USB лічильник електроенергії постійного струму

У даній статті представляється розробка USB-лічильника електроенергії постійного струму.
 
 image
 
 На основі представленої схеми вольтметра і прошивки мікроконтролера PIC18F2550 [http://www.moty22.co.uk/usb_counter.php] була створена USB-програма, яка могла б вважати електроенергію, для ланцюга з постійним опором. Так як лічильники постійної енергії рідкість і дорого (20-30 тис. руб. В Росії і 6-10 тис. руб. У Китаї та Індії) то вирішили самі зробити лічильник, який підходив би для наших лабораторних досліджень, який у результаті склав ціну не дорожче 400 руб., по компонентах. Робили лічильник для вимірів і порівняння енергії рекуперації в електродвигунах різної конструкції, але однакової потужності, також він може бути застосовний, як вимірювач одержуваної енергії від вітрогенератора, сонячних батарей та інших джерел енергії постійного струму. Написана програма може вважати не тільки кВт * год, а й вт * год, вт * с і т.д…
 
Зібрана схема включала дільник напруги, який одночасно був розрахунковим опором (виділено червоним)
 
 image
 
Яке вводилося в USB-програму (виділено червоним):
 
 image
 
Виділено блакитним значення множника напруги, його перед вимірами можна отримати за формулою зазначеної тут: bit.ly/1oNddey . Або підібрати по мультиметру, тобто замеряя мультіметром напруга батарейки, а потім вводити таке значення множника напруги, щоб USB-програма (за допомогою нашого лічильника) показувала на цій же батарейці таке ж напруга як на мультиметри.
 
Величина опору дільника напруги може бути підібрана як для пропускання великих, так і малих струмів. Дільник напруги ще необхідний якщо ми подаємо напругу більше 5 вольт, більше 5 вольт на мікроконтролер подавати не можна тому потрібен дільник напруги.
 
Варто зауважити, що схема в Proteus відрізняється від схеми, яка виконана в залозі. VCC (красненький проводок USB) буде йти не на 1 ногу, а на 20 ногу PICа. Також у схемі для Proteus НЕ намальовані 8 і 19 нога, в залозі 8 або 19 (за вибором) потрібно відвести на землю.
 
 image
 image
 
Лічильник, можна поліпшити якщо змінити прошивку мікроконтролера, щоб мікроконтролер заміряв значення струму (за допомогою датчика струму) в ланцюзі і сам подавав їх в USB-програму, при цьому відпаде в ручну вводити значення опір ланцюга.
 
 image
 
Щоб USB-програма працювала потрібно щоб був встановлений Framework 4.0 (http://bit.ly/1i3X8f6) або його пізні версії. Якщо включаємо USB-програму на Windows 7, то потрібно її включати, як від Адміністратора.
 
USB-програма може обробляти необмежену кількість підключаються лічильників, для цього потрібно вибрати відкрити програму і ще раз вибрати за списком вниз HID-сумісний пристрій (виділено чорним). Пристрої будуть відповідати за списком вниз, по порядку включення в комп'ютер.
 
 image
 
У USB-програмі також можна поставити шумовий поріг напруги (виділено зеленим), який вважатиме за 0 вольт всі значення не перевищує вбрання для шумового порогу в прикладі вказано 0.05 В.
 
 image
  
 
Алгоритм USB-програми для розрахунку енергії постійного струму:
USB-програма отримує виміряна напруга від мікроконтролера, потім ділить на вводиться опір, виходить струм. Після, вимірювана напруга множиться на вводиться величину помножувача напруги, виходить реальна напруга, яка подається на лічильник до дільника. Це реальна напруга перемножується зі струмом і інтегрується за часом, виходить значення енергії.
 
 
Посилання на USB-програму:
yadi.sk/d/CMS6Up4ZJzDYf
 
Посилання на исходники USB-програми сі #:
github.com / neremin / USB_Voltmeter
 
Посилання на симуляцію схеми в Proteus, і на прошивку контролера PIC для кварцу 20 Mhz:
yadi.sk/d/c76mzfURM9PqG
 
Посилання на исходники прошивки (asm, c) і прошивка для кварцу 4 Mhz:
yadi.sk/d/wA4p7RFjM9Qk2
 
 
Розробка USB-програми:
Микола Єрьомін
 
Ведення проекту:
Юліан Баришніков
 
 
Подяки:
Moty Mizrachi за безкорисливе уявлення USB-вольтметра на своєму сайті, а також поради по листуванню.
Роману веринський та Віталію Павлову за безкорисливу допомогу і поради по пайку і прошивці мікроконтролерів.
Віталію Азарову за безкорисливі поради з формулами і побудові схеми для вимірювання енергії постійного струму.
Urry за безкорисливу перевірку схеми в залозі і виправлення прошивки на кварц 20 Mhz.
Олександрі Медяніковой за безкорисливу фотозйомку готової схеми в залозі.

Джерело: Хабрахабр

0 коментарів

Тільки зареєстровані та авторизовані користувачі можуть залишати коментарі.