6 в 1 многофункциональный цифровой панельный счетчик электроэнергии на 20A (P06S-20) и компактный ваттметр на его основе.

Приветствую всех муськовчан! Решил поделиться с вами изготовлением компактного ваттметра на базе многофункционального измерителя P06S-20. Всем, кому интересно – добро пожаловать под кат.

Раньше пользовался аналогичным девайсом — PZEM-021, тоже на 20А, который меня, в общем-то, устраивал. Даже коробочку к нему на 3D-принтере распечатал, но обзор на него не писал, ибо итак их здесь несколько раз обозревали (но если кому интересно посмотреть, то можете глянуть в этом комменте).
И когда увидел, что вышел аналогичный прибор, но в который добавили коэффициент мощности PF (и зачем-то ещё частоту) — решил обновить себе ваттметр, ну, и заодно уже, и обзор написать.
Прибыл прибор в такой коробке:

вид сбоку:

Сам прибор:

вид снизу:

Внутри ещё была инструкция на китайском и английском.


Ну, нас из этого будет, в основном, интересовать диаграмма подключения, приведу её отдельно:

Видно, что вход подключается к выводам 3 и 4, а выход, т.е. нагрузка – к выводам 1и 4.
Ну и инструкция по одной единственной кнопке:
1. Нажмите кнопку, чтобы включить или выключить подсветку.
2. Удерживайте кнопку в течение 3 секунд, чтобы выставить порог сигнализации мощности.
2.1. вы попадете на страницу настройки сигнализации мощности (заводская по умолчанию установлена на 4.4 кВт).
2.2. Начнет моргать 1я цифра (т.е. самого высокого разряда); однократное нажатие добавит 1 (т.е. станет 14.4 кВт и т.д.); удерживайте кнопку в течение 2 секунд для перемещения на следующую цифру (разряд); максимальное значение, которое можно установить, составляет 99.9 кВт.
2.3. Если не нажимать кнопку в течение 5 секунд, произойдет выход из настроек с сохранением текущих данных.
3. Удерживайте кнопку в течение 5 секунд — система выполнит сброс в дефолтные настройки: очистится счетчик электроэнергии, и сигнализация мощности сбросится до заводской установки.

При превышении порога сигнализации мощности – прибор начинает моргать подсветкой, независимо от того, была она включена или нет.

Описание

Технические характеристики:
Модель: P06S-20
Имя: 6 in 1 LCD Panel AC Power Meter
Диапазон измерения частоты: 50~60Гц
Диапазон измерения мощности: 0.01W~5000W
Диапазон измерения электроэнергии (5 цифр): 0.01 кВт·ч~99999кВт·ч
Диапазон измерения тока: 0.01~20A
Коэффициент мощности: диапазон: 0 ~1PF, Формат отображения: PF0.00 ~ 1.00
Номинальная мощность: 4400W
Макс. мощность: 5000W
Энергопотребление: < 1W
Разрешение: 1 В, 0.01A, 0.01 Вт, 0.01кВт·ч
Макс. ток: 20A
Рабочее напряжение: 110V~250Vac
Погрешность напряжения: ±1%
Погрешность тока: ±2%
Погрешность мощности: ±2%
Стандарт исполнения: JB/T9282-1999
Размер: Около. 8.5x4.7x2.8 см / 3.35x1.85x1.1 дюйм
Размер панели: Около. 5.45x9cm / 2.15x3.54 дюймов
Вес: 79g

Немного внутреннего мира:

Основной микроконтроллер затёрт, но вроде другие источники говорят, что там процессор ARM T5 архитектуры:

Зато хорошо виден TM1621 – это 32x4 LCD драйвер, управляющий 128 элементным (32х4) индикатором от Titan Micro Electronics, даташит на китайском (похоже аналог HT1621). В этом ваттметре присутствует энергонезависимая память, в которой сохраняются данные о количестве потребленных кВт·ч и включена или выключена подсветка. Шунт состоит из 2х резисторов R010 по 0.01 Ом, распаянных параллельно. При 20А на них будет выделяться 2Вт, что для таких резисторов должно быть штатной нагрузкой.
По сравнению с PZEM-021 этот прибор, помимо дополнительных данных в виде коэффициента мощности PF и частоты, ещё и точнее (по крайней мере, отображает) — мощность измеряет до сотых ватта, и диапазон измерения электроэнергии увеличили в 10 раз – до 99999кВт·ч. И это за те же деньги!
С таким прибором довольно удобно спорить с китайцами.
Вот, к примеру, это мне прислали якобы 10Вт драйвер

А это якобы лампочка на 36 Вт:

Как видно, у этих примеров и коэффициент мощности был не очень хорош.
А вот пример тестирования честной 5Вт светодиодной лампочки:

Тут и коэффициент мощности был неплох.
Но, в таком виде прибор не очень удобно использовать, поэтому было решено его поместить тоже в аналогичную коробочку. Но т.к. все его размеры несколько отличаются от PZEM-021, то и коробочку пришлось несколько перерисовать. Раньше я печатал коробочку с вилкой единым целым – получалось не очень: вилка получалась немного деформированной, да и все равно легко отламывалась, когда я отрывал поддержки, да и очень много пластика уходило на сами поддержки. В этот раз я решил печать из 2х частей, и потом их склеивать. Получилось лучше:

вид снизу:

Использовал ABS пластик.
В качестве запчастей для вилки, я раньше брал такой китайский переходник:

