Содержание
Как собрать свой счётчик электроэнергии / Амперка
Платите слишком много за электричество? Хотите узнать, сколько электроэнергии потребляет ваш чайник или обогреватель?
Сделайте портативный счётчик электроэнергии!
Мы решили собрать свой счётчик, используя Arduino и 3D-печать. Идея нашего счётчика проста: при подлючении электроприбора он измеряет расход электричества, подсчитывает, сколько денег потрачено, а затем отображает это значение на экране.
Шаг 1. Что понадобится
Итак, для начала нам понадобятся инструменты:
- Бокорезы
- Отвёртки
- Пассатижи
- Паяльник и припой
- Наждачная бумага и надфили
- 3D-принтер
- Термоусадка
- Толстые провода сечением 14AWG или меньше для контактов 220 В
- Тонкие провода сечением 24 или 26AWG для низковольтных контактов
- Винты М3×20 (DIN 7985 / DIN 84 / DIN 912)
- Винты М3×10 (DIN 7985 / DIN 84 / DIN 912)
- Винты M2, M2. 5 (DIN7981 или любые другие)
- Гайки М3 (DIN 934 / DIN 985)
Шаг 2. Электронные компоненты
Также нам понадобится кое-какая электроника.
Датчик тока
Чтобы измерять нагрузку в электроцепи, нужен датчик тока. Счётчик электричества может работать с высокими токами, поэтому датчик лучше взять с запасом по току. Мы решили использовать датчик на основе микросхемы ACS712, рассчитанной на ток до 20 А.
1× Датчик тока ACS712 (20 А)
Датчик ACS712 — аналоговый и основан на эффекте Холла. Всего бывают три разновидности данного датчика, они отличаются максимальным измеряемым током:
- ACS712ELCTR-05B, максимум 5 А.
- ACS712ELCTR-20A, максимум 20 А.
- ACS712ELCTR-30A, максимум 30 А.
Вы можете выбрать любой из них, например использовать наш датчик тока на 5 А, при условии, что ток в цепи не будет превышать максимального значения.
Микроконтроллер
Микроконтроллер обрабатывает данные с датчика тока, производит вычисления и обновляет информацию на дисплее. Все эти задачи очень просты, и с ними справится любая ненавороченная плата Arduino. Чтобы финальное устройство получилось наиболее компактным, лучше взять плату Micro размерами поменьше.
1х Arduino Micro
AC/DC-преобразователь
Наш прибор будет измерять переменный ток напряжением 220 В, но платформе Arduino и датчику тока нужен постоянный ток напряжением 5 В, поэтому нам понадобится АС/DC-конвертер с 220 В до 5 В.
Можно использовать наш AC/DC-преобразователь в формате Zelo-модуля. Однако для проекта счётчика энергии такой модуль слишком громоздкий, и мы решили найти замену покомпактнее:
1× Импульсный понижающий преобразователь AC-DC (5 В, 1 А)
Дисплей
Для визуализации измерений мы использовали текстовый ЖК-дисплей на две строки по 8 символов.
1× Текстовый ЖК-дисплей 8×2
Шаг 3. Вилки и розетки
Наше устройство должно вставляться в обычную домашнюю розетку, а уже в него вставляются вилки электроприборов.
Сделать в домашних условиях розетку и вилку 220 В довольно трудно, поэтому мы решили использовать готовые решения. В ближайшем хозяйственном магазине мы накупили разных вилок и розеток.
Затем мы разобрали их и выбрали, какие подходят нам лучше.
Необходимо было найти разъёмы, которые:
- Легко разбираются и собираются.
- Имеют удобные коннекторы для подключения проводов.
- Легко могут быть встроены в самодельный корпус.
Выбор пал на такой штекер и гнездо:
1× Вилка белая Lezard без заземления
1× Розетка белая с заземлением Lezard 250D
Шаг 4. Корпусирование
Корпус для нашего устройства мы напечатали на 3D-принтере из ABS-пластика.
Всего получилось 4 детали:
- Корпус
- Крышка
- Крепеление вилки
- Крепеление розетки
Все детали соединяются между собой винтами М3. Дисплей, дачтик тока и трансофрматор также крепятся винтами, а Arduino Micro просто вставляется в крепление внутри корпуса враспор.
Важно! Крепление вилки и розетки смоделированы конкретно под наши покупные разъёмы. Если вы будете использовать другие разъёмы — скорее всего, вам придётся перемоделировать корпус устройства под свои комплектующие.
Шаг 5. Cборка крепления розетки
На данном этапе понадобятся:
- Напечатанное крепление розетки.
- Внутренности покупной розетки.
- Толстые провода для 220 В.
Присоедините провода к розетке.
