construction de wattmètre

[jason-bourne]

salut , j'ai un projet sur la concéption d'une machine qui détècte la puissance élèctrique (wattmètre) donc la concéption des circuits qui calculent la relation (p=u*i*cos(phi)) le courant et la tension sont sinusoidaux donc il me faut une diode redresseuse, un comparateur et ensuite un compteur qui compte le déphasage , j'ai besoin d'aide ou biens des liens utiles sur ça SVP

[behemerre]

Salut,

Avec un µC c'est plus rapide, plus simple et plus clair, d'autant que je me souvient d'avoir lu sur une revue d'électronique le schèma de se que tu veux, mais utilisant un µC

Le seul problème est qu'il te faut posséder un programmateur, connaitre l'assembleur (pour changer le programme en fonction de tes besoins)

a+

[PA5CAL]

Bonjour

Il est possible de construire assez simplement un wattmètre, seulement à l'aide d'un multiplicateur à transistors et d'un filtre passe-bas. On reste dans le domaine de l'électronique, et on n'a pas besoin d'informatique.


Pour des tensions et des courants assez élevés (mesure sur le secteur 230V), on peut même réaliser directement le multiplicateur avec des optocoupleurs symétriques.

Voici le schéma de principe. En posant les équations du montage, tu pourras trouver facilement les valeurs des composants qui te conviennent en fonction des caractéristiques à réaliser.

[PA5CAL]

Pour obtenir de bons résultats, il est préférable d'utiliser un quadruple octocoupleur. Le fait que les quatre dispositifs soient sur la même puce permet d'avoir des caractéristiques électriques très proches, et de garantir une bonne symétrie dans le fonctionnement du multiplicateur.

[jiherve]

bonsoir
Pascal voila de la belle électronique analogique!
JR

[Toufinet]

Citation:

Posté par jiherve

bonsoir
Pascal voila de la belle électronique analogique!
JR

C'est clair !!
Je n'ai rien contre les µC, mais je trouve ça tellement simple avec les µC, qu'un montage totalement analogique est selon moi bien plus intéressant !

[behemerre]

Salut,

Citation:

Posté par Toufinet

C'est clair !!
Je n'ai rien contre les µC, mais je trouve ça tellement simple avec les µC, qu'un montage totalement analogique est selon moi bien plus intéressant !

Sauf qu'avec un µC, tu peux être plus ... fantaisiste !
Ajouter une fonction mémoire, affichage sur LCD, moyenne des cosommations sur une durée ...etc

Mais bon, c'est selon les préférences !

a+

[PA5CAL]

Citation:

Posté par behemerre

Salut,

Sauf qu'avec un µC, tu peux être plus ... fantaisiste !
Ajouter une fonction mémoire, affichage sur LCD, moyenne des cosommations sur une durée ...etc

Mais bon, c'est selon les préférences !

a+

Tu peux aussi sortir des chronogrammes sur écran couleur à la façon d'un oscilloscope, imprimer les résultats, les archiver, les transmettre sur un bus domotique ou sur Internet... Bref beaucoup de choses qui s'éloignent de la fonction principale qui nous intéresse: la mesure de puissance.

Ce qui est intéressant dans un µC, c'est que pour un budget maintenant relativement abordable, on y trouve un CAN et de quoi faire une multiplication et une intégration/sommation. Il faut lui adjoindre un afficheur ou tout autre organe de sortie. Sinon le reste est hors sujet, ou aurait plutôt sa place sur le forum "informatique".

Ceci dit, si tu as le schéma d'un circuit à µC et du code à proposer pour réaliser un wattmètre, n'hésite pas. Les solutions retenues pour la mesure de courant, le filtrage passe-bas et le multiplexage entre les deux canaux analogiques seraient intéressants à découvrir...

[freepicbasic]

Salut
Quelques questions pour PA5CAL.

Les diodes nécessitent 20ma environ ...
La résistance sur 220V (efficace) consommera pas loin de 5W en permanence ?

220V est un tension efficace !
en fait 616V en crête à crête.
Qui risque d'endommager les LEDs si l'on taille mal R , quel valeur de R propose tu ?


Quel serait la référence d'un tel composant opto avec 2 leds en tête bêche ?

Peut on mettre un pont de diode puis un 4n25 standard ?

Quel est la valeur du shunt ?
0.1 ohm ?

Comment étalonner ?

