проверено);

— Диапазон индикации времени работы: 0 секунд — 9999 дней;

— Диапазон индикации мощности: 0.0 — 9999 Вт (прим. автора: это — диапазон индикации, а не рабочей мощности! Рабочая мощность — до 3680 Вт);

— Диапазон индикации напряжения: 0 В — 9999 В (прим. автора: это — диапазон индикации, а не рабочих напряжений!);

— Диапазон индикации тока: 0.000 А — 16.000 А;

— Диапазон индикации частоты: 0 Гц — 9999 Гц;

— Диапазон индикации минимальной и максимальной мощности: 0.0 — 9999 Вт;

— Диапазон настройки цены за КВт*ч: 0.00 — 99.99 у.е;

— Диапазон индикации расхода и стоимости электроэнергии: 0.000 — 9999 КВт*ч; 0.00 — 9999 у.е.

Ваттметр легко разбирается. Корпус держится на трёх саморезах; и ещё — на трёх не очень упорных защелках.

Внутри находятся две платы: главная плата и плата индикации.

Цифровой ваттметр в розетку в разборе (внутреннее устройство)

Монтаж главной платы — двухсторонний.

На стороне, которую условно можно назвать верхней, расположены три больших конденсатора, отвечающие за питание; а также шунт, отвечающий за измерение тока, и ещё кое-какая мелочевка:

Цифровой ваттметр в розетку в разборе (главная плата)

Для собственного питания ваттметр забирает немного тока от сети через желтый конденсатор 0.68 мкФ; затем ток выпрямляется и фильтруется чёрными электролитическими конденсаторами.

Шунт для измерения тока сделан из очень толстой проволоки (видимо, специальный сплав). Его сопротивление составляет 0.002 Ом; т.е. даже при максимально-допустимом токе в 16 А потери энергии на нём — незначительные.

Также здесь расположен Ni-MH аккумулятор на 3.6 В из 3-х последовательно соединённых "таблеток" ёмкостью 20 mAh. Он только поддерживает память режимов; работать от него прибор не может (экран включается, но показаний нет).

На обратной стороне платы — микроконтроллер BL6523GX , осуществляющий замер значений тока и напряжения, их оцифровку и необходимые вычисления.

Цифровой ваттметр в розетку в разборе (главная плата)

Для замера тока и напряжения в микроконтроллере содержатся целых три АЦП, работающих по принципу "сигма-дельта преобразования", представляющего собой один из вариантов кодирования с интегрированием сигнала. Такое преобразование отличается очень высокой точностью, правда, при невысоком быстродействии.

Инструкция по эксплуатации ваттметра на английском языке представлена на следующих двух сканах (кликнуть для увеличения):

Цифровой ваттметр - руководство пользователя, английский язык, стр.1

Цифровой ваттметр - руководство пользователя, английский язык, стр.2

Тестирование ваттметра в стандартном режиме

Под стандартным режимом подразумевается применение прибора согласно инструкции, т.е в розетке 220 В 50 Гц.

Для проверки точности работы ваттметра в стандартном режиме был собран нехитрый стенд, состоящий из ваттметра, осциллографа Hantek 2D72 в режиме мультиметра и активной нагрузки. В качестве активной нагрузки использовались добрые старые лампы накаливания:

Стенд для испытания цифрового ваттметра в розетку

На фото к стенду подключена лампа накаливания номинальной мощностью 60 Вт с матовым баллоном.

Сравнение показаний ваттметра и мультиметра выявило небольшие расхождения: по напряжению ваттметр занижает показания на 0.4-0.5%, а по току — на 1.2 — 1.4%. Естественно, такие расхождения касаются только тестируемого экземпляра прибора; у других экземпляров расхождения могут быть как ниже, так и выше этих величин.

С точки зрения измерения мощности указанные погрешности суммируются, и итоговая погрешность может составлять 1.6 — 1.9%, что более чем приемлемо для бытовых нужд.

В процессе измерения мощности последовательным нажатием на кнопку " Function " можно вывести на экран не только величину мощности, но и потребляемый ток (и на том же экране — коэффициент мощности), напряжение и частоту сети, максимальную и минимальную мощность нагрузки, суммарное потребление электроэнергии, её тариф (вводится потребителем) и стоимость потреблённой электроэнергии.

В верхней строке экранов выводится время, в течение которого потребляемая мощность была выше нуля (не следует путать это время со встроенными часами, которых здесь нет).

Как выглядит экран ваттметра в некоторых из перечисленных выше режимах, можно посмотреть на следующих фото; в качестве нагрузки использовалась лампа накаливания 60 Вт.

