: Rryma në një qark është drejtpërdrejt proporcionale me tensionin dhe në përpjesëtim të zhdrejtë me rezistencën.
AKTUALEështë një karakteristikë sasiore e rrymës elektrike - kjo është një sasi fizike e barabartë me sasinë e energjisë elektrike që rrjedh nëpër seksionin kryq të përcjellësit për njësi të kohës. Matur në amper.
Për instalimet elektrike në një apartament, forca aktuale luan një rol të madh, sepse bazuar në vlerën maksimale të mundshme për një linjë të veçantë që vjen nga paneli elektrik, seksioni kryq i përcjellësit dhe rryma maksimale e ndërprerësit që mbron energjinë elektrike. kabllo nga dëmtimi në rast të një ndodhie varen.
Prandaj, nëse seksioni dhe ndërprerësi nuk janë zgjedhur saktë, ai thjesht do të rrëzohet, dhe zëvendësimi i tij me një më të fuqishëm thjesht nuk do të funksionojë.
Për shembull, telat dhe kabllot më të zakonshme në instalimet elektrike me një seksion kryq prej 1.5 milimetra katrorë janë prej bakri ose 2.5 janë prej alumini. Ato janë të dizajnuara për një rrymë maksimale prej 16 amperësh ose një lidhje të energjisë jo më shumë se 3 kilovat e gjysmë. Nëse lidhni konsumatorë të fuqishëm elektrikë që tejkalojnë këto kufij, atëherë nuk mund ta zëvendësoni thjesht makinën me 25 A - instalimet elektrike nuk do të rezistojnë dhe do t'ju duhet të zhvendosni një kabllo bakri me një seksion kryq prej 2,5 metrash katrorë nga mburoja. mm, i cili është projektuar për një rrymë maksimale prej 25 A.
Njësitë matëse të fuqisë së rrymës elektrike.
Krahas amperit, shpesh hasim konceptin e fuqisë së rrymës elektrike. Kjo vlerë tregon punën e bërë nga rryma për njësi të kohës.
Fuqia është e barabartë me raportin e punës së bërë me kohën gjatë së cilës është bërë. Fuqia matet në Watts dhe shënohet me shkronjën P. Ajo llogaritet me formulën P \u003d A x B, domethënë, për të gjetur fuqinë, është e nevojshme të shumëzoni tensionin e rrjetit me rrymën konsumohet nga pajisjet elektrike të lidhura me të, pajisjet shtëpiake, ndriçimi etj. d.
Tek konsumatorët elektrikë, shpesh në targa ose në pasaportë tregohet vetëm konsumi i energjisë, duke e ditur të cilën mund ta llogarisni lehtësisht rrymën. Për shembull, konsumi i energjisë i një televizori është 110 vat. Për të zbuluar sasinë e rrymës së konsumuar, ne e ndajmë fuqinë me tensionin 220 volt dhe marrim 0,5 A.
Por mbani në mend se kjo është vlera maksimale, në realitet mund të jetë më pak sepse televizori me ndriçim të ulët dhe në kushte të tjera do të konsumojë më pak energji elektrike.
Instrumentet për matjen e rrymës elektrike.
Për të zbuluar konsumin real të energjisë, duke marrë parasysh funksionimin në mënyra të ndryshme për pajisjet elektrike, pajisjet shtëpiake, etj., Ne kemi nevojë për instrumente matëse elektrike:
- Ampermetër- i njohur për të gjithë nga mësimet praktike të fizikës në shkollë (Figura 1). Por në jetën e përditshme dhe profesionistët ato nuk përdoren për shkak të joprakticitetit.
- multimetër- kjo pajisje elektronike kryen shumë matje të ndryshme, duke përfshirë forcën e rrymës (Figura 2). Është shumë i përhapur, si në mesin e elektricistëve ashtu edhe në jetën e përditshme. Si ta përdorni për të matur rrymën që kam thënë tashmë.
- Testues- praktikisht njësoj si një multimetër, por pa përdorimin e elektronikës me një shigjetë që tregon vlerën e matjes sipas ndarjeve në ekran. Sot shihen rrallë, por ato u përdorën gjerësisht gjatë epokës sovjetike.
- Kapëse matëse elektricist (Figura 3), i përdor në punën time, sepse nuk kërkojnë thyerje të përcjellësit për matje, nuk ka nevojë të futeni nën tension dhe të fikni ngarkesën. Ata matin një kënaqësi - shpejt dhe lehtë.
Si të matni saktë rrymën.
Për të matur fuqinë për konsumatorët, duhet të lidhni një kapëse nga një ampermetër, testues ose multimetër në terminalin pozitiv të baterisë ose telit nga furnizimi me energji elektrike ose transformatori, dhe kapësin e dytë me telin që shkon te konsumatori dhe pasi të keni ndezur modalitetin e matjes DC me një diferencë të kufirit maksimal të sipërm - bëni matje.
Kini kujdes kur hapni një qark drejtimi, shfaqet një hark, madhësia e të cilit rritet me forcën aktuale.
Për të matur rrymën për konsumatorët e lidhur direkt në prizë ose me kabllon elektrike nga rrjeti i shtëpisë, pajisja matëse kalohet në modalitetin e matjes AC me një diferencë për kufirin e sipërm. Tjetra, testuesi ose multimetri përfshihet në thyerjen e telit të fazës. Cila është një fazë në të cilën lexojmë.
E gjithë puna duhet të kryhet vetëm pasi të jetë hequr tensioni.
Pasi gjithçka të jetë gati, ndizni dhe kontrolloni fuqinë aktuale. Vetëm kini kujdes që të mos prekni kunjat ose telat e ekspozuar.
Pajtohu që metodat e përshkruara më sipër nuk janë shumë të përshtatshme dhe madje të rrezikshme!
Kam kohë që në aktivitetin tim profesional përdor një elektricist për të matur rrymën matës kapëse(në foton në të djathtë). Ata shpesh vijnë në të njëjtin rast me një multimetër.
