Устройство позволяет измерять напряжение до 300В, потребляемый ток до 10А, реактивную мощность, косинус фи, а также записывать на SD карту значения тока, напряжения, косинуса фи, дату и время перепадов напряжения в 3-х фазной электросети. Схема приведена ниже

Напряжения в каждой фазе измеряются с помощью гасящих резисторов R1, R18, R28 подключенных к измерительным трансформаторам Т1, Т2, Т3. Далее они выпрямляются мостовыми выпрямителями D1 D2, D4 D5, D7 D8, сглаживаются электролитическими конденсаторами С1,С9, С16. Выпрямленные постоянные напряжения поступают на аналоговые входы А0, А3,А6 Ардуино Мега Про.

Токи нагрузки в каждой фазе измеряются с помощью датчиков тока U1, U10, U14. Выходные напряжения выпрямляются с помощью диодов D3,D6, D9, сглаживаются с помощью конденсаторов С5, С15, С22 и поступают на аналоговые входы А1, А4, А7 Ардуино.

Косинусы фи в каждой фазе измеряются с помощью гасящих резисторов R5, R7, R19, R20, R29, R30, к которым подключены оптроны U2 U3, U7 U8, U11 U12. Выходы каждой пары оптронов подключены к фазовым детекторам на микросхемах ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ U6, U9, U13.

 

       

 

На рис. слева синим цветом показано напряжение сети, желтым цветом - сдвинутый по фазе ток в нагрузке, красным цветом - импульсы на выходах оптронов U2, U7, U11, зеленым цветом - импульсы на выходах оптронов U3, U8, U12.  На рис. справа желтым цветом показаны импульсы на выходах U6, U9, U13. Эти импульсы сглаживаются RC цепями R10C6, R14C11, R24C18 и поступают на аналоговые входы A2,A5,A8 Ардуино.

Информация отображается на 4-х строчном 20-ти символьном LCD дисплее, подключенном к Ардуино по I2C через микросхему U4.

 

     

 

На рис. слева в 1-й строке отображены напряжение, ток и полная мощность  в фазе А , во 2-й строке - в фазе В, в 3-й строке - фазе С. В четвертой строке отображены текущие дата и время. Часы реального времени выполнены на модуле U5.  На рис. справа отображаются значения косинусов фи и активной мощности в каждой фазе. В четвертой строке отображено значение суммарной активной мощности в 3-х фазной сети.

При скачке напряжения вверх выше установленного значения или вниз ниже установленного значения производится автоматически запись в SD карту, где для каждой фазы образован отдельный файл.

 

     

На рис. слева в столбце А указано название файла для фазы А, в столбце В - тип переменной,  С - дата и время записи, D - значения напряжения, потребляемого тока и мощности. На рис. справа - то же для фазы С. Урок по работе с SD картой по ссылке

Кнопка SW1 для включения индикации значения косинуса фи. Для входа в меню и установки часов реального времени необходимо нажать и удерживать SW2 пока не включится режим меню. Далее кнопками SW3 SW4 переключаются пункты меню, кнопками SW5 SW6 - значения пунктов меню, SW7 - для записи на SD карту в ручную. Подробнее на видео.

Скетч для Ардуино Мега Про выполнен в программе FLPROG.

Конструкция устройства выпонена в корпусе установленном на DIN рейке. Питание 5В 2А. Блок питания также установлен на DIN рейке.

 

Перечень элементов, проект в FLPROG со скетчем для контроллера, проект в протеусе с симуляцией, чертеж печатной платы в EagleCAD с герберфайлами для заказа в архиве