Фото 1 и 2 — напряжение и частота в сети; ток и коэффициент мощности:

Цифровой ваттметр - измерение напряжения в сети Цифровой ваттметр - измерение потребляемого тока

Фото 3 и 4 — потребляемая мощность и тариф; суммарное потребление электроэнергии:

Цифровой ваттметр - мощность и суммарное потребление электроэнергии Цифровой ваттметр - суммарное потребление электроэнергии

В верхней строке в первый час работы отображаются минуты и секунды, затем — часы и минуты, а количество дней отображается в нижней строке экрана с киловатт-часами.

Читайте так же:
Набор дистанционного управления розетками

Фото 5 и 6 — минимальная и максимальная потребляемая мощность за период:

Цифровой ваттметр - минимальная мощность за период Цифровой ваттметр - максимальная мощность за период

Теперь пора перейти к доработке и расширению возможностей ваттметра.

Доработка цифрового ваттметра и его использование в нестандартных режимах

Итак, прибор прекрасно можно применить для измерения мощности устройств и аппаратов, питаемых от сети 220 В.

Вопрос: а что мешает его использовать, например, для измерения мощности на выходе УНЧ?

Мешает измерениям слишком низкое напряжение на выходе УНЧ, из-за чего ваттметр банально сам не получает достаточного питания, и по этой причине ничего не может измерить (он питается от измеряемого сигнала).

А если подать ему внешнее питание?! Оказывается, тогда можно расширить и частотный диапазон, и диапазон по анализируемым напряжением!

Теперь — к практическому вопросу: а как подать внешнее питание?

Его можно подать, припаявшись проводами к "земле" платы ваттметра и к плюсу большого электролита, сглаживающего пульсации напряжения питания.

Конкретные точки показаны на следующем фото:

Цифровой ваттметр - доработка

Белый провод — "земля", красный — питание. В принципе, белый провод можно припаять к минусу большого электролита — это электрически та же самая точка.

Ваттметр включается и полностью функционален, если напряжение питания составляет 6.9 В или выше. При этом поднимать напряжение выше, чем 11.5 В, нельзя: иначе начнёт разогреваться защитный 12-вольтовый стабилитрон, стоящий параллельно электролиту.

Потребляемый ток составляет 12 мА.

Чтобы пульсации напряжения в измеряемой цепи не попали во внешний источник питания, питание желательно подать через диод и небольшой резистор 10-30 Ом. Если предполагается питание от батареи типа "Крона" (или заменяющего её аккумулятора), то диод должен быть Шоттки или древний германиевый диод (у них меньше прямое падение напряжения).

Внимание! Техника безопасности!

При использовании ваттметра с данной доработкой в штатном режиме (в сети 220 Вольт) допаянные проводники питания будут частью, находящейся под высоким напряжением. Необходимо обеспечить их надлежащую электрическую изоляцию и защиту от случайного прикосновения!

После данной модификации прибор оказался пригодным для измерения мощности УНЧ, отдаваемой в нагрузку; но с некоторыми нюансами.

Частоту и напряжение сигнала 400 Гц ваттметр замерил верно (подавался синусоидальный сигнал с генератора FY-6800) :

Цифровой ваттметр - доработака с расширением диапазона частот и напряжений

Следующим был подан сигнал с той же амплитудой, но частотой в 1000 Гц. Теперь в показаниях уже не стало такого гламура:

Цифровой ваттметр - доработака с расширением диапазона частот и напряжений

Частоту сигнала прибор завысил, а напряжение — занизил.

Ошибка по напряжению появилась из-за ограниченности полосы пропускания прибора; а ошибка по частоте, вероятно, из-за "неправильного" кварцевого резонатора на плате.

Согласно datasheet на BL6523GX , частота кварца должна быть 3.58 МГц, а на плате установлен почему-то кварц на 3.579545 МГц.

То есть, из-за более "медленного" кварца внешние частоты "кажутся" прибору более быстрыми, хотя отклонение в измерении оказалось выше, чем отклонение кварца.

Дальнейшие эксперименты показали, что на частотах свыше 1500 Гц происходит крайне резкое падение АЧХ ваттметра.

В качестве итога доработки ваттметра можно сделать следующие выводы:

— на частотах до 400 Гц включительно показаниям прибора можно доверять;

— на частотах до 1000 Гц измерения можно производить с учетом поправки;

— на частотах свыше 1 КГц лучше прибор НЕ использовать.

И к этому — ещё дополнительные наблюдения и соображения:

— поскольку более высокие частоты будут лучше проходить через желтый конденсатор в систему питания прибора, то, чтобы прибор не сжечь, на частоте 1000 Гц амплитуда сигнала не должна превышать 30 В;

— сигналы с резкими фронтами (например, меандр) имеют большую величину высокочастотных гармоник, которые могут оказаться за пределами полосы пропускания ваттметра. Для такого рода сигналов даже с поправкой следует ещё больше ограничивать частоту (например, для меандра — не выше 400 Гц, а лучше — до 200 Гц);

— мощность постоянного тока прибор НЕ измеряет ни с доработкой, ни без неё;

— необъяснимо, но факт: при малых напряжениях сигнала прибор правильно показывает мощность, отдаваемую в нагрузку, но совсем не показывает ток. Ток в этом случае прибор начинает показывать, если его величина составляет свыше 0.258 А. Для штатного режима применения в сети 220 В этого ограничения нет.