Është e lehtë të matet me to - e ndezim dhe e kalojmë në modalitetin e matjes së rrymës alternative, më pas ndajmë mustaqet e vendosura sipër dhe kalojmë telin e fazës brenda, pas kësaj sigurohemi që ato të përshtaten fort me njëri-tjetrin dhe marrim matjet.
Siç mund ta shihni, është e shpejtë, e thjeshtë dhe mund të matni rrymën nën tension në këtë mënyrë, vetëm kini kujdes që të mos lidheni aksidentalisht telat ngjitur në panelin elektrik.
Vetëm mos harroni se për një matje të saktë, ju duhet të bëni një rreth të vetëm një teli fazor, dhe nëse mbështillni një kabllo të fortë, në të cilën faza dhe zero shkojnë së bashku, nuk do të jetë e mundur të merren matje!
Përmbajtje të ngjashme:
Kur kontrolloni qarqet elektrike të fuqisë, shpesh bëhet e nevojshme të matet fuqia aktuale. Për të matur madhësinë e rrymës direkte, si rregull, përdoret një shant rezistence, i lidhur në seri me ngarkesën, tensioni në të cilin është në proporcion me rrymën. Sidoqoftë, nëse ka nevojë për të matur rrymat e larta, atëherë do të kërkohet një devijim i fuqisë mbresëlënëse, kështu që është më e përshtatshme të përdoren metoda të tjera matëse.
Në këtë drejtim, unë kisha idenë për të mbledhur një matës aktual të bazuar në një sensor Hall. Skema e saj është paraqitur në figurë.
Karakteristikat e ampermetrit:
- Matja e rrymës AC ose DC pa kontakt elektrik me qarkun
- Matja e rrymës së vërtetë RMS (RMS e vërtetë) pavarësisht nga forma e valës, si dhe vlera maksimale për periudhë (afërsisht 0,5 sekondë)
- Dalja e informacionit në ekranin LCD me karakter
- Dy mënyra matjeje (deri në 10A dhe deri në 50A)
Skema funksionon si më poshtë. Një tel me rrymë ndodhet brenda unazës së ferritit, ndërsa krijon një fushë magnetike, madhësia e së cilës është drejtpërdrejt proporcionale me forcën e rrymës. Një sensor i efektit Hall i vendosur në hendekun e ajrit të bërthamës konverton induksionin e fushës në një tension dhe ky tension aplikohet në amplifikatorët operacionalë. Op-amps janë të nevojshëm për të sjellë nivelet e tensionit nga sensori në intervalin e tensionit të hyrjes të ADC. Të dhënat e marra përpunohen nga mikrokontrolluesi dhe shfaqen në ekranin LCD.
Llogaritja paraprake e skemës
Si bërthamë është përdorur unaza R20*10*7 e bërë nga materiali N87. Sensori i sallës - SS494B.
Me ndihmën e një skedari gjilpërash, një hendek i një trashësie të tillë përpunohet në unazë në mënyrë që sensori të përshtatet atje, domethënë rreth 2 mm. Në këtë fazë, tashmë është e mundur të vlerësohet afërsisht ndjeshmëria e sensorit ndaj rrymës dhe rrymës maksimale të mundshme të matur.
Përshkueshmëria ekuivalente e një bërthame me një hendek është afërsisht e barabartë me raportin e gjatësisë së vijës magnetike me madhësinë e hendekut:
Pastaj, duke e zëvendësuar këtë vlerë në formulën për llogaritjen e induksionit në bërthamë dhe duke e shumëzuar të gjitha me ndjeshmërinë e sensorit, gjejmë varësinë e tensionit të daljes së sensorit nga forca aktuale:
Këtu K B- ndjeshmëria e sensorit ndaj induksionit të fushës magnetike, e shprehur në V / T (marrë nga fleta e të dhënave).
Për shembull, në rastin tim lh= 2 mm = 0,002 m,K B= 5 mV/Gauss = 50 V/T, nga ku marrim:
Ndjeshmëria aktuale ndaj rrymës doli të jetë e barabartë me 0.03 V/A, domethënë llogaritja është shumë e saktë.
Sipas fletës së të dhënave në SS494B, induktiviteti maksimal i matur nga sensori është 420 Gauss, prandaj rryma maksimale e matur është:
Foto e sensorit në hendek:
Llogaritja e qarqeve op-amp
Ampermetri ka dy kanale: deri në 10 A (23 dalje MK) dhe deri në 50 A (24 dalje MK). Multiplekseri ADC trajton ndërrimin e modalitetit.
Tensioni i brendshëm i referencës u zgjodh si tension referencë i ADC, kështu që sinjali duhet të sillet në intervalin 0 - 2,56 V. Kur matni rrymat prej ±10 A, tensioni i sensorit është 2,5 ± 0,3 V, prandaj është e nevojshme për ta përforcuar dhe zhvendosur atë në mënyrë që pika zero të jetë saktësisht në mes të diapazonit ADC. Për këtë, përdoret op-amp IC2:A, i përfshirë si një përforcues jo invertues. Tensioni në daljen e tij përshkruhet nga ekuacioni:
Këtu, R2 nënkupton R2 dhe P2 të lidhur në seri, dhe R3, përkatësisht, R3 dhe P3, në mënyrë që shprehja të mos duket shumë e rëndë. Për të gjetur rezistencën e rezistorëve, ne shkruajmë ekuacionin dy herë (për rrymat -10A dhe +10A):
Ne e dimë tensionin
Duke vendosur R4 të barabartë me 20 kOhm, marrim një sistem me dy ekuacione, ku variablat janë R2 dhe R3. Zgjidhja e sistemit mund të gjendet lehtësisht duke përdorur paketat matematikore, të tilla si MathCAD (skedari i llogaritjes i është bashkangjitur artikullit).
Zinxhiri i dytë, i përbërë nga IC3:A dhe IC3:B, llogaritet në mënyrë të ngjashme. Në të, sinjali nga sensori së pari kalon përmes përsëritësit IC3: A, dhe më pas hyn në ndarësin në rezistorët R5, R6, P5. Pasi sinjali të dobësohet, ai anohet më tej nga amplifikuesi operacional IC3:B.