[jason-bourne]

le probleme c'est que mon encadrant me laisse pas faire une méthode quelconque , il m'as coincé sur ces étapes : une diode redresseuse pour se debarasser de la partie négative et un comparateur pour numériser le signal , et un réseau séquenciel qui commande le compteur pour calculer le déphasage entre le courant et la tension , bein la je me suis coincé au graphe pour faire le réseau séquentiel , le déphasage peut etre négatif si le courant prend la valeur 1 avant la tension , et il peut etre nul si ils prennent la meme valeur en meme temps, et ile est positif si la tension prend la valeur 1 la premiere

[PA5CAL]

Citation:

Posté par freepicbasic

Les diodes nécessitent 20ma environ ...
La résistance sur 220V (efficace) consommera pas loin de 5W en permanence ?

220V est un tension efficace !
en fait 616V en crête à crête.
Qui risque d'endommager les LEDs si l'on taille mal R , quel valeur de R propose tu ?

Pour ce type de montage, on doit rester dans la zone de fonctionnement purement exponentielle des optocoupleurs (ou "linéaire", selon le point de vue où l'on se place). Le courant dans les diodes émettrices est donc très inférieur à 20mA. On travaille généralement à moins de 1mA_eff (typiquement 0,3mA_eff, ce qui correspondrait à une résistance comprise entre 220k et 820k, et pouvant supporter 1/4W seulement.

Citation:

Posté par freepicbasic

Quel serait la référence d'un tel composant opto avec 2 leds en tête bêche ?

Pour les LED, il s'agit de deux photo-émetteurs indépendants montés tête bêche. On peut par exemple prendre un PS2501-4, qui contient quatre optocoupleurs indépendants sur la même puce.

Citation:

Posté par freepicbasic

Peut on mettre un pont de diode puis un 4n25 standard ?

Non. On ne doit pas redresser le courant ou la tension avant de multiplier.

Ce qu'on cherche à faire, c'est l'intégration du produit de U par I, mais en valeurs algébriques. Même si l'on peut se contenter de la valeur absolue de la puissance transmise, il se peut que U et I prennent par moment des signes opposés (déphasage ou présence de pics). La prise en compte de la seule valeur absolue de U et I fausserait le résultat.

Citation:

Posté par freepicbasic

Quel est la valeur du shunt ?
0.1 ohm ?

C'est généralement 10 à 100 fois moins (0,001 à 0,01). Mais dans l'absolu, ça dépend du courant à mesurer et des valeurs des composants utilisés dans le montage.

Citation:

Posté par freepicbasic

Comment étalonner ?

En présence de tension et en l'absence de courant, on commence par régler la symétrie du pont multiplicateur (à l'aide du potentiomètre qui figure sur le schéma).

Ensuite, un branche une charge résistive de puissance (un radiateur électrique par exemple), et on mesure précisément le courant et la tension résultante avec un ampèremètre et un voltmètre pour connaître la puissance consommée. On modifie ensuite le gain du montage jusqu'à obtenir la bonne valeur affichée. Pour ce faire, on peut ajuster la valeur de la résistance placée côté secteur qui alimente les émetteurs des optocoupleurs. On peut également le faire plus en aval, par exemple en ajustant un pont diviseur placé en sortie de montage, avant le voltmètre (ou l'organe destiné à récupérer la mesure).

[PA5CAL]

Citation:

Posté par jason-bourne

le probleme c'est que mon encadrant me laisse pas faire une méthode quelconque , il m'as coincé sur ces étapes : une diode redresseuse pour se debarasser de la partie négative et un comparateur pour numériser le signal , et un réseau séquenciel qui commande le compteur pour calculer le déphasage entre le courant et la tension , bein la je me suis coincé au graphe pour faire le réseau séquentiel , le déphasage peut etre négatif si le courant prend la valeur 1 avant la tension , et il peut etre nul si ils prennent la meme valeur en meme temps, et ile est positif si la tension prend la valeur 1 la premiere

Bon, lè il ne s'agit que de mesurer le temps entre deux impulsions. Ce n'est pas excessivement compliqué, mais il y a beaucoup de solutions possibles.

Ton encadrant t'a-t-il indiqué le genre de type de technologie à employer ?

Ton déphasage doit-il être présenté sous une forme analogique (une tension) ou numérique (mot binaire) ?

Dois-tu (ou peux-tu) employer un microcontrôleur, ou des circuits numériques standards ? De type CMOS, HCMOS, TTL, autres... ?

[azertylr]

Bonjour,
Voici un wattmètre (et plus encore) à µC pour le 220V.
http://azertylr.free.fr/fichiers/Ana...20part%201.pdf
http://azertylr.free.fr/fichiers/Ana...20part%202.pdf

Tiré d'un Electronique magazine.