Итоги и выводы

Протестированный цифровой ваттметр вполне пригоден для всех общегражданских применений, но без использования результатов измерений в качестве точных значений, в том числе для финансовых взаиморасчётов. Либо можно использовать для финансовых расчётов с условием, что их точность будет ниже, чем у сертифицированного счётчика электроэнергии.

С приведённой в обзоре доработкой ваттметр можно использовать для измерения мощности, тока и напряжения на выходе УНЧ, а также и в других относительно низковольтных цепях на частотах до 1 КГц. При этом надо иметь в виду, что при частоте сигнала свыше 400 Гц необходимо учитывать поправку на падение АЧХ прибора (показания будут заниженными).

Где купить: на Алиэкспресс, цена на момент обзора — $11.8. Если у других продавцов на Алиэкспресс этот товар будет дешевле, то тоже можно брать (но надо убедиться, что товар — действительно тот же).

Обзоры других контрольно-измерительные приборов, протестированных на данном сайте — здесь.

Весь раздел "Сделай сам! ( DIY) " — здесь.

Ваш Доктор.
05 мая 2021 г.

Вступайте в группу SmartPuls.Ru Контакте! Анонсы статей и обзоров, актуальные события и мысли о них.

Коэффициент мощности

Коэффицие́нт мо́щности — безразмерная физическая величина, характеризующая потребителя переменного электрического тока с точки зрения наличия в нагрузке реактивной составляющей и мощности искажения (собирательное название — неактивная мощность). Следует отличать понятие «коэффициент мощности» от понятия «косинус фи», который равен косинусу сдвига фазы переменного тока, протекающего через нагрузку, относительно приложенного к ней напряжения. Второе понятие используют в случае синусоидальных тока и напряжения, и только в этом случае оба понятия эквивалентны.

Читайте так же:
Силовые трехфазные розетки 63а

Содержание

Определение и физический смысл [ править | править код ]

Коэффициент мощности равен отношению потребляемой электроприёмником активной мощности к полной мощности. Активная мощность расходуется на совершение работы. В случае синусоидальных тока и напряжения полная мощность представляет собой геометрическую сумму активной и реактивной мощностей. Иными словами, она равна корню квадратному из суммы квадратов активной и реактивной мощностей. В общем случае полную мощность можно определить как произведение действующих (среднеквадратических) значений тока и напряжения в цепи. В качестве единицы измерения полной мощности принято использовать вольт-ампер (В∙А) вместо ватта (Вт).

Согласно неравенству Коши—Буняковского, активная мощность, равная среднему значению произведения тока и напряжения, всегда не превышает произведение соответствующих среднеквадратических значений. Поэтому коэффициент мощности принимает значения от нуля до единицы (или от 0 до 100 %).

Коэффициент мощности математически можно интерпретировать как косинус угла между векторами тока и напряжения (в общем случае бесконечномерных). Поэтому в случае синусоидальных напряжения и тока величина коэффициента мощности совпадает с косинусом угла, на который отстают соответствующие фазы.

В случае синусоидального напряжения, но несинусоидального тока, если нагрузка не имеет реактивной составляющей, коэффициент мощности равен доле мощности первой гармоники тока в полной мощности, потребляемой нагрузкой.

При наличии реактивной составляющей в нагрузке, кроме значения коэффициента мощности, иногда также указывают характер нагрузки: активно-ёмкостный или активно-индуктивный. В этом случае коэффициент мощности соответственно называют опережающим или отстающим.

Прикладной смысл [ править | править код ]

Можно показать, что если к источнику синусоидального напряжения (например, розетка

230 В, 50 Гц) подключить нагрузку, в которой ток опережает или отстаёт по фазе на некоторый угол от напряжения, то на внутреннем активном сопротивлении источника выделяется повышенная мощность. На практике это означает, что при работе на нагрузку с реактивной составляющей от электростанции требуется больше отвода тепла, чем при работе на активную нагрузку; избыток передаваемой энергии выделяется в виде тепла в проводах, и в масштабах, например, предприятия потери могут быть довольно значительными.

Не следует путать коэффициент мощности и коэффициент полезного действия (КПД) нагрузки. Коэффициент мощности практически не влияет на энергопотребление самого устройства, включённого в сеть, но влияет на потери энергии в идущих к нему проводах, а также в местах выработки или преобразования энергии (например, на подстанциях). То есть счётчик электроэнергии в квартире практически не будет реагировать на коэффициент мощности устройств, поскольку оплате подлежит лишь электроэнергия, совершающая работу (активная составляющая нагрузки). В то же время от КПД непосредственно зависит потребляемая электроприбором активная мощность. Например, компактная люминесцентная («энергосберегающая») лампа потребляет примерно в 1,5 раза больше энергии, чем аналогичная по яркости светодиодная лампа. Это связано с более высоким КПД последней. Однако независимо от этого каждая из этих ламп может иметь как низкий, так и высокий коэффициент мощности, который определяется используемыми схемотехническими решениями.