Përshkrimi i mikrokontrolluesit
Mikrokontrolluesi ATmega8A përpunon sinjalet nga op-amp dhe i shfaq rezultatet në ekran. Është akorduar nga një oshilator i brendshëm 8 MHz. Siguresat janë standarde me përjashtim të CKSEL. Në PonyProg ato vendosen si kjo:
ADC është konfiguruar të funksionojë në 125 kHz (raporti i ndarjes është 64). Në fund të konvertimit ADC, thirret një mbajtës i ndërprerjeve. Ai kujton vlerën maksimale të rrymës, dhe gjithashtu përmbledh katrorët e rrymave të mostrave të njëpasnjëshme. Sapo numri i mostrave të arrijë në 5000, mikrokontrolluesi llogarit vlerën RMS të rrymës dhe shfaq të dhënat në ekran. Pastaj ndryshoret rivendosen në zero dhe gjithçka fillon nga e para. Diagrami tregon ekranin WH0802A, por çdo ekran tjetër mund të përdoret me kontrolluesin HD44780.
Firmware-i i mikrokontrolluesit, projekti për CodeVision AVR dhe skedari i simulimit në Proteus janë bashkangjitur artikullit.
Vendosja e skemës
Vendosja e pajisjes varet nga rregullimi i rezistorëve të akordimit. Së pari ju duhet të rregulloni kontrastin e ekranit duke rrotulluar P1.
Pastaj, duke kaluar me butonin S1 në modalitetin deri në 10A, ne vendosëm P2 dhe P3. Zhvidhosim një nga rezistorët sa më shumë që të jetë e mundur djathtas dhe, duke rrotulluar rezistencën e dytë, arrijmë zero lexime të pajisjes. Ne po përpiqemi të matim rrymën, vlera e së cilës dihet saktësisht, ndërsa leximet e ampermetrit duhet të rezultojnë më të ulëta se sa janë në të vërtetë. Ne i kthejmë të dy rezistorët pak në të majtë, në mënyrë që pika zero të ruhet dhe përsëri matim rrymën. Këtë herë, leximet duhet të jenë pak më të mëdha. Ne vazhdojmë këtë derisa të arrijmë një shfaqje të saktë të vlerës aktuale.
Tani kaloni në modalitetin deri në 50A dhe konfiguroni atë. Rezistenca P4 vendosi zero në ekran. Ne matim çdo rrymë dhe shikojmë leximet. Nëse ampermetri i mbivlerëson ato, atëherë kthejeni P5 në të majtë; nëse nënvlerëson, atëherë kthehuni djathtas. Ne vendosim përsëri zero, kontrollojmë leximet në një rrymë të caktuar, etj.
Foto e pajisjes
Matja e rrymës DC:
Për shkak të kalibrimit të pamjaftueshëm të saktë, vlerat janë paksa të mbivlerësuara.
Matja e rrymës alternative me një frekuencë prej 50 Hz, një hekur përdoret si ngarkesë:
Në teori, rryma RMS e një sinusoidi është 0.707 e maksimumit, por, duke gjykuar nga leximet, ky koeficient është 0.742. Pas kontrollit të formës së tensionit në rrjet, doli se ai i ngjan vetëm një sinusoidi. Duke pasur parasysh këtë, lexime të tilla të pajisjes duken mjaft të besueshme.
Pajisja ka ende një pengesë. Zhurma është vazhdimisht e pranishme në daljen e sensorit. Duke kaluar nëpër amplifikatorin e funksionimit, ata arrijnë te mikrokontrolluesi, si rezultat i të cilit është e pamundur të arrihet një zero ideale (në vend të zeros, shfaqet afërsisht 30-40 mA RMS). Kjo mund të korrigjohet duke rritur kapacitetin e C7, por më pas përgjigja e frekuencës do të përkeqësohet: në frekuenca të larta, leximet do të nënvlerësohen.
Burimet e përdorura
Lista e elementeve të radios
| Emërtimi | Lloji | Emërtimi | sasi | shënim | Rezultati | blloku im i shënimeve |
|---|---|---|---|---|---|---|
| IC1 | MK AVR 8-bit | ATmega8A | 1 | DIP-28 | Në bllokun e shënimeve | |
| IC2, IC3 | Përforcues operacional | MCP6002 | 2 | SOIC-8 | Në bllokun e shënimeve | |
| IC4 | Rregullator linear | L78L05 | 1 | Në bllokun e shënimeve | ||
| IC5 | Sensori i sallës | SS494B | 1 | Në bllokun e shënimeve | ||
| C1-C7 | Kondensator | 100 nF | 9 | K10-17b | Në bllokun e shënimeve | |
| R1, R3, R6, R9 | Rezistencë | 10 kOhm | 4 | SMD 1206 | Në bllokun e shënimeve | |
| R2 | Rezistencë | 12 kOhm | 1 | SMD 1206 | Në bllokun e shënimeve | |
| R4 | Rezistencë | 20 kOhm | 1 | SMD 1206 | Në bllokun e shënimeve | |
| R5 | Rezistencë | 6.8 kOhm | 1 | SMD 1206 | Në bllokun e shënimeve | |
| R7, R8 | Rezistencë | 100 kOhm | 2 | SMD 1206 | Në bllokun e shënimeve | |
| P1 | Rezistenca prerëse | 10 kOhm | 1 | 3362P | Në bllokun e shënimeve | |
| P2 | Rezistenca prerëse | 4.7 kOhm | 1 | 3362P |
Matja aktuale(shkurtuar si matje aktuale) është një aftësi e dobishme që do të jetë e dobishme më shumë se një herë në jetë. Është e nevojshme të dihet madhësia e rrymës kur është e nevojshme të përcaktohet konsumi i energjisë. Një pajisje e quajtur ampermetër përdoret për të matur rrymën.
