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ANALIZZATORE DI RETE MONOFASE 230V
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Non avete mai pensato di controllare il consumo di
energia elettrica del frigo nuovo per capire se le
caratteristiche di risparmio energetico tanto decantate dal
venditore di turno siano reali, oppure il consumo della lavatrice
con un determinato lavaggio o quanto costa in termini di energia
elettrica scaldare una pizza surgelata, ora lo potete fare.
Quello che vi presentiamo è uno strumento molto diffuso
nell'ambiente industriale, ma, nonostante il recente proliferare
di dispositivi “made in cina”, poco conosciuto dalla
maggioranza degli utenti casalinghi. E’ molto utile avere la
possibilità di analizzare non solo l'impianto elettrico nella
sua completezza, ma controllare con estrema semplicità anche un
solo elettrodomestico. Gli esempi sopra citati sono solo alcune
delle curiosità che possiamo soddisfare e, una volta che avrete
in mano un analizzatore di rete ENEL, sicuramente troverete molte
altre occasioni di impiego.
Lo strumento in esame è in grado di misurare la
tensione di rete, la corrente assorbita dall'impianto, il cosf,
cioè lo sfasamento tra la tensione e la corrente, la potenza
istantanea e il consumo di energia elettrica, ovvero
l'integrazione della potenza nel tempo.
Devo premettere che la precisione nella misura della
corrente e di conseguenza la potenza, non è accuratissima
sopratutto nei bassi assorbimenti per via della definizione
amper/bit che presenta un rapporto piuttosto ampio, per non
essere limitati dalla corrente massima che nell’impiego
casalingo arriva a 17 Amper. La potenza minima misurabile è di
22 Watt circa, quindi non pensate di controllare il consumo di
una lampada a risparmio energetico perché l'unica informazione
che riuscirete a leggere è la tensione. Per questo motivo la
misura visualizzata nelle basse potenze non è molto affidabile,
ma per potenze di 100/150 Watt in su, i valori visualizzati
migliorano e diventando sempre più precisi con l'aumentare dei
carichi applicati.
Per i più giovani può essere un ottimo esercizio
didattico in previsione degli esami di Stato, per gli altri
lettori l’inizio di un progetto in grado di elaborare
funzioni e misure complesse per applicazioni che vanno ben al di
la dell’uso casalingo.
| Progetto pubblicato sulla rivista Fare Elettronica |  |
| IL PROGETTO |
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Lo schema elettrico è stato diviso in due parti, sia
per semplificarne la spiegazione, sia perché la parte
visualizzatrice (CPU) può trovare altre applicazioni cambiando
solo il programma gestionale del PIC.
La prima parte del progetto riguarda l'alimentazione
dell'intero dispositivo e lo stadio d'ingresso.
Per calcolare la potenza, è necessario misurare sia la
tensione che la corrente, quindi abbiamo bisogno di due ingressi
analogici. Cominciamo dallo schema dalla misura della tensione
che risulta il più semplice e intuitivo.
La presa d'ingresso che può essere un cavo con una
spina all'estremità, viene collegata ai morsetti 1 e 2 di X1.
Poiché abbiamo a che fare con una tensione di 220 Volt, dobbiamo
ridurre la tensione a valori accettati dal PIC per essere
misurati. A tal fine utilizziamo un semplice partitore resistivo
composto da R1-R2-R3 e R4. Si è preferito usare tre resistenze
(vedi R1-R2-R3) al posto di una soltanto unicamente per questioni
di sicurezza. Difatti un’unica resistenza avrebbe avuto ai
suoi capi una tensione molto alta, con la possibilità di causare
degli archi all'interno della resistenza stessa sopratutto in
presenza di disturbi o scariche elettrostatiche sempre presenti
nella rete elettrica. La presenza di tre resistenze limita la
possibilità degli effetti sopra descritti, riducendo a valori
accettabili la caduta di tensione ai capi di ciascuna di esse.