Математические расчёты [ править | править код ]

Коэффициент мощности необходимо учитывать при проектировании электросетей. Низкий коэффициент мощности ведёт к увеличению доли потерь электроэнергии в электрической сети в общих потерях. Если его снижение вызвано нелинейным, и особенно импульсным характером нагрузки, это дополнительно приводит к искажениям формы напряжения в сети. Чтобы увеличить коэффициент мощности, используют компенсирующие устройства. Неверно рассчитанный коэффициент мощности может привести к избыточному потреблению электроэнергии и снижению КПД электрооборудования, питающегося от данной сети.

  1. χ = P S >>
  2. P = U × I × cos ⁡ φ
  3. Q = U × I × sin ⁡ φ
  4. S = ∑ k = 1 ∞ ( U ) × I = P 2 + Q 2 + T 2 ^displaystyle (U)times I=+Q^<2>+T^<2>>>>

Типовые оценки качества электропотребления [ править | править код ]

Значение
коэффициента
мощности
ВысокоеХорошееУдовлетворительноеНизкоеНеудовлетворительное
cos ⁡ φ varphi >0,95…10,8…0,950,65…0,80,5…0,650…0,5
λ

95…100 %80…95 %65…80 %50…65 %0…50 %

При одной и той же активной мощности нагрузки мощность, бесполезно рассеиваемая на проводах, обратно пропорциональна квадрату коэффициента мощности. Таким образом, чем меньше коэффициент мощности, тем ниже качество потребления электроэнергии. Для повышения качества электропотребления применяются различные способы коррекции коэффициента мощности, то есть его повышения до значения, близкого к единице.

Например, большинство старых светильников с люминесцентными лампами для зажигания и поддержания горения используют электромагнитные балласты (ЭмПРА), характеризующиеся низким значением коэффициента мощности, то есть неэффективным электропотреблением. Многие компактные люминесцентные («энергосберегающие») лампы, имеющие ЭПРА, тоже характеризуются низким коэффициентом мощности (0,5…0,65). Но аналогичные изделия известных производителей, как и большинство современных светильников, содержат схемы коррекции коэффициента мощности, и для них значение cos ⁡ φ varphi > близко к 1, то есть к идеальному значению.

Несинусоидальность [ править | править код ]

Низкое качество потребителей электроэнергии, связанное с наличием в нагрузке мощности искажения, то есть нелинейная нагрузка (особенно при импульсном её характере), приводит к искажению синусоидальной формы питающего напряжения. Несинусоидальность — вид нелинейных искажений напряжения в электрической сети, который связан с появлением в составе напряжения гармоник с частотами, многократно превышающими основную частоту сети. Высшие гармоники напряжения оказывают отрицательное влияние на работу системы электроснабжения, вызывая дополнительные активные потери в трансформаторах, электрических машинах и сетях; повышенную аварийность в кабельных сетях.

Источниками высших гармоник тока и напряжения являются электроприёмники с нелинейными нагрузками. Например, мощные выпрямители переменного тока, применяемые в металлургической промышленности и на железнодорожном транспорте, газоразрядные лампы, импульсные источники питания и др.

Коррекция коэффициента мощности [ править | править код ]

Коррекция коэффициента мощности (англ.  power factor correction , PFC) — процесс приведения потребления конечного устройства, обладающего низким коэффициентом мощности при питании от силовой сети переменного тока, к состоянию, при котором коэффициент мощности соответствует принятым стандартам.

К ухудшению коэффициента мощности (изменению потребляемого тока непропорционально приложенному напряжению) приводят нерезистивные нагрузки: реактивная и нелинейная. Реактивные нагрузки корректируются внешними реактивностями, именно для них определена величина cos ⁡ φ . Коррекция нелинейной нагрузки технически реализуется в виде той или иной дополнительной схемы на входе устройства.

Данная процедура необходима для равномерного использования мощности фазы и исключения перегрузки нейтрального провода трёхфазной сети. Так, она обязательна для импульсных источников питания мощностью в 100 и более ватт [ источник не указан 3830 дней ] . Компенсация обеспечивает отсутствие всплесков тока потребления на вершине синусоиды питающего напряжения и равномерную нагрузку на силовую линию.

