Ваттметр. Незаявленные функции.

Мощность осветительных ламп, в частности светодиодных, а так же приобретенных в последнее время паяльников, оловоотсоса и т. д., вызывала сомнения.
Так как проверить было нечем, то решил приобрести не дорогой встраиваемый ВольтАмперВаттМетр
В общем то, предмет достаточно хорошо освещенный на данном сайте и потому не собирался писать обзор, но в процессе изучения работы прибора возникли вопросы. Кому интересно, прошу под кат.




Согласно заявленным техническим характеристикам, вещь довольно полезная в быту и позволяет оценить напряжение в сети, ток потребления, мощность нагрузки и расход энергии.
Диапазоны измерений:
— Рабочее напряжение прибора: 80 ~ 260VAC;
— тестируемое напряжение: 80 ~ 260VAC;
— измеряемый ток: 0 — 20A;
— рабочая частота (в сети): 45-65 Гц;
— измеряемая мощность: 0 — 4500 Вт (Формат отображения измерений мощности: до 1 кВт -0-999,9 Вт, выше 1 кВ 1000 -4500 Вт);
— расход энергии: 0 -9999 кВтч. (Отображает, сколько энергии за час затратил подключенный в данному девайсу электроприбор);
— рабочая температура окружающего пространства: 0-50 градусов Цельсия;
— заявленные размеры 84.6*49.6*24.4мм соответствуют реальным габаритам.

Исполнение прибора – только для размещения в жилых и производственных помещениях в закрытом пространстве, т.е. при установке и эксплуатации следует исключить попадание влаги, воды, атмосферных осадков и т.д.
Прибор оснащен одной кнопкой, выполняющей несколько функций:

— кратковременное нажатие без удержания включает и отключает подсветку дисплея. (Дисплей яркий, углы обзора довольно большие, подсветка голубого цвета);

— нажатие и удержание кнопки в течение 5 секунд заставляет мигать показания мощности.
Мигающие цифры мощности показывают установленный порог мощности, при превышении которого дисплей начинает мигать (Заводом установлено значение 4,5 кВт).
Для установления другого порога в течение времени, когда цифры мощности мигают, кратковременно нажать кнопку – начнет мигать сегмент после запятой. Кнопкой установить его желаемую величину сегмента. Для изменения среднего сегмента (единицы Ватт) нужно после установки младшего сегмента НЕ трогать кнопку в течении 3 секунд. Значение устанавливается аналогично младшему сегменту. Старший сегмент (десятки Ватт) устанавливается аналогично. После этого, удержание кнопки в нажатом состоянии в течении 5 секунд записывает новый порог в память ваттметра.
Сразу предвижу вопрос: как прибор с диапазоном измерения 0 — 4500 Вт, т.е. 4,5 кВт может установить порог больше этого значения?
По всей видимости, прошивка для приборов с большим диапазоном измерений не сильно отличается от прошивки в данном экземпляре, и производитель пошел по пути унификации.
Звуковой сигнализации превышения порога установленной мощности нет, да и вряд ли ей будут рады при круглосуточной работе.

— нажатие и удержание кнопки в течении более 5 секунд заставляет мигать показания счетчика энергии – Втч. Кратковременное нажатие приводит к сбросу его показаний.

Учитывая, что точность прибора указана 1, т.е. 1% — показаниям можно вполне доверять.
Внешне прибор выполнен качество, литье не имеет огрех как снаружи, так и внутри.
Схема подсоединений нанесена на заднюю стенку прибора и не вызывает трудностей.




Присутствуют легкие следы флюса, но куда же без них. Пайка аккуратная, следы флюса на всякий случай убрал.





Из комплектующих можно выделить:
— HT1621B — контроллер для LCD дисплея 32 х 4;
— RN8208G –измерительный процессор;
— STM 32F030F4P6 – микроконтроллер с флэш памьятью на 256 кБ
Питание — безтрансформаторное.

При использовании прибора следует помнить, что он фиксирует только активную мощность, т.е. перемножение напряжения на ток не даст показаний, совпадающих с показаниями ваттметра. Мы ведь имеем дело с переменным током и тут нужно учитывать cosφ. Прибор это учитывает. Так же следует помнить, что у электроприборов с активной характеристикой нагрузки cosφ близок к 1, у приборов имеющих в своем составе конденсаторы, двигатели, симисторы, тиристоры cosφ будет далек от 1, а значит, реактивная нагрузка учитываться подопытным не будет.
Вооружившись теорией и окрыленный приобретением приступил к измерения всего, что подвернулось под руку.
В ход пошли лампа накаливания 60 Ватт, светодиодные лампы на 6 и 10 Ватт от разных производителей, паяльник ЭПСН-25 мощностью 25 Ватт, утюг, пылесос и недавно приобретенный паяльник мощностью 60 Ватт с регулировкой, фен.
Параллельно мультиметром измерялось входное напряжение.
И вот тут прибор меня удивил.
Сравнение измеряемого напряжения в сети по сравнению с мультиметром отличались на 3, а иногда и на 5 Вольт. Следовательно, мощность будет высчитываться не правильно.