Установите покупную розетку в напечатанное крепление. Розетку нужно вставить в крепление до конца, чтобы она не выпадала и не болталась в нём. Если розетка совсем не вставлятся в крепление из-за усадки пластика или допусков зазоров, воспользуйтесь надфилем и шкуркой.
Шаг 6. Cборка корпуса
Здесь нам понадобятся:
- Напечатанный корпус
- Собранное крепление розетки
- Датчик тока
- Дисплей
- 4× Винт М3×20
- 4× Винт М3×10
- 2× Винт M2 / M2. 5
- Гайки М3
- Низковольные монтажные провода и провода для 220 В
Вставьте крепление розетки в корпус и закрепите его винтами и гайками. Если крепление вставляется тяжело, воспользуйтесь шкуркой или надфилями и расширьте посадочное отверстие.
Подсоедините силовые и управляющие провода к датчику тока и закрепите его в корпусе винтами М2 / М2,5.
Подсоедините управляющие провода к дисплею и установите его в корпусе винтами и гайками М3.
Шаг 7. Cборка крепления вилки
Понадобятся:
- Напечатанное крепление вилки.
- Внутренности покупной вилки.
- Толстые провода для 220 В.
Присоедините провода к вилке.
Установите покупную вилку в напечатанное крепление. Вилку нужно вставить в крепление до конца, она не должна выпадать или болтаться в нём. Если вилка совсем не вставляется в крепление, воспользуйтесь надфилем и шкуркой.
Шаг 8. Cборка крышки
Понадобятся:
- Напечатанная крышка
- Собранное крепление вилки
- AC/DC-преобразователь
- Arduino Micro
- 4× Винт М3×10
- 4× Винт M2 / M2. 5
- Гайки М3
Вставьте собранное крепление вилки в крышку и закрепите его винтами и гайками М3.
Установите плату Arduino Micro в крышку. Плата крепится враспорку без крепежа.
Установите AC/DC-преобразователь в крышку и зафиксируйте его крепежем M2 / M2.5.
Шаг 9. Схема подключения
Подключим все компоненты как показано на схеме:
Провода для переменного тока 220 В соединяют вилку и розетку, а также поступают на AC/DC-преобразователь.
Силовая часть датчика тока ставится в разрыв фазы 220 В. Датчик имеет 3 контакта. Запитать логическую часть датчика можно как от Arduino, так и напрямую от выхода 5 В на AC/DC-преобразователе.
- VCC к пину 5V на Arduino или контакту 5V преобразователя AC/DC.
- GND к контакту земли Arduino и AC/DC-преобразователя.
- OUT к аналоговому пину А0 на Arduino.
Текстовый дисплей 8×2 питается постоянным напряжением 3,3–5 В и общается с контроллером по собственной шине, которая может работать либо в 8-битном режиме (пины DB0–DB7), либо в 4-битном (пины DB4–DB7). Мы использовали 4-битный вариант. Запитать дисплей можно от 5-вольтовой линии Arduino или AC/DC-преобразователя.
- VCC к пину 5V на Arduino или контакту 5V преобразователя AC/DC.
- GND к контакту земли Arduino или AC/DC-преобразователя.
- Vo к контакту земли Arduino или AC/DC-преобразователя.
- R/W к контакту земли Arduino или AC/DC-преобразователя.
- RS к цифровому пину D12 на Arduino.
- E к цифровому пину D11.
- DB4 к цифровому пину D5.
- DB5 к цифровому пину D4.
- DB6 к цифровому пину D3.
- DB7 к цифровому пину D2.
Обязательно изолируйте все места соединений — например, термоусадкой. Убедитесь, что высковольтные и низковольтные части схемы не пересекаются нигде, кроме AC/DC-преобразователя.
Важно! Будьте очень осторожны при работе с высоким напряжением! Не дотрагивайтесь до контактов преобразователя и не подключайте Arduino Micro к компьютеру, если устройство включено в бытовую электросеть!
Шаг 10.
Финальная сборка
Понадобятся:
- Собранный корпус
- Собранная крышка
- 4× Винт М3×10
Когда все провода и контакты соединены, корпус можно закрыть крышкой. Зафиксируйте крышку винтами М3.
Шаг 11. XOD
Для создания программы мы используем язык визуального программирования XOD. Он не требует обширных навыков в программировании и является идеальный выбором для новичков в мире Arduino. Язык XOD подходит для быстрого прототипрования различных устройств или быстрого создания несложных программ.
Всю программу работы электросчётчика мы разместили в отдельной XOD-бибилиотеке gabbapeople/electricity-meter
.