Руководство пользователя Socket

Socket — радиоуправляемая умная розетка для помещений со счетчиком энергопотребления. Исполнена в виде переходника розетка–вилка европейского типа (Schuko type F), управляющая питанием приборов и рассчитанная на нагрузку до 2,5 кВт. Снабжена защитой от перегрузки и индикацией уровня нагрузки. К системе безопасности Ajax устройство подключается по защищенному протоколу Jeweller, дальность связи — до 1000 метров при отсутствии преград.

Устройство работает только с хабами Ajax. Подключение к uartBridge или ocBridge Plus не предусмотрено!

Чтобы запрограммировать действия устройств автоматизации (Relay, WallSwitch или Socket) в ответ на тревогу, нажатие Button или по расписанию, используйте сценарии. Создать сценарий можно удаленно в приложении Ajax.

Владелец может подключить систему безопасности Ajax к пульту охранной компании.

Функциональные элементы

  1. Штепсельная розетка
  2. Светодиодная рамка
  3. QR-код
  4. Штепсельная вилка

Принцип работы

Socket включает и отключает подачу питания 230 В, размыкая один полюс, по команде пользователя в приложении Ajax или автоматически по сценарию, нажатию Button, по расписанию.

Socket имеет защиту от выхода напряжения за пределы диапазона 184–253 В или превышения силы тока более 11 А. В случае выхода напряжения за пределы, электропитание прерывается, возобновляясь автоматически при нормализации значений. При выходе тока за допустимые пределы электропитание прерывается автоматически, но может быть возобновлено пользователем только вручную в приложении Ajax.

Максимальная резистивная нагрузка – 2,5 кВт. В случае использования индуктивной или емкостной нагрузки, максимальный коммутируемый ток снижается до 8 А при 230 В!

Socket с прошивкой версии 5.54.1.0 может работать в импульсном или бистабильном режиме. Также с этой версией прошивки можно выбрать состояние контакта розетки:

  • Нормально замкнут — розетка прекращает подачу питания при активации, и возобновляет при выключении.
  • Нормально разомкнут — розетка подаёт питание при активации, и прекращает подачу при выключении.

Socket с прошивкой ниже, чем 5.54.1.0 работает только в бистабильном режиме с нормально разомкнутым контактом.

Через приложение можно посмотреть мощность или количество потреблённой энергии электроприборами, которые подключены через Socket.

При небольших нагрузках (до 25 Вт) показания тока и потребляемой мощности могут отображаться некорректно из-за аппаратных ограничений.

Подключение

Прежде чем начать подключение

  1. Включите хаб и проверьте его подключение к интернету (логотип светится белым или зелёным цветом).
  2. Установите приложение Ajax. Создайте учётную запись, добавьте хаб в приложение и создайте хотя бы одну комнату.
  3. Убедитесь, что хаб не на охране и не обновляется, посмотрев его состояние в приложении Ajax.

Добавить устройство в приложении может только пользователь с правами администратора.

Чтобы подключить Socket к хабу

  1. Нажмите Добавить устройство в приложении Ajax.
  2. Назовите устройство, отсканируйте или же впишите вручную QR код (размещен на корпусе и упаковке), выберите комнату размещения.
    ajax socket

Обновление статусов устройств в списке зависит от установленного в настройках хаба времени опроса, значение по умолчанию — 36 секунд.

Если подключение к хабу не удалось, подождите 30 секунд, а затем повторите попытку добавления.

Чтобы произошло обнаружение и сопряжение, устройство должно находиться в зоне действия беспроводной сети хаба (на одном охраняемом объекте). Запрос на подключение к хабу передается только в момент включения устройства.

При подключении к хабу розетки, которая ранее уже была подключена к другому хабу, обязательно убедитесь, что она была удалена с прежнего хаба в приложении Ajax. Чтобы устройство удалилось корректно, оно должно находится на связи с хабом (на одном объекте): после корректного удаления светодиодная рамка Socket мигает зелёным.

Если устройство не было корректно удалено, для подключения его к новому хабу сделайте следующее:

  1. Убедитесь, что Socket находится вне зоны покрытия радиосети хаба, к которому ранее был подключен (индикатор уровня связи устройства с хабом в приложении перечеркнут).
  2. Выберите в приложении хаб, к которому хотите подключить Socket.
  3. Нажмите Добавить устройство.
  4. Назовите устройство, отсканируйте или же впишите вручную QR код (размещен на корпусе и упаковке), выберите комнату размещения.
  5. Нажмите Добавить — начнётся обратный отсчёт.
  6. Во время отсчета на несколько секунд дайте на Socket нагрузку не менее 25 Вт (подключив и отключив работающий чайник или лампу).
  7. Socket появится в списке устройств хаба.

Socket можно подключить только к одному хабу.

Состояния

  1. Устройства
  2. Socket

Электроэнергия, потребленная устройством, подключенным к розетке.