Quello che segue è un semplice raddrizzatore a singola
semionda per applicare al PIC una tensione continua proporzionale
alla tensione di rete. I condensatori C5 e C6 assieme alla
resistenza R6, formano un’efficace filtro p greco in grado
di livellare il segnale rendendo stabile la misura. V1 regola il
corretto valore di tensione.
Dal partitore inoltre, la tensione ridotta è prelevata
da R7 e applicata all'ingresso non invertente di U3c. Questa
parte del circuito preferiamo descriverla nel capitolo dedicato
alla misura del cosf.
Una descrizione particolare merita la rilevazione e la
misura della corrente. Per evitare insuccessi e delusioni, invece
di costosi e introvabili trasformatori di corrente, abbiamo
preferito utilizzare la più semplice caduta di tensione su una
resistenza incisa sul circuito stampato e assolutamente non
critica.
Due parole sui trasformatori di corrente. Certamente
avrebbero reso più sicuro l'intero dispositivo perché
garantiscono l'isolamento galvanico, ovviamente aggiungendo un
trasformatore all'ingresso dedicato alla misura della tensione.
Ma prove effettuate durante la progettazione di un precedente
analizzatore di rete ben più complesso e costoso di questo, ci
hanno consigliato di scartare tutti i torroidi che avevamo usato
per la cattiva linearità, solo un trasformatore di corrente
recuperato da un inverter guasto ha dimostrato delle
caratteristiche di precisione e linearità molto buone.
Certamente non vi possiamo chiedere di smontare un inverter
industriale per costruire un progetto a livello hobbistico! Del
resto con le soluzioni adottate in questo circuito, otteniamo il
massimo della semplicità ed economia.
Riprendiamo l'analisi del circuito d'ingresso dalla
resistenza di caduta SHUNT. Questa non è altro che una
resistenza incisa direttamente sul circuito stampato e dato il
suo bassissimo valore, non provoca importanti cadute di tensione
neppure in presenza di forti carichi. Nel caso abbiate la
necessità di realizzare un dispositivo più compatto, è
possibile autocostruire la resistenza di shunt semplicemente
utilizzando uno spezzone di rame rigido del diametro di 0,8-0,9
mm lungo circa 230 mm avvolto a spirale su un diametro di 10-12
mm con i terminali piegati in modo di ottenere il montaggio
verticale. Ovviamente le spire devono essere spaziate tra loro in
modo da non toccarsi e nello stesso tempo non tanto alte da
superare l'ingombro del trasformatore di alimentazione in
altezza. Non dovete isolare il filo della resistenza in modo da
permettere la dissipazione dell'energia sviluppata e tenere la
temperatura della stessa la più bassa possibile. Se optate per
la resistenza autocostruita, dovette necessariamente aumentare il
valore di R11 da 68
Kohm a 220 Kohm.
La caduta di tensione ai capi della resistenza di SHUNT,
che è proporzionale alla corrente che l'attraversa, risulta di
pochi mV, va quindi amplificata. A questo ci pensa U3d nella
configurazione invertente. Il guadagno è dato dal rapporto tra
R11 e R10, circa 38 volte, mentre C7 ha il compito di attenuare
tutte le frequenze superiori a 50 Hz.
Ai capi di R12 otteniamo la tensione amplificata
che deve essere raddrizzata prima di essere applicata
all'ingresso del PIC e misurata. Il compito di tale funzione è
affidato a U3a configurato come raddrizzatore a singola semionda.
Non possiamo usare un semplice diodo come abbiamo fatto per la
misura della tensione perché le correnti deboli, anche se
amplificate, non superano la tensione di soglia dei diodi al
silicio che è di circa 0,6 Volt. Siamo stati costretti a
complicare il circuito di misura, ma non tanto dopotutto. V2
servirà per regolare la corrente rilevata. Anche in questo caso
è stato posto in uscita un filtro a p greco costituito da C9 e
C12 e dalla resistenza R15.
