ВольтАмперВаттметр с функцией счётчика (pzem-004)
Цена: US$21.11
Поиск товара в других магазинах Китая
Обзор про показометр, который может отображать напряжение (В), ток (А), активную мощность (кВт), количество потреблённой электрической энергии (кВт*ч). Кроме всего прочего девайс способен поддерживать связь с компьютером. Проверю на аппаратуре, с помощью которой можно поверять счётчики. Причём, сделаю это на разных коэффициентах нагрузки. Проверю, насколько точно он показывает.
Смотрим сначала, в каком виде присылают. Бывает важно.
Упаковка стандартная.
Внутри картонной коробки собственно девайс, инструкция, трансформатор тока и кабель-конвертер (USB To RS232 TTL UART).
На странице магазина информация скудная. Краткие характеристики совпадают с инструкцией.
Посмотрим инструкцию, с которой пришёл прибор. Текст с двух сторон. С одной стороны на английском, с другой — на китайском.
Можно скачать по ссылке, там она даже более полная.
wiki.cuvoodoo.info/lib/exe/fetch.php?media=spark_counter:peacefair_pzem-004_porduct.pdf
Кабель-конвертер (USB To RS232 TTL UART) как бесплатное дополнение. Распиновки нет, ни на сайте, ни в инструкции. Как бы в подарок:) Такой обычно продаётся на китайских торговых площадках. Им просто укомплектовали девайс. Теперь, каждый раз его подключая, необходимо «включать» мозг, чтобы не перепутать контакты. Но для начала эту информацию надо найти.
Токовый трансформатор для дополнительной защиты от внешних воздействий обтянут термоусадкой.
Диаметр внутреннего отверстия около 15мм. В быту провод толщиной с мизинец будет сложно найти. Поэтому проблем с монтажом не будет.
Корпус прибора изготовлен из белой пластмассы. Выполнен аккуратно, все прилегает достаточно плотно.
Предназначение каждого из четырёх индикаторов понятно без дополнительных пояснений.
Все возможности прибора наглядно демонстрирует дисплей.
Все четыре индикатора для отображения информации используют 4 разряда.
Кнопка сброса показаний счётчика находится в правом верхнем углу. Очень удобно отслеживать показания потребления энергии.
Диапазон рабочих напряжений не может не радовать (80-260В). Сможет работать и в деревне, где нередко бывает 180В, и в гараже, где ниже 240В не опускается. Дома тоже работать будет.
Кабель-конвертер для связи с компьютером универсальный, имеет 4 отдельных наконечника. Поэтому перед каждым подключением заставляет задуматься.
Информации по подключению не нашёл ни на странице магазина, ни в инструкции.
Но очень похож на
USB To RS232 TTL UART PL2303HX Auto Converter USB to COM Cable Adapter ModuleКак написано, так и вставил.
Specifications:
Black cable: GND
Green cable: TXD
White cable: RXD
Red cable: VCC (+5V)
Как вариант можно раскрасить корпус над разъёмом по цвету проводов, чтоб не ошибиться.
Кстати, сам допустил ошибку (зелёный с белым надо поменять). Многие догадались почему.
Ещё надёжней перепаять разъём на монолит с «ключом», чтоб вставлять не задумываясь.
Подключение к сети с противоположной стороны.
Схема подключения нарисована на корпусе и в прилагаемой инструкции. Прибор измеряет ток по принципу токового трансформатора. Активную мощность считает на основе измеренного напряжения, тока и фазового сдвига между ними. Принцип тот же, что и во всех простых приборах, измеряющих мощность. Для его работы достаточно подключиться параллельно нагрузке и продеть силовой провод через токовый трансформатор («кольцо» в комплекте). Никакие провода рвать не нужно.
А теперь немного теории.
Не все знают, что такое активная и реактивная мощность. Вот ссылка на Википедию.
ru.wikipedia.org/wiki/Электрическая_мощность
Для тех, кто не хочет читать или не всё понял из прочитанного, постараюсь объяснить более доступно. Кто знает, не поленитесь пропустить пару абзацев.
В переменном электрическом поле формула для расчёта мощности постоянного тока НЕ РАБОТАЕТ. Перемножая ток на напряжение в сети, мы получим полную мощность:
S=I*U -полная мощность.