Их часто попутно присылают с электротоварами из китайских магазинов. Но сейчас они у меня кончились, и я взял то, что было в наличии – отрезанная белая евровилка:

срезав с неё резину, получил такой остов:

Ну а т.к. пластмасса на ней тоже была не очень нужна, то избавился и от неё: В итоге получил пару таких штырьков:

Штатные провода мне показались слабоваты для 20А, хотя вилка вроде как 16 амперная, и я усилил их, параллельно допаяв многожильный медный провод, диаметром примерно 2мм:

Тонкие провода потом откусил.
А для розетки взял такие ламели от наших советских розеток:

Они хороши тем, что достаточно хорошо пружинят, и даже после втыкания толстых евровилок, обеспечивают неплохой контакт и с тонкими обычными вилками — не все розетки могут таким похвастаться.
Ну и начинаем все это размещать внутри коробки, согласно диаграмме подключения:

Ну и чтобы ничего случайно не коротнуло – заизолировал ламели чёрной изолентой, а провода с вилкой – черной термоусадкой.

Дальше вщёлкнул прибор в коробочку, вклеил штыри от вилки в пластиковую вилку, и приклеил саму вилку к коробочке. В качестве клея мне понравился ABS пластик, растворенный в ацетоне до густоты сметаны – очень хорошо клеит. Обычно использую пластик от поддержек.
В общем, получилось такое законченное устройство:



Работает хорошо. Тест 1.8 кВт чайника:

Тест 60Вт паяльника:

Серьёзную нагрузку в 15А перенёс довольно легко — не заметил, чтоб что-то нагрелось, и уж, тем-более — поплавилось:

Ссылка на 3D модель коробочки на thingiverse.

P.S. товарищи из Peacefair тоже наделали аналогичных приборчиков с коэффициентом мощности PF и частотой: PZEM-018 и PZEM-020 (есть ещё PZEM-022 на 100А, но это уже как аналог P06S-100).

Распределение значений по экрану в плане дизайна выглядит аккуратнее (у P06S, из-за того, что нужно разместить 5 цифр электроэнергии, их пришлось сдвинуть сильно вправо, а за ней и частота поехала), ну и, возможно, «инверсный» экран кому-то больше по душе. Но, особых преимуществ PZEM-020 по сравнению с P06S-20 я не вижу, разве что ток до тысячной ампера измеряет, а так те же самые величины, только в другом порядке представлены, ну и размер цифр меньше — т.к. все величины подписаны. А так ток ограничен 10А — что довольно мало — едва-едва чайник потянет. А PZEM-018 — так этот вообще только на 5А — это уже совсем несерьезно. А вот мощность и P06S-20 и 5 амперный PZEM-018 измеряют с точностью до сотой ватта — так что точность у них одинаковая. Ну и новые PZEM, в среднем, на пару-тройку баксов дороже.

Upd. Тут пользователь sergey58 в комментариях изложил свой опыт по ремонту этого ваттметра. Думаю, что этот опыт может оказаться весьма ценным. Поэтому, для удобства (чтобы не выискивать это в комментариях) и, с его любезного согласия, я выкладываю это описание в топик:
Сначала ваттметр стал включаться через раз. Потом совсем перестал включаться. Нашел видео как отремонтировать.

Но в нем причину не установили и использовали костыли. При анализе схемы выяснилось, что питание прибора выполнено через гасящий конденсатор 1 мкФ. После выпрямления идет стабилитрон на 9 вольт через два последовательных сопротивления по 100 Ом. Это напряжение используется для подсветки. Дальше стабилизатор на 3,3 В. С него через сопротивление 33 Ома питается вся схема. Когда прибор не может запуститься, он потребляет 20 мА. На этом сопротивлении напряжение проседает до 2,7 В. Контроллер с ним не запускается. Возможно какой-то конденсатор в обвязке дает утечку. Если закоротить это сопротивление на мгновение, то контроллер запускается и потребление сразу падает до 6 мА. Напряжение после сопротивления становится 3,1 вольта. Дальше прибор работает нормально до следующего включения. Если закоротить это сопротивление до включения, тогда при включении напряжение на стабилитроне падает до 2 вольт и прибор совсем не включается. Все напряжение падает на двух сопротивлениях по 100 Ом до стабилитрона. Выход был найден. Параллельно сопротивлению 33 Ома подпаял дополнительно сопротивление 15 Ом. Между входом до гасящих сопротивлений и стабилитроном на 9 В поставил стабилизатор 78L05 на 5 вольт. Причем выход стабилизатора на стабилитрон подключил через диод. Теперь при включении прибора эти 5 вольт подаются на стабилизатор 3,3 В. Контроллер стартует. Потребление падает до 6 мА. Напряжение на стабилитроне поднимается до 9 вольт. Схема питания переходит в штатный режим. Диод защищает стабилизатор на 5 вольт от обратного напряжения 9 вольт на выход этого стабилизатора. Дальше стабилизатор 78L05 в работе не участвует. Он нужен только для запуска контроллера в момент включения. Получилась самая простая доработка. Припаивал входящий вывод к сопротивлению. Средний вывод к стабилитрону. Выходящий вывод через диод к стабилитрону. (Катод диода — тот что с черточкой — к стабилитрону). Дополнительное сопротивление СМД 15 Ом припаял прямо на сопротивление 33 Ома.