Ka rrymë alternative dhe rrymë direkte, prandaj, për matjen e tyre përdoren instrumente të ndryshme matëse. Rryma shënohet gjithmonë me shkronjën I, dhe forca e saj matet në Amper dhe shënohet me shkronjën A. Për shembull, I \u003d 2 A tregon se rryma në qarkun në provë është 2 Amper.
Le të shqyrtojmë në detaje se si shënohen instrumente të ndryshme matëse për matjen e llojeve të ndryshme të rrymave.
- Në një pajisje matëse për matjen e rrymës direkte, simboli "-" aplikohet përpara shkronjës A.
- Në një pajisje matëse për matjen e rrymës alternative, simboli "~" aplikohet në të njëjtin vend.
- ~ Një pajisje për matjen e rrymës alternative.
- - Një pajisje për matjen e rrymës direkte.
Këtu është një foto e një ampermetri të krijuar për të Matjet e rrymës DC.
Sipas ligjit, forca e rrymës që rrjedh në një qark të mbyllur, në çdo pikë të tij, është e barabartë me të njëjtën vlerë. Si rezultat, për të matur rrymën, është e nevojshme të shkëputni qarkun në çdo vend të përshtatshëm për lidhjen e pajisjes matëse.
Duhet mbajtur mend se madhësia e tensionit të pranishëm në qarkun elektrik nuk ka asnjë ndikim në matje aktuale. Burimi aktual mund të jetë ose një furnizim me energji shtëpiake 220 V ose një bateri 1.5 V, etj.
Nëse do të matni rrymën në një qark, kushtojini vëmendje nëse rryma rrjedh në qark, e drejtpërdrejtë apo e alternuar. Merrni një pajisje matëse të përshtatshme dhe nëse nuk e dini forcën e pritshme të rrymës në qark, vendosni çelësin e matjes së rrymës në pozicionin maksimal.
Le të shqyrtojmë në detaje se si të matim fuqinë aktuale me një pajisje elektrike.
Per siguri matja e konsumit aktual elektroshtëpiake do të bëjmë një kordon zgjatues të bërë vetë me dy priza. Pas montimit, marrim një kordon zgjatues shumë të ngjashëm me një kordon zgjatues standard të dyqanit.
Por nëse çmontojmë dhe krahasojmë me njëri-tjetrin, një kordon zgjatues të bërë në shtëpi dhe të blerë në dyqan, atëherë do të shohim qartë ndryshimet në strukturën e brendshme. Përfundimet brenda prizave të një kordoni zgjatues të bërë në shtëpi janë të lidhura në seri, dhe në dyqan ato janë të lidhura paralelisht.
Fotografia tregon qartë se terminalet e sipërm janë të ndërlidhur me një tel të verdhë, dhe voltazhi i rrjetit furnizohet në terminalet e poshtme të prizave.
Tani fillojmë të matim rrymën, për këtë futim spinën e pajisjes elektrike në njërën nga prizat, dhe sondat e ampermetrit në prizën tjetër. Para matjes së rrymës, mos harroni informacionin që keni lexuar për mënyrën e matjes së saktë dhe të sigurt të rrymës.
Tani merrni parasysh se si të interpretoni saktë leximet e ampermetrit të treguesit. Në matja e konsumit aktual instrument, gjilpëra e ampermetrit u ndal në ndarjen e 50, çelësi u vendos në kufirin maksimal të matjes prej 3 amperësh. Shkalla e ampermetrit tim ka 100 ndarje. Kjo do të thotë që është e lehtë të përcaktohet forca e rrymës së matur me formulën (3/100) X 50 \u003d 1.5 Amper.
Formula për llogaritjen e fuqisë së pajisjes sipas rrymës së konsumuar.
Duke pasur të dhëna për sasinë e rrymës që konsumon çdo pajisje elektrike (TV, frigorifer, hekur, saldim, etj.), mund të përcaktoni lehtësisht se çfarë konsumi të energjisë ka kjo pajisje. Ekziston një model fizik në botë që elektriciteti i bindet gjithmonë. Zbuluesit e këtij modeli, Emil Lenz dhe James Joule, dhe për nder të tyre, tani quhet Ligji Joule-Lenz.
- I - forca aktuale, e matur në Amper (A);
- U - tension, i matur në Volt (V);
- P është fuqia, e matur në Watts (W).
Le të bëjmë një nga llogaritjet aktuale.
Kam matur konsumin aktual të frigoriferit dhe është i barabartë me 7 amper. Tensioni në rrjet është 220 V. Prandaj, konsumi i energjisë i frigoriferit është 220 V X 7 A \u003d 1540 W.
- tutorial
Prezantimi
Përshëndetje! Pas përfundimit të ciklit të sensorëve, u ngritën pyetje për një plan tjetër për matjen e parametrave të konsumit të pajisjeve shtëpiake dhe jo shumë elektrike. Kush sa konsumon, si të lidhni çfarë të masni, cilat janë hollësitë, etj. Është koha për të zbuluar të gjitha kartat në këtë fushë.Në këtë seri artikujsh, ne do të shqyrtojmë temën e matjes së parametrave të energjisë elektrike. Këta parametra janë në fakt një numër shumë i madh, për të cilin do të përpiqem të flas gradualisht në seri të vogla.
Ka tre seri në tubacion deri më tani:
- Matja e energjisë elektrike.
- Cilësia e energjisë elektrike.
- Pajisjet për matjen e parametrave të energjisë elektrike.
Bazuar në rezultatet e të gjithë ciklit, ne do të prodhojmë një lloj matësi elektrik inteligjent me akses në internet. Tifozët absolutisht famëkeq të kontrollit të pajisjeve elektrike të shtëpisë së tyre inteligjente mund të ofrojnë të gjithë ndihmën e mundshme në zbatimin e pjesës së komunikimit bazuar, për shembull, në MajorDomo. Le ta bëjmë shtëpinë inteligjente OpenSource më të mirë, si të thuash.
