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【参赛】电度表DIY大功率功率表

时间:2017-08-07 16:23 来源:www.crystalradio.cn 作者:小风筝点击:次

手上有个闲置的10(40)A/1600imp/kWh德力西电度表精度尚可，用3kW左右负载长时间测试没任何问题，于是拆除原机械计时器，用一片单片机和6个数码管等元件，将其改造成最大测量功率近9000W（短时间）的功率表。

该表是去年做的，为了参加六届DIY大赛特地修改了程序及硬件，改进为可以断电记忆3组测量数据（每组数据包括：最大功率 / 3分钟平均功率 / 累计用电量 / 累计用电时间），这样可以便于比较3个用电器的能耗数据。

本功率表主要测量参数：
显示（P）当前功率/最大功率：1W-9999.0W，分辨率 1W
显示（P.）3分钟平均功率：0.1W-6399.9W，分辨率 0.1W，超过6400.0W则不显示平均功率
显示（E）累计用电量：0.01kWh-655.35kWh，分辨率 0.01kWh
显示（t）累计用电时间：1分-99天23小时23分，最小单位为1分钟（用电时间超过9天LED第六位显示十天位）

能耗监测：当负载消耗功率时交替显示：当前功率 / 3分钟平均功率 / 累计用电量 / 累计用电时间，LD灯闪亮

待机状态：当负载消耗功率为零时：30秒（3分钟）后进入待机状态，LED数码管显示“- - - -”，停止计时，LD灯常亮，直到负载消耗功率后退出待机状态。

该表断电后（无需电池）可自动保存测量数据，再次通电后当负载消耗功率时继续能耗监测和显示，若负载消耗功率为零则交替显示已保存数据30秒，然后进入待机状态，直到再有负载功率消耗时继续显示功率，电量和用电时间

按键3秒：清除之前保存的数据，数码管闪亮2次数据清除。

按键点击：退出待机30秒，显示之前保存的数据（功率为记录到的最大功率）

3档位开关分别对应3组测量结果

测量原理简介：
1600imp/kWh的电表（IC内已选16倍频）接1000W负载时每小时CF（光耦）发出1600个脉冲，那么CF输出1000个脉冲的时间是3600/1600x1000=2250秒=37.5分钟，这就是测量闸门时间，也就是说如果测量1W的负载需要半个多小时才能反映出来，这个结果显然是不能接受的，缩短测量时间唯一的办法就是提高CF的倍频数，好在现在大多数数字电表IC都具备引脚跳线2048倍频功能，这样就可以大大缩短测量时间，1600imp/kWh电表改为2048倍频后变成1600x2048/16=204800imp/kWh，同样1000W负载每小时CF发出204800个脉冲，CF输出1000个脉冲的时间是3600/204800x1000=17.5781秒，由单片机精确控制闸门时间，每隔17.5781秒读取CF脉冲数即可得到当前功率值。测量累计电量只要累计脉冲数即可，如累计到2048个脉冲就是0.01kWh；累计到204800个脉冲就是1kWh等等。只要单片机控制的闸门时间是精确的，测量精度取决于原电度表精度。若有高一等级的电能表作为标准表则可通过修改程序来调整其闸门时间修正原电度表的误差。

改制功率表的核心是PIC16F877A单片机，对电度表IC要求CF可以2048倍频输出，这里用的是德力西10(40)A表，IC型号BL0930，其8脚接+5V时CF为16倍频输出，现将8脚改为接地使得CF为2048倍频输出。其它电度表的IC如：ADE775，AD7755等CF也可2048倍频输出，IC引脚改动可参考2008年《无线电》上册 P216。

数码管为8字共阴管，LED数码管是动态显示，单片机对5V电源要求不高，总电流约40-50mA，这里用了一个山寨绿点电源，拆掉输入插脚和USB输出口直接引出电源线，长时间连续工作时只有少许温热。DW仅作为1.8V稳压管用，无需引出。

程序POWERMETER_16.HEX适用于1600imp/kWh电表，POWERMETER_32.HEX适用于3200imp/kWh电表

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