Позволяет измерять напряжение, потребляемый ток, реактивную мощность, косинус фи, а также записывать в память значение напряжения и время перепадов в течении суток. Кроме того имеется защита от перегрузки по току и перепадов напряжений.  Ниже приведена схема устройства

 

Напряжение электросети измеряется с помощью датчика MOD1 ZMPT101B, выход которого через конденсатор С2 подключен к аналоговому входу А0 Ардуино Нано. Ток в нагрузке измеряется датчиком тока U1 типа ACS712-20A. Выход датчика через цепь С2, RV1, R1 подключен к аналоговому входу А1. С помощью триммера RV1 устанавливается точность измерения тока. Ардуино вычисляет реактивную мощность по формуле

                         P= UI x cosFI

Угол FI - это сдвиг фаз между током и напряжением в реактивной нагрузке. Этот сдвиг измеряется с помощью оптронов U2, U3 и микросхемы "исключающее ИЛИ" U4.

      

На рис. слева жетый цвет - напряжение сети, синий - ток в нагрузке, красный - импульсы на коллекторе оптрона U2, зеленый - на коллекторе U3. На рис. справа желтый цвет - ипульсы на выходе исключающего ИЛИ. Эти импульсы сглаживаются цепью R6C5 и поступают на вход А2 Ардуино. Значения напряжений скачков, времени в часах и минутах записываются во внешнюю память EEPROM 24C32. Индикация на дисплее NOKIA5110.

Первая строка - напряжение сети, ток нагрузки

Вторая строка - реактивная мощность и косинус фи

Третья строка - перепады напряжения

Четвертая и пятая - значения и время в час. и мин. перепадов напряжения.

Шестая строка текущее время в час. мин. и секундах.

Максимальное  и минимальное напряжение 260В и 170В соответственно, при которых срабатывает защита на реле RL1, максимальный ток  - 15А. Эти значения устанавливаются в скетче Ардуино Нано, выполненному в среде графического программирования FLPROG. Когда напряжение падает ниже минимального или превышает максимальное, включается реле RL1 и нагрузка отключается. Когда напряжение нормализуется, реле отключается и включает нагрузку. Когда ток превышает 15А нагрузка также отключается. После устранения перегрузки по току необходимо нажать кнопку RESET. Точность измерения напряжения устанавливается  подстроечным резистором на модуле ZMPT101. Точность измерения тока - подстроечником RV1. Для установки точности измерения косинуса фи отключить нагрузку и подстроечником RV2 установить значение косинуса 0.

Текущий час устанавливается кнопкой TIME+ или TIME-. Минуты устанавливаются теми же кнопками после переключения кнопкой h/min.

Подробнее на видео.

Питание от AC-DC конвертора 12В 0,7А. Индикация на дисплее NOKIA5110, который питается от стабилизатора напряжения U8 3.3В

Cкетч для Ардуино выполнен в FLPROG 8.2.

 

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