[freepicbasic]

Comme ça .
Je pense que tu n'as pas compris ce que disais.
Je vois pas la différence avec ton schéma...
C'est plus fiable que 2 diodes différentes avec montage "en l'air".



Au sujet de l'étalonnage;
C'est linéaire ?
P = R I I
on mesure le courant la ?

[PA5CAL]

Citation:

Posté par freepicbasic

Comme ça .
Je pense que tu n'as pas compris ce que disais.

Oui effectivement je n'avais pas compris. Dans le principe, ce que tu proposes peut marcher.
(un bémol: le pont de gauche est à l'envers par rapport à l'opto)

Citation:

Je vois pas la différence avec ton schéma...

La différence essentielle, c'est qu'on rajoute à la tension directe du photoémetteur les tensions directes des deux diodes conductrices du pont. Ça a pour conséquence de tripler l'erreur de mesure de la tension (car on doit faire une approximation en disant que cette dernière est proportionnelle au courant qui traverse le photoémetteur).

Citation:

C'est plus fiable que 2 diodes différentes avec montage "en l'air".

Pas sûr. Avec des ponts redresseurs, on introduit une erreur liée à la différence de caractéristiques entre les diodes des deux demi-ponts. En essayant de réduire l'erreur de symétrie par ce biais, on risque au contraire de l'augmenter.
nb: je ne vois pas où il y a un montage "en l'air"

Citation:

Au sujet de l'étalonnage;
C'est linéaire ?
P = R I I
on mesure le courant la ?

Pour le coup, c'est plutôt la formule P=U²/R qu'il faut utiliser:

Le courant est mesuré au travers de la différence des tensions aux bornes des photoémetteurs situés de part et d'autre du shunt. Le courant qui traverse les photoémetteurs sert à mesurer la tension.
(Oui, je sais, ça fait drôle. On mesure la tension au travers d'un courant, et le courant au travers d'une tension...!)


Je rentre dans le détail du calcul. On réalise le produit P=U.I de la manière suivante:

La chute de tension aux bornes du shunt crée une dissymétrie de tension entre les photoémetteurs. Cette dissymétrie se répercute au niveau de la répartition des courants entre les deux photoémetteurs. On a:

U/R # i1+i2 ^*
I.r_shunt = u2-u1
i1 = Is.(e^(u1/(KT/q))-1)
i2 = Is.(e^(u2/(KT/q))-1)

soit

U/R # Is.e^{((u1+u2)/(2KT/q)) *}
i1 # (U/R).(1-I.r_shunt/(2KT/q)) ^*
i2 # (U/R).(1+I.r_shunt/(2KT/q)) ^*

^*: en première approximation

Du côté des photorécepteurs, on fait la différence des courants transmis:

Iout = A.i2-A.i1 = A.(i2-i1)

ce qui donne:

Iout = A.(U/R).I.r_shunt/(KT/q)

(le gain A dépend du coefficient de transmission des optos et de la valeur des résistances du soustracteur)

Le courant Iout qu'on récupère juste avant l'entrée de l'AOP est donc proportionnel à U.I.(r_shunt/R).

On voit ainsi l'influence de l'ajustage de R sur la mesure de P=U.I

[freepicbasic]

Citation:

(un bémol: le pont de gauche est à l'envers par rapport à l'opto)

OUPS !

[RISC]

Bonjour,

Il existe des chips dédiés et bien intégrés pour faire de la mesure de puissance :

http://www.microchip.com/stellent/id...pnote=en024058

a+

[chatelot16]

il n'est pas inutile de reprendre le sujet a zero car il y a trop d'anerie qui traine sur ce sujet

mesurer I mesurer U mesurer la phase et calculer P = U I cosPHI avec un microcontroleur : ca ne vaut rien : c'est bon uniquement quand le courant est sinusoidal

par example le cas le plus courant : il y a des diode de redressement qui ne consomme que des petites pointe au sommet de la sinusoide de tension P = Ucrete x Imoyen : donc avec un voltmetre et un amperemetre qui mesure la valeur moyenne est affiche un valeur efficace calculé pour une sinusoide : P = racine2 U I

conclusion la seule mesure valable se fait avec un vrai multiplieur qui calcule U I en temp reel : le resultat peut etre filtré et affiché

je ne pense pas qu'un pic soit capable de faire la multiplication en temp reel car microschip mais dans ces notes d'application un wattmetre avec un pic et un circuit integré special pour faire la multiplication

il faut que je la retrouve

les bon vieux compteur electromecanique de l'edf realisent avec leurs bobinage une multiplication assez efficace de U I : il est dommage de faire des truc electronique moins bon