Шаг 12. Программирование
Так выглядит итоговый патч программы нашего счетчика электричества:
Нода acs712-20a-ac-current-sensor
Это первая нода для размещения на патче. acs712-20a-ac-current-sensor
измеряет моментальное значение тока (выходной пин A
) на 20-амперном датчике ACS712. Для других версий датчика ACS712 в библиотеке gabbapeople/electricity-meter
есть нода на 5 А acs712-05b-ac-current-sensor
и на 30 А acs712-30a-ac-current-sensor
. На пине PORT
задаётся номер аналогового пина Arduino, к которому подключён сенсор. Мы подключили сенсор к пину А0
. Чтобы измерять значение тока непрерывно и сразу после включения устройства, устанавливаем значение пина UPD
в Continuously
. Также нужно указать опорное напряжение на пине AREF
. В нашем случае опорное напряжение — это 5 В на выходе AC/DC-преобразователя. Для переменного тока нужно указать частоту на пине FRQ
. Частота тока в нашей бытовой розетке — 50 Гц.
Нода multiply
Вычисляет мощность тока, которая выражается как произведение силы тока на напряжение. Умножаем величину тока, полученную с пина A
ноды acs712-20a-ac-current-sensor
, на 230
вольт (напряжение в нашей сети).
Нода integrate-dt
Интегрирует (накапливает) мгновенную мощность тока с течением времени. Отдаёт величину потреблённой энергии в Ватт-секундах.
Нода to-money
Нода to-money
на входе принимает значение потреблённой энергии в Ватт-секундах, переводит это значение в кВт⋅ч и умножает на цену PRC
одного кВт⋅ч в нашем регионе. На выходе нода to-money
отдаёт сумму потраченных подключённым прибором денег после включения счётчика.
Нода text-lcd-8×2
Эта нода управляет ЖК-дисплеем на 2 строки по 8 символов. Для инициализации дисплея нужно указать все значения пинов Arduino, к которым он подключён. На первой строке дисплея L1
мы вывели строку Total:
а на второй строке L2
— количество потраченных денег.
Загрузим патч на плату Arduino и проверим, как работает наш прибор, подключив через него увлажнитель воздуха.
Шаг 13. Дальнейшие советы
Этот проект — лишь пример того, как можно сделать счётчик электричества самостоятельно.
Вы можете расширить возможности своего устройства:
- Выходное значение тока ноды
acs712-20a-ac-current-sensor
можно вывести напрямую на дисплей. Таким образом устройство будет мерить моментальное значение тока, потребляемого электроприбором. - Выходное значение мощности ноды
multiply
можно вывести напрямую на дисплей. Таким образом устройство будет мерить текущую мощность подключённого электроприбора. - Можно добавить тактовую кнопку для сброса накопленного значения. Для этого добавьте ноду
button
к пинуRST
нодыintegrate-dt
. - Вы можете использовать любой другой дисплей. Например, взять более вместительный текстовый дисплей 16×2 или OLED-дисплей 128×64, куда можно вывести больше полезных данных.
Счетчик электроэнергии Stratus IQ™ — Sensus
Для удобства обновляйте браузер. Проверьте здесь последние версии.
Похоже, вы из Европы, Ближнего Востока и Африки, но сайт, на котором вы находитесь, находится в Северной Америке. Вы хотите перейти на Европу, Ближний Восток и Африку?
Да
№
Найдите документацию по продукту
ОписаниеХарактеристики и документыСвязанные разделы
Описание
Нажмите на этот анимированный рисунок, чтобы узнать о расширенных возможностях Stratus IQ.
Электрические счетчики измеряют использование. Это их работа. Но это так… одномерно.
IQ-метр Stratus выводит измерения на совершенно новый уровень, отслеживая и обеспечивая обратную связь с помощью расширенных данных. Этот счетчик был разработан, чтобы предоставить коммунальным службам видимость данных и контроль, необходимые для быстрой адаптации к быстро развивающейся интеллектуальной сети.
Основанный на лучшей в своем классе измерительной платформе Stratus®, Stratus IQ сочетает в себе интеллектуальные функции на границе сети с точным измерением энергии в одном мощном пакете. Этот измеритель обеспечивает двусторонний подсчет и варианты высокой или низкой детализации показаний. Кроме того, благодаря высокоточному мониторингу напряжения и аварийным сигналам об отключении, Stratus IQ обладает интеллектуальными возможностями, позволяющими повысить эффективность интеллектуальной деятельности.
Мало того, что этот счетчик следующего поколения обеспечивает коммерческую и промышленную мощность коммунальных услуг в жилом счетчике, он также тщательно разработан и протестирован, чтобы быть неразрушимым. Имея больше данных, чем любой другой измеритель, Stratus IQ фанатично собирает и защищает информацию.
Ах, да, и вы сможете создать счет.