Настройка

  1. Устройства .
  2. Socket
  3. Настройки
НастройкаЗначение
Первое полеИмя розетки, можно редактировать
КомнатаВыбор виртуальной комнаты, к которой приписывается устройство
Режим работыВыбор режима работы розетки:
  • Импульсный — Socket при активации выдаёт импульс заданной длительности
  • Бистабильный — Socket при активации меняет состояние контактов на противоположное
  • Нормально замкнут
  • Нормально разомкнут

Открывает меню создания и настройки сценариев

Позволяет пользователю отключить устройство, не удаляя его из системы. Устройство не будет выполнять команды системы и участвовать в сценариях автоматизации. Все уведомления и тревоги устройства будут игнорироваться

Индикация

ajax socket

Socket информирует об уровне потребляемой подключенными приборами мощности светодиодной рамкой.

При нагрузке более 3 кВт (фиолетовый цвет) срабатывает защита по току.

Точное значение мощности можно посмотреть в приложении Ajax Security System.

Тестирование работоспособности

Система безопасности Ajax позволяет проводить тесты проверки работоспособности подключенных устройств. Тесты начинаются не мгновенно, но не более чем через 36 секунд при заданном по умолчанию периоде опроса устройств в настройках хаба (меню «Jeweller«).

Установка устройства

При выборе места установки Socket, учитывайте отдаленность устройства от хаба и наличие объектов, препятствующих прохождению радиосигнала.

Не устанавливайте устройство вблизи источников магнитных полей (магнитов, намагниченных объектов, беспроводных зарядных устройств и т.д.) и в помещениях с температурой и влажностью, выходящими за пределы допустимых!

Для проверки качества связи с хабом, не менее минуты протестируйте уровень сигнала в приложении Ajax Security System.

Если у устройства низкий или нестабильный уровень сигнала — используйте ретранслятор радиосигнала системы безопасности ReX.

Socket спроектирован таким образом, чтобы подключаться к розетке европейского типа (Schuko type F).

Обслуживание

Устройство не требует технического обслуживания.

Технические характеристики

  • Импульсный и бистабильный (версия прошивки 5.54.1.0 и выше. Дата производства от 4 марта 2020)
  • Только бистабильный (версия прошивки ниже 5.54.1.0)

В случае использования индуктивной или ёмкостной нагрузки максимальный коммутируемый ток снижается до 8 А при 230 V AC!

Комплектация

  1. Socket
  2. Краткая инструкция

Гарантия

Гарантия на продукцию общества с ограниченной ответственностью «АДЖАКС СИСТЕМС МАНЮФЕКЧУРИНГ» действует 2 года после покупки.

Если устройство работает некорректно, рекомендуем сперва обратиться в службу поддержки — в половине случаев технические вопросы могут быть решены удаленно!

Цифровой ваттметр в розетку со счетчиком энергии: обзор устройства и определение нижнего предела функционирования

Ваттметр (измеритель мощности электрического тока) кажется элементарным прибором, но на самом деле он должен выполнить непростую математическую задачу.
Ведь это только в школьном учебнике физики для получения мощности просто надо перемножить ток на напряжение!
А по жизни ток может иметь гораздо более сложную форму, чем синус или постоянный ток; причем фаза тока и напряжения могут не совпадать, и всё это надо как-то учесть.
Современные цифро-аналоговые процессоры (можно назвать микроконтроллерами) позволяют эту задачу решить прямым вычислительным способом: взять величину тока и напряжения за каждый дискрет времени, перемножить их и просуммировать за некоторый интервал времени; в результате чего получить мощность и ещё кучу разнообразных параметров.
В этом обзоре будет рассмотрена одна из многочисленных разновидностей такого рода приборов:

(изображение с Алиэкспресс)

Этот цифровой ваттметр куплен на Алиэкспресс у этого продавца, цена на дату обзора — $12.5 (может меняться).

И ещё несколько слов, поясняющих, почему точное значение мощности нельзя получить, просто взяв и перемножив ток на напряжение даже для чисто активной нагрузки.

Обычные измерительные приборы (вольтметры, амперметры, мультиметры) не измеряют непосредственно величину среднеквадратичного значения измеряемого параметра (тока или напряжения), которая нужна для расчёта мощности.

Они измеряют обычно величину среднего выпрямленного значения параметра (тока или напряжения), и на этой основе перемасштабируют в среднеквадратичное значение.

Такой способ — вполне корректен для «идеального» синуса, но в наших розетках нет идеального синуса!

Вот пример осциллограммы напряжения в розетке (взят из обзора блока выпрямителя и фильтров для УНЧ):

Для такого рода напряжения не будет полного совпадения значения, измеренного «обычным» вольтметром, с реальным среднеквадратичным значением.

Иными словами, такая форма напряжения может создать некоторую погрешность метода, причём в данном случае даже затруднительно предсказать знак погрешности.

А ещё в добавок может быть сдвиг фазы между током и напряжением, если в нагрузке присутствует реактивная составляющая.