Per alimentare l’intero circuito si è fatto uso di
un piccolo trasformatore da 2 VA con due secondari da 8+8 Volt
vista la necessità di alimentare l’operazionale con una
tensione duale. Il regolatore U1 stabilizza la tensione positiva
sia per la parte analogica che per quella digitale, mentre U2 ha
il compito di mettere a disposizione un tensione di -5V rispetto
alla massa per la sola sezione analogica. E’ sufficiente un
regolatore plastico da 100mA vista la richiesta modesta di
corrente da parte di U3. La scheda principale viene alimentata
per mezzo del connettore X3.
Durante le lezioni di elettrotecnica alle superiori, uno degli argomenti difficili da capire era proprio il cosfì. Si partiva da distante scomodando il cerchio trigonometrico e vettori in fase con la tensione, vettori in anticipo e, infine, vettori in ritardo, aumentando di minuto in minuto la confusione e, per quanto si studiasse, non scoccava quella scintilla, quello spiraglio di luce che poteva illuminarci da poter dire finalmente “ho capito”. Immaginiamoci se si era in grado di misurarlo. Vediamo come risolvere in maniera molto semplice il problema.
A questo punto abbiamo bisogno di trasformare in onda
quadra la sinusoide distribuita dalle linee ENEL. Per la tensione
ci pensa quella parte del circuito che abbiamo accennato in
precedenza e si basa su U3c che non è altro che un comparatore
di tensione, cioè tutto ciò che all’ingresso non
invertente è maggiore del riferimento applicato all'ingresso
invertente, in uscita lo troviamo positivo. In pratica U3c è
configurato come rilevatore di passaggio per lo zero e lo zero
rappresenta il confine tra la semionda negativa e quella positiva
e, ovviamente, viceversa. L'oscillogramma di fig.1
visualizza la sinusoide ai capi di R8 e l'onda quadra sul piedino
8 di U3c. La stessa conversione di forma d'onda avviene anche su
U3b, comparatore dedicato alla misura della fase della corrente
(sinusoide ai capi di R12 e onda quadra sul piedino 7 di U3b).
Confrontando le due onde quadre (fig.2), possiamo notare come queste siano in fase fra loro,
in realtà la corrente è invertita di segno da U3d, non
cambia nulla ai fini della misura, è sufficiente tenerne conto
durante la programmazione del PIC.
Nella fig.3 notiamo chiaramente lo sfasamento tra
la semionda della tensione e quella della corrente, assorbita da
un carico induttivo (o misto, lo sfasamento di un carico
induttivo puro risulta di 90 gradi), in questo caso rappresentato
dal motore della molla del laboratorio.
Bene ma ora come lo misuro? Nella frequenza di rete, 50
Hz appunto, il periodo è di 1/50 di secondo, in altre parole 20
ms (20 ms = 0.02 s). Nel cerchio trigonometrico il periodo è un
giro completo che vale 2p radianti, ovvero 360 gradi. Una singola
semionda vale p radianti, cioè 180 gradi, quindi 10 ms. Se
dividiamo i 10 ms/180 gradi otteniamo 55 ms (55 milionesimi di
secondo). Imponendo al micro la partenza di un timer in presenza
del fronte in salita della semionda positiva della tensione e
l’arresto quando viene rilevata quella negativa della
corrente, otteniamo il tempo dello sfasamento della corrente con
la tensione che, se non esiste vale zero, altrimenti un tempo che
diviso per 55 ms da come risultato un valore espresso in gradi,
cioè il ritardo della corrente con la tensione. Semplice no?
Dunque i gradi dello sfasamento misurati con un tempo,
ma la formula del calcolo della potenza chiede il cosf e non i
gradi. Senza scomodare complicate formule, è sufficiente andare
a pescare in una tabella il corrispondente valore in cosf dei
gradi misurati (vedi la subroutine "_Calcolo_cosfi").
Ovviamente se i gradi sono zero, dalla tabella il cosf assume il
valore 100 (usiamo 100 invece di 1,00 per comodità di calcolo),
cioè cosf=1, nel caso di valori di gradi diversi, il cosf
assumerà il corrispondente valore.