Në këtë seri, në dy pjesë, do të trajtojmë pyetjet e mëposhtme:
- Lidhja e sensorëve të rrymës dhe tensionit në pajisjet DC, si dhe qarqet AC njëfazore dhe trefazore;
- Matja e vlerave efektive të rrymës dhe tensionit;
- Matja e faktorit të fuqisë;
- Fuqia e dukshme, aktive dhe reaktive;
- Konsumi i energjisë elektrike;
1. Lidhja e sensorit
Në ciklin e fundit për sensorët e tensionit dhe rrymës, fola për llojet e sensorëve, por nuk fola se si t'i përdorni dhe ku t'i vendosni ato. Është koha për ta rregulluar
Lidhja e sensorëve DC
Është e qartë se i gjithë cikli do t'i kushtohet sistemeve AC, por ne do të kalojmë shpejt qarqet DC, pasi kjo mund të jetë e dobishme për ne kur zhvillojmë furnizime me energji DC. Merrni për shembull një konvertues klasik PWM buck:
Fig 1. Konvertuesi PWM buck
Detyra jonë është të sigurojmë një tension dalës të stabilizuar. Për më tepër, në bazë të informacionit nga sensori aktual, është e mundur të kontrollohet mënyra e funksionimit të induktorit L1, duke parandaluar ngopjen e tij, si dhe të zbatohet mbrojtja aktuale e konvertuesit. Dhe sinqerisht, nuk ka mundësi të veçanta për instalimin e sensorëve.
Një sensor tensioni në formën e një ndarësi rezistent R1-R2, i cili është i vetmi që mund të funksionojë me rrymë të drejtpërdrejtë, është instaluar në daljen e konvertuesit. Si rregull, një mikroqark i specializuar i konvertuesit ka një hyrje reagimi dhe bën çdo përpjekje për të siguruar që ky hyrje (3) të ketë një nivel të caktuar tensioni të përshkruar në dokumentacionin për mikroqarkun. Për shembull 1.25 V. Nëse voltazhi ynë i daljes përputhet me këtë nivel - gjithçka është në rregull - ne aplikojmë drejtpërdrejt tensionin e daljes në këtë hyrje. Nëse jo, atëherë vendosni ndarësin. Nëse duhet të sigurojmë një tension daljeje prej 5 V, atëherë ndarësi duhet të sigurojë një faktor ndarjeje prej 4, d.m.th., R1 = 30k, R2 = 10k.
Sensori aktual zakonisht instalohet midis furnizimit me energji elektrike dhe konvertuesit dhe në çip. Nga diferenca e mundshme midis pikave 1 dhe 2, dhe me një rezistencë të njohur të rezistorëve Rs, është e mundur të përcaktohet vlera aktuale e rrymës së induktorit tonë. Instalimi i një sensori të rrymës midis burimeve dhe ngarkesës nuk është një ide e mirë, pasi kondensatori i filtrit do të shkëputet nga një rezistencë nga konsumatorët e rrymave pulsuese. Instalimi i një rezistence në një thyerje në telin e përbashkët gjithashtu nuk sjell mirë - do të ketë dy nivele të tokës me të cilat të ngatërroni është ende një kënaqësi.
Problemet e rënies së tensionit mund të shmangen duke përdorur sensorë të rrymës pa kontakt - p.sh. sensorë të sallës:
Fig 2. Sensori i rrymës pa kontakt
Megjithatë, ekziston një mënyrë më e ndërlikuar për të matur rrymën. Në fund të fundit, voltazhi bie në tranzistor në të njëjtën mënyrë dhe e njëjta rrymë rrjedh përmes tij si induktanca. Prandaj, vlera aktuale e rrymës mund të përcaktohet edhe nga rënia e tensionit në të. Për të qenë i sinqertë, nëse shikoni strukturën e brendshme të mikroqarqeve të konvertuesit, për shembull, nga Texas Instruments, atëherë kjo metodë ndodh aq shpesh sa ato të mëparshme. Saktësia e kësaj metode sigurisht nuk është më e larta, por kjo është mjaft e mjaftueshme që ndërprerja aktuale të funksionojë.
Fig 3. Transistori si sensor i rrymës
Ne bëjmë të njëjtën gjë në qarqet e tjera të konvertuesve të ngjashëm, qoftë ai përforcues apo invert.
Sidoqoftë, është e nevojshme të përmenden veçmas konvertuesit e transformatorit përpara dhe fluturues.
Figura 4. Lidhja e sensorëve të rrymës në konvertuesit flyback
Ata gjithashtu mund të përdorin ose një rezistencë të jashtme ose një tranzistor në rolin e tij.
Për këtë, ne kemi përfunduar me lidhjen e sensorëve me konvertuesit DC. Nëse keni sugjerime për opsione të tjera, me kënaqësi do ta plotësoj artikullin me to.
1.2 Lidhja e sensorëve me qarqet AC njëfazore
Në qarqet AC, ne kemi një përzgjedhje shumë më të madhe të sensorëve të mundshëm. Le të shqyrtojmë disa opsione.Më e thjeshta është të përdorni një ndarës tensioni rezistent dhe një shunt të rrymës.
Figura 5. Lidhja e sensorëve të rezistencës
Megjithatë, ajo ka disa të meta të rëndësishme:
Së pari, ose do të sigurojmë një amplitudë të konsiderueshme sinjali nga shunti aktual, duke ndarë një sasi të madhe fuqie në të, ose do të kënaqemi me një amplitudë të vogël sinjali dhe më pas do ta amplifikojmë atë. Dhe së dyti, rezistenca krijon një ndryshim të mundshëm midis neutralit të rrjetit dhe neutralit të pajisjes. Nëse pajisja është e izoluar, atëherë nuk ka rëndësi, por nëse pajisja ka një terminal tokësor, atëherë rrezikojmë të mbetemi pa sinjal nga sensori aktual, pasi do ta shkurtojmë atë. Ndoshta ia vlen të provoni sensorë që punojnë në parime të tjera.