Ваши преимущества
- Программно определяемая метрология для гибкости в будущем
- Мощность КИПиА в жилом счетчике
- Ускоряет восстановление службы после сбоя
- Четырехквадрантный учет для более эффективного производства и распределения электроэнергии
- Обеспечивает улучшенную видимость вашей сети
Видео фактов и вымыслов
- Дизайн и производительность смарт-счетчика
- Скорость сети
- Защита от перенапряжения в интеллектуальных счетчиках
- Функции безопасности интеллектуальных счетчиков
- Интеллектуальный измеритель радиоизлучения
Характеристики и документация
Найти документацию по продукту
Характеристики
- 6 энергий, 6 требований
- 8 каналов профиля нагрузки
- Четырехквадрантный замер
- Запатентованное высокотемпературное обнаружение
- Расширенный ЖК-дисплей с несколькими индикаторами
- Обнаружение несанкционированного доступа
- 20-летний календарь срока службы
- Постоянные часы реального времени сохраняют время в течение 24 часов после сбоя
- Оптический порт
- Снижение напряжения консервации
- Удаленная загрузка прошивки ZigBee, радио и метрологии
Технические характеристики
- Внесен в список UL 2735
- кВтч, кВАч, кварч измерения энергии
- 19 Таблицы ANSI для конечных устройств коммунального хозяйства
- 1 Втч внутреннее и разрешение экрана
- 256-битное шифрование AES
Связанные разделы
Связанные решения
Связанные сети
Связанные услуги
Поиск документации по продукту
Видео
Факт или вымысел: конструкция и характеристики интеллектуальных счетчиков
Грант Имахара знакомится со станциями Sensus Highly Accelerated Life Testing (H. A.L.T) и станциями испытаний на ураганы, чтобы понять, как конструкция счетчиков электроэнергии и результаты их работы используются для улучшения будущих конструкций.
Есть вопросы?
Наши опытные сотрудники помогут вам найти ответы.
Свяжитесь с нами
Выберите свой регион:
Четыре преимущества интеллектуального счетчика электроэнергии
- Дом
- Блог
- Четыре преимущества интеллектуального счетчика электроэнергии
В течение последних нескольких лет коммунальные предприятия постепенно внедряют «умные» счетчики электроэнергии по всей стране. Интеллектуальные счетчики электроэнергии представляют собой значительное технологическое обновление старых аналоговых счетчиков электроэнергии и предлагают множество преимуществ как коммунальным предприятиям, так и их клиентам.
Хотите научиться считывать показания счетчика электроэнергии? Независимо от того, какой у вас измеритель, мы можем показать вам, как это сделать.
Что такое умный счетчик электроэнергии и насколько он безопасен?
Интеллектуальный счетчик регистрирует энергопотребление вашего домохозяйства (обычно электричество, иногда газ и воду) и использует двусторонние радиосигналы, аналогичные сотовым телефонам и Wi-Fi, для передачи этой информации коммунальной компании. Этот поток данных (интеллектуальный счетчик подает и принимает сигналы только в 1% случаев) обеспечивает коммунальное предприятие и потребителя обновленной информацией об использовании и более точным выставлением счетов.
У интеллектуальных счетчиков электроэнергии есть свои плюсы и минусы, с разными взглядами на здоровье и безопасность. Тем не менее, по оценкам, к концу 2020 года примерно в 80 процентах американских домов будут установлены интеллектуальные счетчики. Беспокойство и сомнения по поводу интеллектуальных счетчиков в основном исчезли, поскольку люди пожинают плоды данных о потреблении энергии почти в реальном времени.
Преимущества четырех интеллектуальных счетчиков электроэнергии
Интеллектуальные счетчики электроэнергии упрощают мониторинг потребления электроэнергии и обеспечивают более точное выставление счетов. Вот как это сделать:
- С помощью интеллектуальных счетчиков ежедневные данные об энергопотреблении домохозяйствами доступны как жильцам дома, так и коммунальным предприятиям. Для потребителей этот уровень информации может использоваться потребителем или г-ном Электриком ® для определения стратегий по сокращению энергопотребления, контролю счетов за электроэнергию и уменьшению их углеродного следа.
- Поскольку считыватели счетчиков не могут посещать каждый аналоговый счетчик каждый месяц, для потребителей с аналоговыми счетчиками рассчитывается счет за каждый второй месяц. Это может привести к неожиданно высоким фактическим счетам, чтобы компенсировать низкие предполагаемые счета. С помощью интеллектуальных счетчиков ежемесячные счета основаны на данных о фактическом ежедневном потреблении электроэнергии, поэтому вы никогда не платите слишком много или слишком мало.
- Благодаря тому, что больше не нужно лично посещать счетчики, расходы коммунальной компании сокращаются, и эта экономия может быть передана клиентам.