Nota importante al fine di ottenere la maggiore
precisione possibile durante la lettura del cosfi riguarda il
condensatore C8. Il valore consigliato è il risultato di prove
empiriche, nel vostro montaggio potrebbe essere necessario
un’aggiustamento del valore. In particolare aumentando C8 lo
sfasamento aumenta, cioè diminuisce il cosfi, e viceversa. Se
avete esagerato aumentando a dismisura la capacità, vi trovate
con un cosfi inferiore a 1,00 nonostante il carico sia di tipo
resistivo. In tal caso è necessario ridurre il valore di C8.
Altra considerazione pratica, il valore del cosfi
diventa attendibile con l’aumento del carico. Già con 300
milliamper il valore misurato si avvicina a quello reale.
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Potrà sembrare banale, ma la soluzione più semplice è
quella di applicare brutalmente la classica formula: P=V*I*cosf.
In questo modo si potrà visualizzare la potenza istantanea
campionata ogni mezzo secondo circa. La stessa potenza viene
sommata ad un registro a 16 bit ad ogni campionamento per un
minuto, ed infine divisa per il numero di campionamenti
effettuati nel minuto. In pratica sarà considerata la media
dell'energia prelevata ogni minuto. Un minuto corrisponde a 1/60
di ora, la media dell'ultimo minuto deve essere divisa per 60 e
il risultato va a sommato al contatore dell'energia. Per rendere
più precisa la misura, il resto dell'ultima divisione non va
buttato ma aggiunto alla media del successivo minuto campionato.
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Come già detto, abbiamo preferito tenere diviso lo
stadio d'ingresso da questa parte di schema perché riteniamo il
sistema di pilotaggio dei display molto interessante ed economico
da potere trovare applicazioni in altri progetti, ovviamente con
le opportune modifiche del software.
Una delle difficoltà che
incontriamo nella progettazione dei dispositivi gestiti da un
microcontrollore, è il numero di piedini di I/O che non bastano
mai. E' vero che ci sono dei modelli di PIC con 28, 40, o più
piedini, ma costano parecchio e ci eravamo prefissati
l’obiettivo di proporre uno strumento valido ed economico
allo stesso tempo. La scelta è caduta sul PIC16F676, un
microcontrollore di casa Microchip che costa meno di 3 Euro, IVA
compresa, con una serie di periferiche a disposizione da non fare
sentire la mancanza dei micro più costosi, compreso un ADC a 10
bit che fa proprio al caso nostro per la misura della tensione e
della corrente. Dispone, inoltre, di 128 Byte di EEPROM da
utilizzare nel salvataggio dell'energia prelevata. Unico difetto:
dispone "solo" di 14 piedini. Per fortuna incorpora un
oscillatore di tipo RC calibrabile e, tolti i due piedini per
l'alimentazione, ne restano 12 da usare come I/O.
Una piccola annotazione. Questa famiglia di PIC esce
dalla fabbrica con il valore della calibrazione
dell’oscillatore interno memorizzato alla locazione 3FFh,
ultima Word di memoria. Al fine di evitare di perdere il
contenuto durante la cancellazione accidentale, vi consiglio di
leggere tale valore dal PIC e di annotarlo in un’etichetta
da appiccicare al chip stesso prima della programmazione, per
ottenere la massima precisione dall'oscillatore.
Ritorniamo al nostro schema.
In un primo momento, avevamo pensato di utilizzare un
display LCD intelligente, ormai collaudato e ampiamente usato nei
nostri progetti, ma, oltre ad essere costoso, la parte superiore
è di metallo e collegata a massa. Con la 220 V presente nel
circuito questo particolare ci ha scoraggiato dall'utilizzo
perché aumentava di molto la possibilità di scosse. E' stata
quasi una scelta forzata quella del display a sette segmenti a
LED a catodo comune considerata la natura isolante del
contenitore, inoltre è molto facile trovarne nel surplus o
comunque nei mercatini. L'unico svantaggio: la necessità di
avere a disposizione diversi piedini di I/O per pilotare
correttamente i tre display. Infatti ognuno di questi contiene 8
LED che moltiplicato per tre display richiedono 24 piedini che
non abbiamo a disposizione. Non dobbiamo dimenticarci che
dobbiamo riservare 4 piedini per la misura della corrente e della
tensione e per misurare la fase tra le due e un piedino come
ingresso per controllare la pressione del pulsante. Restano 7
piedini per pilotare 24 LED! Non resta che appoggiarsi ad un
integrato esterno e la scelta è caduta su un shift register di
tipo CMOS, il 4094 o l'equivalente TTL 74HCT4094. Rimandiamo la
descrizione dell’integrato nell’apposito riquadro.