Për shembull, ne do të përdorim transformatorët e rrymës dhe tensionit, ose një sensor të rrymës së efektit të hallës dhe një transformator tensioni. Ka shumë më tepër mundësi për të punuar me pajisje, pasi teli neutral nuk ka humbje, dhe më e rëndësishmja, në të dyja rastet ka izolim galvanik të pajisjes matëse, e cila shpesh mund të jetë e dobishme. Sidoqoftë, duhet të kihet parasysh se sensorët e transformatorëve të rrymës dhe tensionit kanë një përgjigje të kufizuar të frekuencës, dhe nëse duam të matim përbërjen harmonike të shtrembërimeve, atëherë ky nuk është një fakt që do të na funksionojë.
Fig 6. Transformatori lidhës dhe sensorët e rrymës dhe tensionit pa kontakt
1.3 Lidhja e sensorëve me qarqet shumëfazore të rrjeteve AC
Në rrjetet polifazore, aftësia jonë për të lidhur sensorët aktualë është pak më e vogël. Kjo për faktin se shunti aktual nuk mund të përdoret fare, pasi diferenca e mundshme midis shunteve fazore do të luhatet brenda qindra volteve, dhe unë nuk di ndonjë kontrollues me qëllime të përgjithshme, hyrjet analoge të të cilit mund të përballojnë një tallje të tillë.Një mënyrë për të përdorur shuntet aktuale është sigurisht - për çdo kanal duhet të bëni një hyrje analoge të izoluar në mënyrë galvanike. Por është shumë më e lehtë dhe më e besueshme të përdorësh sensorë të tjerë.
Në analizuesin tim të cilësisë, unë përdor ndarës rezistent të tensionit dhe sensorë të rrymës në distancë bazuar në efektin e sallës.
Fig 7. Sensorët e rrymës në një rrjet trefazor
Siç mund ta shihni nga figura, ne po përdorim një lidhje me katër tela. Sigurisht, në vend të sensorëve aktualë në efektin e sallës, mund të merrni transformatorë aktualë ose sythe Rogowski.
Në vend të ndarësve rezistues, mund të përdoren transformatorë të tensionit, si për një sistem me katër tela ashtu edhe për një sistem me tre tela.
Në rastin e fundit, mbështjelljet primare të transformatorëve të tensionit lidhen në një trekëndësh, dhe mbështjelljet dytësore në një yll, pika e përbashkët e të cilit është pika e përbashkët e qarkut matës.
Figura 8. Përdorimi i transformatorëve të tensionit në një rrjet trefazor
2 Vlera efektive e rrymës dhe tensionit
Është koha për të zgjidhur problemin e matjes së sinjaleve tona. Rëndësia praktike për ne është kryesisht vlera efektive e rrymës dhe tensionit.
Më lejoni t'ju kujtoj materialin nga cikli i sensorit. Me ndihmën e ADC-së së mikrokontrolluesit tonë, në intervale të rregullta do të regjistrojmë vlerën e tensionit të menjëhershëm. Kështu, për periudhën e matjes, do të kemi një grup të dhënash për nivelin e vlerës së tensionit të menjëhershëm (gjithçka është e ngjashme për rrymën).
Figura 9. Një seri vlerash të çastit të tensionit
Detyra jonë është të llogarisim vlerën efektive. Së pari, le të përdorim formulën integrale:
(1)Në një sistem dixhital, ju duhet të kufizoni veten në një sasi të caktuar kohe, kështu që ne shkojmë në shumën:
(2)Ku është periudha e marrjes së mostrave të sinjalit tonë dhe është numri i mostrave për periudhën e matjes. Diku këtu në video filloj të fërkoj lojën për barazinë e zonave. Duhet të kisha fjetur atë ditë. =)
Në mikrokontrolluesit MSP430FE4252, të cilët përdoren në matësit e Merkurit njëfazor, bëhen 4096 lexime për një periudhë matjeje prej 1, 2 ose 4 sekondash. Ne do të mbështetemi në T=1s dhe N=4096 në vijim. Për më tepër, 4096 pikë për sekondë do të na lejojnë të përdorim algoritme të shpejta të transformimit të Furierit për të përcaktuar spektrin harmonik deri në harmonikën e 40-të, siç kërkohet nga GOST. Por më shumë për këtë në episodin e ardhshëm.
Le të skicojmë një algoritëm për programin tonë. Ne duhet të sigurojmë një fillim të qëndrueshëm të ADC-së çdo 1/8192 sekondë, pasi kemi dy kanale dhe do t'i masim këto të dhëna në mënyrë alternative. Për ta bërë këtë, konfiguroni një kohëmatës dhe sinjali i ndërprerjes do të rifillojë automatikisht ADC-në. Të gjitha ADC-të e bëjnë këtë.
Ne do të shkruajmë programin e ardhshëm në arduino, pasi shumë e kanë në dorë. Interesi ynë është thjesht akademik.
Duke pasur një frekuencë kuarci të sistemit prej 16 MHz dhe një kohëmatës 8-bit (në mënyrë që jeta të mos duket si mjaltë), duhet të sigurojmë frekuencën e funksionimit të çdo ndërprerjeje kohëmatësi me një frekuencë prej 8192 Hz.
Na vjen keq për faktin se 16MHz nuk ndahet aq sa duhet dhe frekuenca përfundimtare e kohëmatësit është 8198Hz. Ne mbyllim sytë ndaj gabimit prej 0.04% dhe ende lexojmë 4096 mostra për kanal.
Jemi të trishtuar që ndërprerja e tejmbushjes në arduino është e zënë me llogaritjen e kohës (përgjegjëse për millis dhe vonesë, kështu që kjo do të ndalojë së funksionuari normalisht), ndaj përdorim ndërprerjen e krahasimit.
Dhe befas kuptojmë se sinjali na vjen bipolar, dhe se msp430fe4252 e përballon atë në mënyrë të përsosur. Ne jemi të kënaqur me një ADC unipolar, kështu që ne montojmë një konvertues të thjeshtë të një sinjali bipolar në një unipolar në një përforcues operacional:
Fig 10. Konvertuesi i sinjalit bipolar në unipolar
Për më tepër, detyra jonë është të sigurojmë lëkundjen e sinusoidit tonë në lidhje me gjysmën e tensionit të referencës - atëherë ne ose do të zbresim gjysmën e diapazonit ose do të aktivizojmë opsionin në cilësimet ADC dhe do të marrim vlerat e shenjave.
