¿Cómo medir la potencia de CA usando un microcontrolador?

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Quiero medir la potencia de CA de cualquier dispositivo general como TV, computadora portátil, etc. usando un microcontrolador. Mi MCU es ARM Cortex-M TM4C1233H6PM.

Estoy usando el sensor de corriente ACS712 para medir la corriente alterna y luego uso un optoacoplador para aislarlo de mi MCU. Después de lo cual, se envía al ADC de mi MCU y se mide su valor.

Mi problema es con la medición de voltaje. No tengo acceso a muchos transductores e IC de medición de voltaje en mi área. Aquí está lo que tengo aunque hasta ahora junto con mis preguntas relacionadas con él:

Use un transformador para convertir de 0-220V AC a 0-5V DC y luego aliméntelo al ADC de mi MCU usando otro optoacoplador. Pero mis preguntas son estas:

1) ¿No se medirá mi voltaje, estará en un rango más pequeño (0-5 V CC), mi corriente se medirá en CA y la energía saldrá mal? Además, como mi voltaje ahora se mide en CC, ¿cómo puedo calcular la potencia de CA?

2) ¿Cómo puedo encontrar los cruces por cero y la diferencia de fase (theta) para medir P = VIcos (Theta) en corriente y voltaje?

Sé que mis preguntas pueden parecer un poco largas, pero realmente necesito tu ayuda. Gracias por cualquier ayuda!

    
pregunta Zero_Cool

3 respuestas

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Si desea medir la potencia del dispositivo, necesita digitalizar las señales que representan formas de onda de voltaje y corriente alternas. Debe considerar seriamente el muestreo digital simultáneo de ambas cantidades a una velocidad de muestreo de al menos 1000 veces por segundo para lograr cierto grado de precisión. Multiplique cada par simultáneo y promedie la forma de onda resultante para darle poder.

No debe considerarse que el uso de una cantidad de CC para representar el voltaje tiene ningún mérito. Tratar de calcular los valores de RMS para el voltaje y la corriente y luego tratar de medir la diferencia de fase mediante el cruce por cero es ingenuo, dada la naturaleza armónica de las formas de onda de la corriente en muchos aparatos. No es así como los profesionales miden el poder.

Potencia = voltaje x corriente, ya sea CC o CA, analógica o muestreada digitalmente.

    
respondido por el Andy aka
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Un transformador no convierte CA a CC (el rectificador hace eso). Use un transformador para bajar 230 VCA - > 5 VAC. Agregue un divisor de voltaje (por ejemplo, 47k + 47k) a través del devanado secundario del transformador. Conecte un extremo del divisor a la conexión a tierra MCU y el centro del divisor a su pin ADC (su MCU probablemente solo puede medir hasta 3,3V). En esta combinación, verá su 230VAC como 2,5VAC referenciado a tierra MCU. Puedes medir eso fácilmente con ADC. Cuando utiliza un transformador no necesita otro optoacoplador.

simular este circuito : esquema creado usando CircuitLab

Tenga en cuenta que la mayoría de los optoacopladores no son lineales, por lo tanto, si desea medir el voltaje que sale de su sensor actual, debe elegir un optoacoplador lineal o mapear la característica y la no linealidad correcta en el software.

Calcular la potencia exacta y el factor de potencia a partir del voltaje y la corriente es otro tema.

    
respondido por el filo
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la respuesta de filo no funcionará si su ADC no puede medir voltajes negativos. Podría usar un transformador o divisor de voltaje, luego usar un indicador de operación para agregar un valor de CC.

Para calcular la potencia de CA, solo necesitas encontrar un factor (constante) para no tener problemas.

Para encontrar cero cruces puedes usar umbrales.

    
respondido por el Tomás Arturo Herrera Castro

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