Il 4094 (o 74HCT4094) pilota tutti gli anodi dei display
che risultano collegati tra loro e alimentati uno per volta
attraverso i transistor Q21, Q22 e Q23 usati come interruttori
elettronici. L’accensione sequenziale dei display avviene
talmente velocemente da apparire accesi contemporaneamente. In
tale fenomeno, sfruttando la persistenza ottica, i display sono
accesi uno per volta tanto velocemente da sembrare alimentati
contemporaneamente. Questo "trucco" è molto usato
perché a fronte di una minore intensità luminosa dei LED,
permette una semplificazione considerevole del circuito e
dell'alimentatore (in pratica è sempre acceso un display solo
riducendo i consumi). Il quarto transistor (Q24) controlla
un’array di LED molto utili durante la selezione delle varie
grandezze da visualizzare ed è gestito alla stregua di un quarto
display.
Terminiamo lo schema elettrico con l'analisi del pulsante. La scelta del pin 4 del PIC non è casuale, perché internamente è collegato al MCLR (Master CLeaR) cioè al reset Hardware del PIC. In fase di caricamento è necessario NON spuntare questa funzione, permettendo il collegamento interno al PIC come ingresso. Infatti, questo è l'unico pin che può essere configurato unicamente come ingresso ed è l'ideale per testare il pulsante.
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Come avrete notato tutti i componenti trovano posto in
due schede distinte, le cui misure e forma, si adattano a un
contenitore della RETEX, il GIBOX 2. Abbiamo scelto questo
contenitore sia per il costo che per la sua diffusione. Non
possiamo fidarci di proporre un'apparecchiatura tanto
interessante quanto pericolosa senza obbligarvi al montaggio in
un contenitore isolato.
Se optate per i circuiti stampati da noi proposti, vi
consigliamo di scaricarli dalla rivista in dimensioni reali. Per
la costruzione vi indirizziamo all’utilizzo dei fogli blu
che trasferiscono a caldo il disegno sul supporto semplicemente
stampandolo con una laser o fotocopiatrice. Non è un sistema
economicissimo ma per la costruzione di prototipi funziona
benissimo eliminando il tempo di attesa del sistema fotografico e
le incertezze per chi usa il pennarello e/o trasferibili. Se
siete organizzati con il sistema della fotoincisione, tanto
meglio risultando il più preciso e affidabile, anche se più
dispendioso in termini di tempo.
Una volta in possesso dei circuiti stampati, montate
prima di tutto i numerosi ponticelli presenti soprattutto
nell'area di montaggio dei display. Proseguite con le resistenze
e i diodi, gli zoccoli, i display e tutto il resto. Il pulsante
è un modello economico reperibile nei negozi di elettronica.
Sono disponibili tre versioni differenziate tra loro dalle
dimensioni del piolino di pressione. Nel nostro caso è
necessario il modello con il piolino più alto, l’altezza
totale è di 14mm (dalla base del CS).
Inserite gli integrati nei propri zoccoli. Il PIC va
prima programmato con il file “Ana220V8.HEX” che potete
scaricare dal sito della rivista.
Continuate il montaggio con la scheda
dell'alimentazione. In questa trova posto il trasformatore di
alimentazione, che deve necessariamente essere un modello con due
tensioni e lo zero centrale, il ponte raddrizzatore, i
condensatori di filtraggio e i regolatori di tensione. In questa
scheda è presente la morsettiera per i collegamenti nella linea
elettrica e del carico. Deve essere idonea all'utilizzo perciò
scartate modelli troppo piccoli e adatti a tensioni di poche
decine di volt.