К сожалению, мой мультиметр не измеряет силы переменного тока, а токовых клещей нет, но измерения заставили усомниться в точности прибора.
Разница в показаниях вольтметра и ваттметра составляла 3-5 Вольт.
Кроме того, обнаружена просадка показаний вольтметра сразу при подключении мощной нагрузки, по сравнению с параллельным измерением напряжения мульиметром, минимум на 10 Вольт.



Пару дней размышлял над ситуацией и обратил внимание на слегка заниженное напряжение в сети.
Взяв девайс и некоторые из уже протестированных электроприборов, навестил родственников.
Здесь картина оказалась совершенно другой, не считая светодиодных ламп – их мощность оказалась явно ниже заявленной даже при отличных показаниях напряжения в сети.


Лампа 60 Ватт



Чайник Браун



Фен 1300 Ватт


Пылесос LG



Результаты двух серий испытаний показали, что прибор адекватно проводит измерения при напряжении в сети от 225 вольт и выше, при напряжении в сети ниже 220 вольт – показания прибора далеки от действительности.
Был задан вопрос продавцу. Он добросовестно связался с изготовителем и через несколько дней прислал инструкцию КАЛИБРОВКИ прибора!!!
Что для этого требуется?
Алгоритм очень простой теоретически, но не всегда выполним без дополнительного оборудования.
И так:
1) Для калибровки требуется, чтобы напряжение в сети составляло 220 Вольт!!! Ни больше, ни меньше – т.е. требуется задать эталон напряжения;
2) Набрать активную нагрузку при напряжении 220 Вольт в сети, потребляющую ток в 1 Ампер – т.е. требуется задать эталон тока;
3) Отключить ваттметр от сети;
4) На плате отыскать две контактные площадки, помеченные буквой W и замкнуть их;


5) Подключить к ваттметру набранную эталонную нагрузку и включить ваттметр в сеть
Сразу после включения на экране появится надпись CAL — - — PASS.
Через пару секунд прибор перейдет в режим обычного отображения информации и проинформирует, что напряжение в сети составляет 220 Вольт, ток 1 Ампер;
6) Отключить прибор от сети
7) Удалить перемычку.
На этом процедура калибровки закончена.

Казалось бы, все просто, но есть сложности – не всегда в нашей сети напряжение составляет 220 Вольт.
Сначала пытался воспользоваться стабилизатором сетевого напряжения для получения 220 Вольт, но как показала практика, он держит на выходе не точные 220 Вольт, а определенный диапазон напряжений (возможно, он был неисправен, а возможно такова особенность схемы).
Ловить в течение суток нужное напряжение не стал – отнес ваттметр на работу в лабораторию и там с помощью ЛАТРа установил требуемое значение.
Нагрузку подбирал из ламп накаливания. Почему из ламп? Для калибровки требуется активная нагрузка, т.е. лампы, спирали, ТЭНы и т.д. Но спирали, ТЭНы, нагреватели классических паяльников изготовлены из нихрома, а он довольно продолжительное время после включения меняет свое сопротивление в сторону увеличения. В лампах накаливания этот процесс протекает гораздо быстрее, а, следовательно, лампа больше подходит как условный эталон.
Несколько раз проведя калибровку, добился отклонений в те самые заявленные производителем 1 %. В качестве перемычки использовал сетевой выключатель.
Исчезла разница показаний с мультиметром по напряжению в 3-5 Вольт. Теперь отклонения в районе 1-2 Вольта, а просадка напряжения при подключении мощной нагрузки имеет место лишь в первоначальный момент времени и через пару секунд показания сходит на нет…
За отсутствие фото процесса калибровки прошу простить, но фотографировать на работе не стал – антураж не тот, хоть и лаборатория)).
Результаты лабораторной работы):
Обращаю внимание на пониженное напряжение в сети! Мультиметр уже другой так. как прежний при выполнении других работ вышел из строя. Однако ранее оба сравнивались между собой и показания совпадали.


Лампа 60 Ватт


Подобная картина на всем диапазоне протестированных нагрузок.
Не смотря на попавшийся мне экземпляр, устройство, считаю весьма полезным. Тем более, что теперь известна незаявленная в ТТХ и описании функция)).