Для подсчёта активной мощности, необходимо учитывать ещё одну величину:
P= I*U*cosφ –активная мощность,
где cosφ – коэффициент мощности, а φ – угол между током и напряжением.
Реактивную мощность прибор не показывает, только активную. Лично мне это никогда и не требовалось.
Единственное, где можно применить формулу для расчёта в постоянном токе, где коэффициент мощности равен единице или стремится к ней (лампы накаливания, обогреватели). Там в основном вся потребляемая мощность активная. В устройствах, где есть конденсаторы (светодиодные светильники, телевизоры…) и индуктивности (электродвигатели), реактивная составляющая велика. И не учитывать её нельзя. Конденсаторы и индуктивности увеличивают угол между током и напряжением, что приводит к уменьшению активной и увеличению реактивной мощности. Просто перемножая ток на напряжение, мы получим полную мощность. А она будет сильно отличаться от той, что считает электросчётчик.
При помощи обычного тестера или мультиметра можно посчитать с достаточной точностью мощность потребления обогревателя или лампы накаливания. Но мощность холодильника, дрели или светодиодного светильника не посчитаете НИКОГДА! Там, где есть ёмкости и индуктивности этого не сделать! Я это уже писАл в одном из моих обзоров. Но если и повторю, хуже не будет.
С теорией и рассуждениями закончим.
S=I*U -полная мощность.
Для подсчёта активной мощности, необходимо учитывать ещё одну величину:
P= I*U*cosφ –активная мощность,
где cosφ – коэффициент мощности, а φ – угол между током и напряжением.
Реактивную мощность прибор не показывает, только активную. Лично мне это никогда и не требовалось.
Единственное, где можно применить формулу для расчёта в постоянном токе, где коэффициент мощности равен единице или стремится к ней (лампы накаливания, обогреватели). Там в основном вся потребляемая мощность активная. В устройствах, где есть конденсаторы (светодиодные светильники, телевизоры…) и индуктивности (электродвигатели), реактивная составляющая велика. И не учитывать её нельзя. Конденсаторы и индуктивности увеличивают угол между током и напряжением, что приводит к уменьшению активной и увеличению реактивной мощности. Просто перемножая ток на напряжение, мы получим полную мощность. А она будет сильно отличаться от той, что считает электросчётчик.
При помощи обычного тестера или мультиметра можно посчитать с достаточной точностью мощность потребления обогревателя или лампы накаливания. Но мощность холодильника, дрели или светодиодного светильника не посчитаете НИКОГДА! Там, где есть ёмкости и индуктивности этого не сделать! Я это уже писАл в одном из моих обзоров. Но если и повторю, хуже не будет.
С теорией и рассуждениями закончим.
Теперь посмотрим, что внутри кабель-конвертера.
К сожалению, маркировка на микросхеме отсутствует. Хотя, что за микросхема, догадаться несложно.
Посмотрим теперь, что внутри собственно Ваттметра.
Корпус прибора скреплён четырьмя саморезами.
Плата обработки сигнала.
«Мозг» спрятан под зелёной наклейкой.
Все коэффициенты и накопленные значения запрятаны в микросхеме памяти 24С02. Насколько они точны (коэффициенты), увидим при сравнении с образцовкой.
Гальваническая развязка обеспечена при помощи двух оптопар РС817 (приём-передача).
Можно смело подключать приборчик к сети и одновременно через кабель-переходник считывать информацию на компьютер. А по-другому и не получится. Однозначно должен быть подключен к сети.
На плате отчётливо видно, что не хватает какого-то элемента.
Это пьезопищалка. Производитель перестал устанавливать её на своё изделие, так как она больше раздражала, чем помогала потребителю.
Параллельно токовым катушкам стоит сопротивление на 0,5Ом.
Я не уверен, что оно спасёт, если вы перепутаете клеммник, а вот следы точно оставит. Будьте внимательны при подключении.
Для отображения измеряемых величин установлено четыре четырёхразрядных индикатора.
Девайс я собираю, и перехожу к определению точностных характеристик.
Для этого использую две переносные установки:
— Энергоформа 3.3 позволяет задавать переменное напряжение и ток с различными углами между ними (любой угол от -179 до 180 градусов/любая ёмкостная или индуктивная нагрузка). Энергоформа 3.3 не является образцовым прибором. Для контроля за выдаваемыми электрическими параметрами служит другой прибор.