И вот здесь на помощь приходят цифровые ваттметры, которые могут всё замерить и посчитать, «как надо»! Причём, смогут замерить не только основной параметр (мощность), но и сопутствующие: ток, напряжение, коэффициент мощности (он же — знаменитый «косинус фи»). И, дополнительно — расход энергии и даже денег. 🙂

Внешний вид, конструкция и схемотехника ваттметра

Внешний вид ваттметра представлен на следующих фото:

Ваттметр вставляется прямо в розетку, а в него вставляется питаемое устройство, чью мощность потребления надо измерить. Пользование таким ваттметром удобно и практично!

Собственно, за это такие приборы и называют в народе «ваттметрами в розетку». Звучит немного жаргонно, но суть отражает верно. 🙂

Экран ваттметра — буквенно-цифровой жидкокристаллический, без подсветки.

Обновление экрана происходит примерно раз в 2 секунды. Это — время накопления и усреднения мощности. Производитель мог бы легко реализовать и более быстрое обновление, но это привело бы к «мельтешению» показаний.

На задней стороне прибора находится шильдик с его параметрами:

Всё здесь ясно и понятно, за исключением третьей строки: «Wide voltage range: 230V —-250V».

Ну какой же он «Wide»?! Это не «Wide», а убожество какое-то! Неужели он при стандартном напряжении 220 Вольт не сможет работать?!

Как оказалось, сможет. А вопрос о нижней границе работоспособности прибора будет происследован в обзоре отдельно.

Половинки ваттметра скреплены тремя шурупами и тремя защёлками. Удерживают прибор в собранном виде они очень прочно, но и разборка каких-то больших технологических сложностей не представляет.

Электронная часть прибора состоит из двух плат.

Плата на левой половине отвечает за индикацию, а плата на правой половине — за измерения и вычисления.

С той её стороны, которая обращена к нам, видно несколько важных элементов схемы.

Зелёненький «бочонок» слева вверху платы — это никель-металлогидридный аккумулятор из 3-х элементов ёмкостью 20 мАч на напряжение 3.6 В. Сразу надо сказать, что он — не для работы прибора, а только для подпитки с целью сохранения параметров при отключении от питающей сети.

То есть, прибор с ним включится (по нажатию кнопки), но ничего замерить не сможет (если подать на него какое-то небольшое напряжение).

Под ним — пара электролитов (фильтрация питания), а далее под ними — большой желтый «сухой» конденсатор.

Посмотрим на него в другом ракурсе:

Номинал желтого конденсатора — 0.68 мкФ, он работает реактивным гасителем лишнего напряжения для системы питания самого ваттметра.

Последовательно с ним подключен резистор 33 Ом (справа от конденсатора); он служит для предотвращения резких бросков тока в момент включения ваттметра в розетку.

А слева от конденсатора — шунт в виде скобы из толстой проволоки. Он нужен для замера протекающего в нагрузку тока.

Ещё на этой стороне платы находится кварц, необходимый для тактового генератора аналого-цифрового процессора, расположенного на обратной стороне платы. Вот ей сейчас и займёмся.

Главная микросхема на плате (U3) — специализированный цифро-аналоговый процессор BL6523GX, спроектированный для измерения мощности.

Его структурная схема (взята из datasheet):

Рассматривать эту схему не будем, чтобы не утяжелять обзор.

Ещё одна микросхема (U2), поменьше, — это ATMHK220 24CO2N. Она работает в качестве флеш-памяти с последовательной передачей данных.

Последняя, самая маленькая микросхема (U3, 78L05) — стабилизатор питания 5 В.

Режимы ваттметра

Посмотрим на органы управления ваттметра:

На передней панели имеются 5 кнопок: 4 большие кнопки и одна полускрытая кнопка — RESET.

Кнопкой RESET рекомендую пользоваться при каждом включении прибора в розетку, иначе он может показывать белиберду. После нажатия RESET прибор работает стабильно, проблем нет.

Из остальных кнопок самая главная — это FUNCTION. С помощью этой кнопки пользователь определяет, какую информацию он желает посмотреть.

При нажатии на эту кнопку последовательно переключаются по кругу следующие режимы отображения:

  • Время работы (с ненулевой мощностью) + мощность + стоимость (если была установлена цена за КВт*час);
  • Время работы + суммарное потребление энергии (накопление);
  • Время работы + напряжение в сети;
  • Время работы + потребляемый ток + коэффициент мощности (косинус фи);
  • Время работы + минимальная потребляемая мощность за время работы;
  • Время работы + максимальная потребляемая мощность за время работы;
  • Стоимость за КВт*час (просмотр и установка).

Остальные три кнопки как раз используются для установки цены за КВт*час.

Как выглядит экран ваттметра в режимах показа напряжения и тока, можно посмотреть на следующих фото (режим мощности был показан выше):

Теперь перейдём к оценке «профпригодности» ваттметра — его тестированию.