La scheda dell'alimentazione va montata nelle apposite
guide del contenitore, mentre la scheda principale va fissata nel
coperchio tramite 4 viti. L'ingombro dei componenti in altezza
rende necessario l'utilizzo di quattro distanziali formati
ciascuno da un dado da 4 MA e una rondella per un’altezza
totale di 5 mm circa. Per non trovare difficoltà durante il
montaggio, è preferibile incollare i distanziali proposti
tramite colla a caldo sul circuito stampato stesso dal lato
componenti.
Prima di fissare il circuito principale al coperchio del
contenitore, è necessario forarlo in modo da permettere la
visualizzazione dei display e dei LED e la fuoriuscita del
piolino del pulsante. Anche in questo caso vi proponiamo una
possibile maschera. Stampate due coppie su supporto autoadesivo,
meglio se per uso fotografico. La prima vi permetterà di forare
il coperchio in maniera semplice e precisa, mentre la seconda va
applicata definitivamente garantendo un’estetica gradevole.
Con un coltellino ben affilato incidete le due diagonali della
finestra del display, e ripiegate i 4 triangoli ottenuti verso
l'interno. La carta autoadesiva coprirà eventuali sbavature
della finestra del display sempre presenti nelle lavorazioni
artigianali. Non forate assolutamente la carta nella zona del
pulsante. Quest'ultimo verrà azionato anche se resta sotto il
supporto adesivo.
Se per qualsiasi motivo utilizzate come SHUNT una
resistenza autocostruita, vi ricordiamo che la bobina ottenuta va
montata perpendicolare allo stampato e lontana dal trasformatore
di alimentazione, pena distorsione del segnale della corrente con
conseguente errore di visualizzazione ed errato cosf.
Prima del montaggio definitivo nel contenitore, è
necessaria la taratura della scheda principale.
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Vorremo prima di tutto focalizzare la vostra attenzione
sulla pericolosità della corrente e sul fatto che la vita è
preziosa ed è assurdo perderla durante un esperimento hobbistico
o montando una scheda. Soprattutto è l'unica che abbiamo a
disposizione, nel caso di errori, non ci sono appelli.
Fate molta attenzione durante la taratura dello
strumento. Usate tutte le precauzioni del caso, se possibile
fattevi assistere da una seconda persona che intervenga nel caso
vi succeda un incidente. La prima precauzione è il controllo del
differenziale che sicuramente avrete nella centralina di casa,
effettuate un test prima di iniziare la fase di taratura.
Appurato che il differenziale funzioni e che tolga corrente anche
al vostro laboratorio, procuratevi un paio di guanti isolati e
prestate molta attenzione a ciò che fate. Se prendete i due fili
della corrente uno per mano il differenziale per quanto
efficiente e sensibile (salvavita) non potrà intervenire.
L’attenzione non deve abbandonarvi per tutta la durata della
taratura.
Dunque, una volta montati i due circuiti, alimentate con
5 Volt da alimentatore esterno la scheda principale e se tutto
funziona i display visualizzano 000 e resta acceso il primo LED
che indica la potenza.
Se il display non visualizza nulla, controllate che alla
locazione di memoria 0x3FF del PIC sia presente il dato nella
forma 0x34XX, dove XX rappresenta il valore da inserire nel
registro OSCCAL per la calibrazione dell’oscillatore
interno. Nel caso il micro sia stato cancellato e la locazione
contiene il dato vuoto (0x3FFF), il circuito non potrà
funzionare. In tal caso dovrete inserire manualmente un valore da
0x3400 a 0x34FF (0x3480 è il valore centrale).
Appurato il funzionamento continuiamo la taratura. Ad
ogni pressione del pulsante i LED scorrono dall'alto verso il
basso per ricominciare dal primo in un loop continuo. Al quarto
LED, quello che indica il cosf, non essendoci segnali da
analizzare in ingresso, deve indicare 1.00 cioè cosf = 1.
Staccate i 5 Volt e passate al collaudo della scheda 2.