— Энергомонитор 3.3 в качестве образцового счётчика. Позволяет измерять мощность как активную так и реактивную, ток, напряжение, коэффициент мощности, углы непосредственно в градусах…
Приборы очень дорогие, естественно не мои. Есть ещё «круче». В данный момент находятся в Москве. Проходят ежегодную поверку.
Немного нудной информации по определению точности девайса. Информация реально нудная, лучше пропустить:)
Сначала подумал прогнать девайс по полной. Но потом решил, что это не сильно интересно большинству читателей. Протестировал по короткой программе. Это не так утомительно, но основные способности ваттметра всё равно видны.
Сначала посмотрим, как поведёт себя девайс на простых задачах. Далее поставленные задачи будут всё сложнее и сложнее.
Сначала подал привычные 220В и около того без нагрузки. Показания контролировал на образцовом счётчике (энергомонитор 3.3). Мы привыкли вкладывать немного другой смысл в слово электросчётчик. На самом деле это обычный прибор с хорошей ценой и хорошими метрологическими характеристиками.
Проверил на привычном диапазоне.
Подал образцовые значения напряжения: 180, 190В, 200В, 210В, 220В, 230В, 240В.
Занижает в среднем на полвольта. Остальные фото выкладывать утомительно. Все данные свёл в таблицу.
Напряжение измеряет достаточно точно. Погрешность в последнем знаке. Теперь подал с нагрузкой. Контролировал только ток и мощность. За напряжением не следил, правильность показаний уже проверил, подал что-то около 220В (в данный момент другая задача).
Смотрим, как правильно измеряет ток и мощность.
Ток немного завышает. Мощность тоже. И здесь погрешности в последнем знаке. Пока всё очень неплохо. Погрешность несущественна. Поэтому менять калибровочные коэффициенты не вижу особого смысла. Печальный опыт прошивки имею. Трудозатраты несопоставимы с предполагаемым эффектом.
Обратил внимание на одну особенность: прибор НЕ показывает токи менее 50мА. При этом мощность продолжает измерять правильно. В данном случае 10мА.
Прибор показал свою состоятельность.
Ну а теперь несколько измерений, приближенных к реальности.
Задам угол около 45 градусов между током и напряжением. Источник это позволяет.
Вот, что получилось.
Обычно на таких нагрузках китайская чудо-техника начинает косячить. Этот прибор прошёл испытание достойно.
Дальнейшие издевательства подробно описывать не буду. Скажу кратко: при увеличении угла между током и напряжение свыше 82˚!, прибор перестаёт видеть нагрузку. Но это уже явно перебор.
Дальше издеваться над прибором не вижу смысла. Картина яснА.
Сначала посмотрим, как поведёт себя девайс на простых задачах. Далее поставленные задачи будут всё сложнее и сложнее.
Сначала подал привычные 220В и около того без нагрузки. Показания контролировал на образцовом счётчике (энергомонитор 3.3). Мы привыкли вкладывать немного другой смысл в слово электросчётчик. На самом деле это обычный прибор с хорошей ценой и хорошими метрологическими характеристиками.
Проверил на привычном диапазоне.
Подал образцовые значения напряжения: 180, 190В, 200В, 210В, 220В, 230В, 240В.
Занижает в среднем на полвольта. Остальные фото выкладывать утомительно. Все данные свёл в таблицу.
Напряжение измеряет достаточно точно. Погрешность в последнем знаке. Теперь подал с нагрузкой. Контролировал только ток и мощность. За напряжением не следил, правильность показаний уже проверил, подал что-то около 220В (в данный момент другая задача).
Смотрим, как правильно измеряет ток и мощность.
Ток немного завышает. Мощность тоже. И здесь погрешности в последнем знаке. Пока всё очень неплохо. Погрешность несущественна. Поэтому менять калибровочные коэффициенты не вижу особого смысла. Печальный опыт прошивки имею. Трудозатраты несопоставимы с предполагаемым эффектом.
Обратил внимание на одну особенность: прибор НЕ показывает токи менее 50мА. При этом мощность продолжает измерять правильно. В данном случае 10мА.
Прибор показал свою состоятельность.
Ну а теперь несколько измерений, приближенных к реальности.
Задам угол около 45 градусов между током и напряжением. Источник это позволяет.
Вот, что получилось.
Обычно на таких нагрузках китайская чудо-техника начинает косячить. Этот прибор прошёл испытание достойно.