Тестирование ваттметра

Первым делом проверяем точность измерения прибором напряжения и тока. Для этого проводилось сравнение показаний с мультиметром DT9205A:

Если взять за основу показания мультиметра, то ваттметр слегка занижает показания по напряжению (на 0.7%). Учитывая ограниченную точность обоих приборов, можно считать, что расхождений нет.

По току расхождение составило чуть больше: 1.5% с тем же знаком (ваттметр показал меньше).

Соответственно, при измерении мощности эти две погрешности сложатся, и погрешность измерения мощности должна будет составить 2.2%. Но эта цифра — только ориентировочная (с учетом возможной погрешности мультиметра).

Конечно, по-хорошему надо бы проверять тестируемый ваттметр не с помощью вольтметра и амперметра, а с помощью образцового ваттметра, сертифицированного Ростестом. Но извиняйте: чего нет, того нет.

Теперь подсовываем прибору простую активную нагрузку — лампу накаливания 25 Вт:

Эх, как же он приятен — тёплый ламповый свет! Но речь в данном случае о том, что номинальная мощность лампы подтвердилась с высокой точностью.

Теперь — небольшая таблица с пробными замерами различной аппаратуры, которая покажет, в том числе, как «дурят нашего брата»:

Тестируемая аппаратураНоминальная мощностьИзмеренная мощностьИзмеренный коэффициент мощности
Паяльник25 Вт27.3 Вт0.97
Светодиодная лампа «Старт»10 Вт8.3 Вт0.59
Светодиодная лампа «Старт»15 Вт11.8 Вт0.59
Микроволновка в простое1.8 Вт0.44
Микроволновка (в режиме 800 Вт)1200 Вт1274 Вт0.91
Зарядка смартфона10 Вт11.1 Вт0.54
Системный блок компьютера (выключен)2.7 Вт0.35
Системный блок компьютера (включен, в простое)45 — 67 Вт0.54
Системный блок компьютера (нагрузочный тест OCCT-Linpack)95 — 98 Вт0.75
Системный блок компьютера (нагрузочный тест OCCT-Большой набор)105 — 111 Вт0.76

Немного обсудим полученные результаты.

Микроволновка показала результат заметно выше указанной на ней самой номинальной мощности. Учитывая высокий КПД магнетрона, можно предположить, что и на нагрев продуктов пошло не заданные 800 Вт, а значительно больше.

Это — пример обмана в пользу потребителя, но одновременно потребителю надо задуматься и о достаточной «прочности» электропроводки.

Интересной была попытка замерить мощность микроволновки в режиме «320 Вт». Микроволновка периодически то включалась на полную мощность (1274 Вт), то периодически снижала мощность почти до нуля, чтобы в среднем получилось 320 Вт.

Со светодиодными лампами обман получился уже в обратную сторону, т.е. лампам мощности недодали.

В тесте компьютера надо иметь в виду, что это был не игровой компьютер, а компьютер офисного типа. Игровой компьютер будет потреблять значительно больше, особенно в моменты наиболее жарких баталий.

В общем, ваттметр помог совершить много интересных открытий касательно имеющейся в доме аппаратуры.

Последний вопрос в тестировании ваттметра — нижний предел его работоспособности по напряжению.

Для выяснения этого вопроса был использован трансформатор ТПП-282-127/220-50 с множеством отводов от первичной обмотки (своего рода замена ЛАТР-у).

Эксперименты с подключением к разным отводам трансформатора показали, что ваттметр работоспособен при напряжении 112 Вольт и выше (по показаниям самого ваттметра). При более низких напряжениях прибор включался, но ничего не измерял (показывал нулевые ток, напряжение и мощность).

Таким образом, ваттметр будет работоспособным даже при значительных колебаниях напряжения в питающей сети.

Итоги и выводы

Протестированный «ваттметр в розетку» показал точность, вполне достаточную для бытовых применений (без претензий на что-то более высокое). И это — главное.

Естественно, у него есть множество недостатков, простительных за его цену.

У него нет возможности передать данные в компьютер или смартфон; нет и возможности запротоколировать график потребления мощности по времени.

Мне лично ещё не понравилось, что у него нет возможности вывести на экран одновременно мощность, напряжение и потребляемый ток. Чтобы их увидеть, надо поочерёдно переключаться между экранами.

И, конечно, отсутствие подсветки экрана — тоже не украшение.

Но, с учётом цены, право же, всё это — мелочи. 🙂

Купить ваттметр можно на Алиэкспресс по этой ссылке.

Кроме протестированного варианта ваттметра в таком же корпусе выпускается ваттметр на основе другого процессора. Он не тестировался, но, вероятно, должен показать аналогичные характеристики.

голоса
Рейтинг статьи
Ссылка на основную публикацию
Adblock
detector