Монитор электросети

В статье автор рассказывает об устройстве контроля и регистрации различных параметров работы электросети (220 В/50 Гц), что позволяет оценить качество электроснабжения, что немаловажно знать, как бытовым, так и промышленным потребителям (особенно в сельской местности). Устройство было создано по просьбе товарища, который занимается обслуживанием промышленного электрооборудования.

Необходимость мониторинга сети может возникнуть, когда ремонтному и обслуживающему персоналу постоянно и необоснованно предъявляют претензии при сбоях работы электрооборудования, главные причины которых в нестабильности электросети, а энергоснабжающая организация отказывается признавать свою причастность к этим проблемам. Монитор может быть полезен фермерам, сельским жителям и просто дачникам, несмотря на то, что показания этого простого прибора не могут служить юридическим основанием для рекламаций.

Принципиальная схема монитора сети показана на рисунке.Он собран на микроконтроллере (МК) типа PIC18F14K22 компании Microchip Technology Inc. и трехразрядном семи-сегментном индикаторе красного цвета свечения с общими катодами типа KEM-3361AR.

Назначение выводов МК с учетом записанной в него программы приведено в таблице.

МК питается стабильным напряжением 4,7 В без гальванической развязки с сетью, которое получено на стабилитроне после однополупериодного выпрямления диодом типа SM4007 (1N4007). Мощный резистор (2…5 Вт) сопротивлением 13… 15 кОм — балластный для стабилитрона. Его номинал выбирают в зависимости от значения тока стабилизации используемого стабилитрона.

Восемь резисторов номиналом 1 кОм ограничивают ток сегментов индикатора.

Остальные пять резисторов — это регулируемый делитель входного напряжения.

Подстроенным резистором 47 кОм, при регулировке прибора, устанавливают реальное значение действующего напряжения сети (Urms).

Прибор позволяет измерять и просматривать семь параметров питающей сети, которые сменяются по кругу:

1. Время (количество часов) работы с момента первого включения (0…999 ч). По истечении 999 ч это число «виснет». При этом все разряды индикатора монитора моргают.
2. Текущее действующее значение напряжения (Urms), усреднённое за 1 с.
3. Количество пропаданий электроэнергии в пределах 0-99. После каждого выключения-включения это число увеличивается на 1. Этот режим индицируется символом «с» в старшем разряде.
4. Текущее амплитудное значение напряжения, деленное на 1,41 (Um/1,41), усреднённое за 1 сек.
5. Частота сети. Этот режим индицируется символом «F» в старшем разряде.
6. Минимальная зарегистрированная амплитуда (Umin) за все время с момента включения. Этот режим индицируется точкой в младшем разряде.
7. Максимальная зарегистрированная амплитуда (Umax). Индикация этого режима — точки во всех разрядах.

Примечание: В идеале показания прибора, полученные в этом пункте, должны совпадать с показаниями пункта 2. В этом случае можно говорить, что напряжение сети имеет форму идеальной синусоиды. По разнице этих показаний можно косвенно судить о наличии искажений синусоиды.

Параметры 2 и 4 видны в течение 3 с, остальные — 1 с (в первом круге после включения параметр 2 «висит» 30 с, чтобы успеть выставить Urms по эталонному вольтметру).

Информативность показаний прибора довольно высокая. Так, например, если Umin=0 или возле того, то это значит, что было пропадание напряжения сети на время менее 0,2 с. Емкость накопительного конденсатора выпрямителя напряжения питания поддерживает работу MK приблизительно это время до выключения.

По разнице Urms и Um можно косвенно оценить отклонение формы переменного напряжения сети от синусоиды.

В своей конструкции автор использовал печатную от устройства, которое описано в [1]. Несколько таких плат были заказаны в одной из промышленных фирм.

Ссылки

1. Капитонов П. «Паяльная станция» на ручке паяльника // Радиоаматор. — 2014. — №5 -С.29-31.
2. Архив к проекту (прошивка).

Автор:   Павел Капитонов, с. Песоченка, Московской обл.

Источник: Радиоаматор №3,  2015