Дальнейшие издевательства подробно описывать не буду. Скажу кратко: при увеличении угла между током и напряжение свыше 82˚!, прибор перестаёт видеть нагрузку. Но это уже явно перебор.
Дальше издеваться над прибором не вижу смысла. Картина яснА.
Остался невыясненным один вопрос. Почему прибор стОит дороже своих собратьев?
Особенность его в том, что он имеет разъём, через который можно подключиться к компьютеру. Но с девайсом никаких дисков не было, на сайте магазина тоже никаких ссылок на софт нет. Нашёл на Али.
Https://mega.nz/#!vh5GFArA!9PvgRx2F05GeVtn0-Cl_1eIQiz1PjiQZc-eVyfO3Nm4
Можете скачивать. У кого не получилось, могу кинуть в личку. Но смысла особого не вижу.
Как я понял, эта программа позволяет считывать показания в режиме реального времени. Заставка приблизительно такая.
Программу я установил. При запуске высвечивается такая картинка.
В пустое поле необходимо вбить пароль (admin).
Немного поразмыслив, пришёл к выводу, что такая программа мне вовсе не нужна. Смыла её ноль. Тащить ноут к щитку, чтобы считать текущие показания, не вижу особого смысла. Их и так видно (показания), для этого индикаторы на самом девайсе есть.
Этот приборчик более актуален при считывании показаний дистанционно. Возможно применение с Arduino. Я предполагаю использование с WI-FI модулем. Буду мониторить показания, лёжа на диване. Но это будет другая история…
И в конце немного слов про конвертер USB в RS-232 TTL. Собран конвертер на базе распространённой PL-2303 (китайская подделка). Новый официальный драйвер Prolific в Win7 и Win8 не работает, т.к. проверяет оригинальность чипа PL-2303.
Велосипед изобретать не стал. Скачал драйвер, любезно предоставленный товарищем ksiman. Была обещана версия от 2011 г. Реальность оказалась немного старше.
yadi.sk/d/Jvc4UnOqcwxGJ
Если была произведена автоматическая установка нового драйвера из интернета
то просто удалите его (кнопка имеется) и поставьте новый («старый» 2008г.). Не забудьте отключить интернет при установке.
После всех манипуляций конвертер заработал. Никаких сложностей в общении девайса с компьютером замечено не было. Единственное что не понял, почему-то встала версия аж 2008 г. Все вопросы к Ксиману :)
Но это абсолютно никакого значения не имеет. Всё работает, и это главное.
Далее действуем строго по инструкции. Отправляем запрос согласно таблице.
Посылаю запрос на количество «отпущенной» энергии: B3 C0 A8 01 01 00 1D
В ответ получаю: A3 00 00 B5 00 00 58. Нас интересуют: 00 00 B5
Что соответствует 0,181кВт*ч.
Если не верите – проверьте. Ключевая цифра: B5
Всё просто.
Пора переходить к заключительной части. Выделю то, что мне понравилось и не понравилось. Точка зрения субъективная.
Минусы:
Прибор заточен под большие токи. Больше подходит для гаража или мастерской. Было б неплохо ограничить его 25А. Точность возросла бы на малых «оборотах» в 4 раза. Теоретически ничего сложного. Достаточно увеличить количество витков в трансформаторе тока в четыре раза и изменить калибровочные коэффициенты (один из вариантов). Вот только кто это будет делать?
Плюсы:
— Широкий диапазон рабочих напряжений (80-260В).
— Высокая точность прибора.
— Сделан аккуратно и добротно.
— Прибор можно использовать в качестве счётчика электрической энергии.
— После пропадания напряжения в сети прибор сохраняет в памяти количество «отпущенной» энергии.
— Кроме всего прочего возможно использование в качестве дистанционного монитора энергопотребления.
Для наглядности снял короткое видео работы девайса на токах 2А и 5А. Некоторые особенности индикации проявились из-за близости частоты кадров фотоаппарата и частоты обновления самого девайса. Кстати, когда делаешь снимки на фотоаппарат, этот эффект тоже присутствует, но его можно снизить, экспериментируя с освещённостью объекта. В жизни человеческий глаз (из-за своей инерционности) всех этих дефектов не наблюдает. Картинка чёткая, никаких перебеганий цифр не видно.
На этом всё.
Удачи!