Collegate un cordoncino con un spina da un capo e
collegatelo ai morsetti 1 e 2 di X1. Infilate la spina in una
presa e controllate con un tester se all'uscita di U2 ci sono +5
Volt e su U3 siano presenti -5 Volt.
Fatto questo togliete la spina dalla presa dei 220V e
collegate le due schede tra loro prestando attenzione allo schema
di figura 17 e ridate corrente tramite la solita spina. Premete
il pulsante per accendere il secondo LED (TENSIONE V),
quello che indica la tensione di rete. Con un tester misurate la
tensione tra i morsetti 1 e 2 di X1 e tarate V2 fino a leggere lo
stesso valore misurato dal tester. Il valore è ammortizzato da
C4 e C5, aspettate qualche istante ogni volta che girate il
cursore del trimmer.
Togliete la spina e collegate un carico tra i morsetti 3
e 4, sempre di X1, tramite un altro cavetto a cui avete collegato
una presa all’estremità libera. Ridate tensione al circuito
e premete il pulsante fino all’accensione del terzo LED (CORRENTE
A). In qualche modo dovete conoscere la corrente assorbita
dal carico magari collegando, in serie al carico, il tester sulla
portata Amper AC adeguata, annotato l'assorbimento, regolare V1
per lo stesso valore. Valgono le stesse considerazioni fatte per
la tensione.
Considerate le informazioni riguardanti il condensatore
C8 riportate nella sezione riservata alla descrizione del cosfi.
Il circuito tarato sarà pronto all'uso solo dopo averlo
sistemato nel suo contenitore completamente isolato.
Come avrete intuito, i campi di applicazione del
dispositivo sono molteplici, provate ad analizzare il consumo di
energia del vostro laboratorio da hobbista o la vostra stanza per
scoprire i consumi di energia elettrica anche con tutto spento.
Il computer, lo stereo, la televisione e quant'altro possediate,
se funziona con un comando a distanza o si accende tramite
pulsante consuma e non poco se gli apparecchi sono datati.
Provate.
All'accensione dello strumento, il display è caricato
con il valore della potenza istantanea (POTENZA KW). Ad
ogni pressione del pulsante la grandezza visualizzata cambia
passando da potenza espressa in x,xx KW alla tensione in Volt,
quindi la corrente in Amper nella forma xx,x A, nel cosf e,
infine, nel consumo in KWh per ricominciare da capo.
Non dovete preoccuparvi delle interruzioni di corrente,
al ritorno dell’energia elettrica il display si posiziona
automaticamente sull’ultimo campo selezionato.
Per non perdere il contenuto del registro dell'energia
nelle eventuali interruzioni di corrente, ad ogni integrazione,
cioè ogni minuto, il registro viene aggiornato e salvato nella
EEPROM del PIC. Nonostante la ditta produtrice del PIC, la
Microchip, garantisca un numero di riscritture molto elevato
nella memoria EEPROM, abbiamo preferito implementare una routine
che utilizza una parte di memoria dinamica allungando di fatto la
vita della EEPROM di venti volte. La visualizzazione dell'energia
prelevata avviene in modo dinamico, per apprezzarne anche i
consumi dei piccoli carichi. La forma iniziale di visualizzazione
sarà x.xx KWh, superati i 9,99 KWh la forma visualizzata diventa
xx,x KWh perdendo in definizione ma dopo i 10 KWh i centesimi di
KWh contano poco. Infine nel caso l'energia superi i 99,9 KWh
sono mostrati unicamente i KWh nella forma xxx KWh.
Al fine di un utilizzo vario per testare e provare
sempre nuove esperienze, il registro dell'energia deve essere
resetabile. Per cancellare il contenuto del registro è
sufficiente premere il pulsante fino alla visualizzazione del
cosfi, ripremete e tenete premuto il pulsante. Il display
lampeggia sul vecchio valore per circa 6 secondi infine mostra
tutti 0 confermando il reset del contatore.
Le fig.12, fig.13, fig.14, fig.15 e fig.16 mostrano i valori rilevati collegando un tostapane da 500 W.
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