Arduino ka një ADC 10-bit, kështu që nga një rezultat i panënshkruar midis 0-1023 ne do të zbresim gjysmën dhe do të marrim -512-511.
Ne kontrollojmë modelin e montuar në LTSpiceIV dhe sigurohemi që gjithçka funksionon ashtu siç duhet. Në materialin video, ne jemi të bindur edhe eksperimentalisht.
Figura 11. Rezultati i simulimit. E gjelbër është sinjali origjinal, blu është dalja
Skicë për Arduino për një kanal
void setup() ( autoadcsetup(); DDRD |=(1<
Programi është shkruar në Arduino IDE për mikrokontrolluesin ATmega1280. Në tabelën time të korrigjimit, 8 kanalet e para janë drejtuar për nevojat e brendshme të bordit, kështu që përdoret kanali ADC8. Është e mundur të përdoret kjo skicë për tabelën me ATmega168, por duhet të zgjidhni kanalin e duhur.
Brenda ndërprerjeve, ne shtrembërojmë disa kunja shërbimi për të parë vizualisht frekuencën e punës të dixhitalizimit.
Disa fjalë se nga erdhi koeficienti 102. Në fillimin e parë, një sinjal me amplituda të ndryshme u furnizua nga gjeneratori, treguesi i vlerës së tensionit efektiv u lexua nga oshiloskopi dhe vlera e llogaritur u mor nga tastiera në njësitë ADC absolute.
| Umax, V | Urms, V | i numëruar |
| 3 | 2,08 | 212 |
| 2,5 | 1,73 | 176 |
| 2 | 1,38 | 141 |
| 1,5 | 1,03 | 106 |
| 1 | 0,684 | 71 |
| 0,5 | 0,358 | 36 |
| 0,25 | 0,179 | 19 |
Duke pjesëtuar vlerat e kolonës së tretë me vlerat e së dytës, marrim një mesatare prej 102. Ky do të jetë koeficienti ynë i "kalibrimit". Megjithatë, mund të shihet se me uljen e tensionit, saktësia bie ndjeshëm. Kjo është për shkak të ndjeshmërisë së ulët të ADC-së tonë. Në fakt, 10 shifra për llogaritjet e sakta janë katastrofikisht të vogla, dhe nëse është mjaft e mundur të matet tensioni në prizë në këtë mënyrë, atëherë vendosja e një ADC 10-bit për të matur rrymën e konsumuar nga ngarkesa do të jetë një krim kundër metrologjisë. .
Në këtë pikë, ne do të thyejmë. Në pjesën tjetër, ne do të shqyrtojmë tre pyetjet e tjera të kësaj serie dhe do të kalojmë pa probleme në krijimin e vetë pajisjes.
Firmware-i i paraqitur, si dhe firmware të tjerë për këtë seri (meqenëse unë xhiroj video më shpejt sesa përgatit artikuj) mund të gjenden në depo në GitHub.
Ngarkesa në një qark elektrik karakterizohet nga forca e rrymës, duke matur rrymën në amper. Forca aktuale ndonjëherë duhet të matet për të kontrolluar ngarkesën e lejuar në kabllo. Për vendosjen e një linje elektrike, përdoren kabllot e seksioneve të ndryshme. Nëse kablloja punon me një ngarkesë më të madhe se vlera e lejuar, atëherë nxehet dhe izolimi shkatërrohet gradualisht. Si rezultat, kjo çon në zëvendësimin e kabllit.
- Pas vendosjes së një kablloje të re, është e nevojshme të matni rrymën që kalon përmes tij me të gjitha pajisjet elektrike që funksionojnë.
- Nëse një ngarkesë shtesë është e lidhur me instalimet elektrike të vjetra, atëherë duhet të kontrolloni gjithashtu sasinë e rrymës, e cila nuk duhet të kalojë kufijtë e lejuar.
- Me një ngarkesë të barabartë me kufirin e sipërm të lejuar, kontrollohet përputhshmëria e rrymës që rrjedh. Vlera e tij nuk duhet të kalojë vlerën nominale të rrymës së funksionimit të makinave. Përndryshe, ndërprerësi do të çaktivizojë rrjetin për shkak të mbingarkesës.
- Matja e rrymës është gjithashtu e nevojshme për të përcaktuar mënyrat e funksionimit të pajisjeve elektrike. Matja e ngarkesës aktuale të motorëve elektrikë kryhet jo vetëm për të kontrolluar performancën e tyre, por edhe për të zbuluar një ngarkesë të tepërt mbi atë të lejuar, e cila mund të ndodhë për shkak të një force të madhe mekanike gjatë funksionimit të pajisjes.
- Nëse matni rrymën në qarkun e një qarku të punës, atëherë ai do të tregojë shërbimin.
- Performanca ne apartament kontrollohet edhe duke matur rrymen.
Fuqia aktuale
Përveç fuqisë aktuale, ekziston koncepti i fuqisë aktuale. Ky parametër përcakton punën aktuale të bërë për njësi të kohës. Fuqia e rrymës është e barabartë me raportin e punës së bërë me periudhën kohore për të cilën është bërë kjo punë. Përcaktohet me shkronjën "P" dhe matet në vat.
Fuqia llogaritet duke shumëzuar tensionin e rrjetit me rrymën e konsumuar nga pajisjet elektrike të lidhura: P \u003d U x I. Zakonisht, pajisjet elektrike tregojnë konsumin e energjisë, me të cilën mund të përcaktoni rrymën. Nëse televizori juaj ka një fuqi prej 140 W, atëherë për të përcaktuar rrymën, ne e ndajmë këtë vlerë me 220 V, si rezultat marrim 0.64 amper. Kjo është vlera maksimale aktuale, në praktikë rryma mund të jetë më e vogël kur zvogëlohet ndriçimi i ekranit ose ndryshohen cilësimet e tjera.
Matja e rrymës me instrumente
Për të përcaktuar konsumin e energjisë elektrike, duke marrë parasysh funksionimin e konsumatorëve në mënyra të ndryshme, nevojiten instrumente matëse elektrike që janë në gjendje të matin parametrat aktualë.
- . Ampermetrat përdoren për të matur sasinë e rrymës në një qark. Ato përfshihen në qarkun e matur në seri. Rezistenca e brendshme e ampermetrit është shumë e vogël, kështu që nuk ndikon në parametrat e funksionimit të qarkut.Shkalla e ampermetrit mund të shënohet në amper ose fraksione të tjera të një amperi: mikroamps, milliamps, etj. Ekzistojnë disa lloje të ampermetrave: elektronikë, mekanikë, etj.
- është një pajisje matës elektronike e aftë për të matur parametra të ndryshëm të një qarku elektrik (rezistenca, tensioni, thyerja e përcjellësit, përshtatshmëria e baterisë, etj.), duke përfshirë forcën e rrymës. Ekzistojnë dy lloje të multimetrave: dixhital dhe analog. Multimetri ka cilësime të ndryshme matëse.
Si të matni rrymën me një multimetër
- Zbuloni se cili është intervali i matjes së multimetrit tuaj. Çdo pajisje është projektuar për të matur rrymën në një interval të caktuar, i cili duhet të korrespondojë me qarkun elektrik të matur. Rryma më e lartë e lejueshme e matjes duhet të specifikohet në udhëzime.
- Zgjidhni mënyrën e duhur të matjes. Shumë multimetra janë në gjendje të funksionojnë në mënyra të ndryshme dhe të matin sasi të ndryshme. Për të matur fuqinë aktuale, duhet të kaloni në modalitetin e duhur, duke marrë parasysh llojin e rrymës (drejtpërdrejt ose alternative).
- Vendosni intervalin e kërkuar të matjes në pajisje. Është më mirë të vendosni kufirin e sipërm aktual pak më të lartë se vlera e pritur. Ju mund ta ulni këtë kufi në çdo kohë. Por do të ketë një garanci që nuk do ta çaktivizoni pajisjen.
- Futni prizat testuese të telave në priza. Pajisja vjen me dy tela me sonda dhe lidhëse. Foletë duhet të shënohen në pajisje ose të tregohen në pasaportë.
- Për të filluar matjen, duhet të lidhni multimetrin me qarkun. Në këtë rast, duhet të ndiqni rregullat e sigurisë dhe të mos prekni pjesët që mbajnë rrymë me pjesë të pambrojtura të trupit. Mos matni në një mjedis të lagësht, pasi lagështia përçon elektricitetin. Dorezat e gomës duhet të vishen në duar. Për të thyer qarkun për matje, preni përcjellësin dhe hiqni izolimin në të dy skajet. Më pas lidhni sondat e multimetrit me skajet e zhveshur të telit dhe sigurohuni që ato të kenë kontakt të mirë.
- Ndizni fuqinë e qarkut dhe regjistroni leximet e instrumentit. Nëse është e nevojshme, korrigjoni kufirin e sipërm të matjes.
- Fikni fuqinë e qarkut dhe shkëputni multimetrin.
- . Nëse keni nevojë të matni rrymën pa prishur qarkun elektrik, atëherë matësit e kapëseve janë një mundësi e shkëlqyer për këtë detyrë. Kjo pajisje prodhohet në disa lloje, dhe dizajne të ndryshme. Disa modele mund të matin gjithashtu parametra të tjerë të qarkut. Është shumë i përshtatshëm për të përdorur kapëset matëse të rrymës.
Metodat për matjen e rrymës
Për të matur rrymën në një qark elektrik, është e nevojshme të lidhni një terminal të një ampermetri ose pajisje tjetër të aftë për të matur rrymën në terminalin pozitiv të burimit aktual ose, dhe terminalin tjetër me telin e konsumit. Pas kësaj, ju mund të matni fuqinë aktuale.
Gjatë matjes, duhet pasur kujdes, pasi mund të ndodhë një hark elektrik kur hapet një qark elektrik aktiv.
Për të matur fuqinë aktuale të pajisjeve elektrike të lidhura drejtpërdrejt me një prizë ose kabllo shtëpiake, pajisja matëse vendoset në modalitetin AC me një kufi të sipërm të mbivlerësuar. Pastaj pajisja matëse lidhet me ndërprerjen e telit fazor.
Të gjitha punët e lidhjes dhe shkëputjes mund të kryhen vetëm në një qark pa energji. Pas të gjitha lidhjeve, mund të aplikoni energji dhe të matni rrymën. Në këtë rast, mos prekni pjesët e zhveshura me rrymë, për të shmangur goditjen elektrike. Metoda të tilla të matjes janë të papërshtatshme dhe krijojnë një rrezik të caktuar.
Është shumë më i përshtatshëm për të kryer matje me kapëset aktuale, të cilat mund të kryejnë të gjitha funksionet e një multimetri, në varësi të versionit të pajisjes. Është shumë e lehtë të punosh me rriqra të tillë. Është e nevojshme të vendosni mënyrën e matjes për rrymë direkte ose alternative, përhapni mustaqet dhe mbuloni telin e fazës me to. Pastaj ju duhet të kontrolloni përshtatjen e mustaqeve midis njëri-tjetrit dhe të matni rrymën. Për lexime të sakta, vetëm teli i fazës duhet të mbulohet me mustaqe. Nëse mbuloni dy tela në të njëjtën kohë, atëherë matja nuk do të funksionojë.
Matësit e kapëseve përdoren vetëm për matjen e parametrave AC. Nëse ato përdoren për të matur rrymën e drejtpërdrejtë, atëherë mustaqet do të tkurren me forcë të madhe dhe do të jetë e mundur t'i largoni ato vetëm duke fikur energjinë.
