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簡易パワーメーターの製作

 久しぶりに電子工作の記事です。今回は家庭内の省エネを目指し、消費電力を測定するパワーメーターを作ったので、その内容をご紹介します。ま、パワーメータは3000円くらいから売っているので、買った方が手っ取り早いのですが、作る過程を楽しむということで、、

 正確な電力を知るには電圧と電流の瞬時値を掛け算して平均化する必要があります。電流は何とかなるにしても、電圧は直接接続して測るしか無いわけです。しかし、AC電源ラインに接続する回路は、使う部品に充分注意して、構造もしっかりと作らないと大変危険です。

 ということで、電圧測定は無しで力率も無視。電流をカレントトランスで検出して、アナログメーターで表示する回路で行くことにします。

▼製作中のカレントトランス
カレントトランス二次側巻線
 ちょっと大き目の分割型トロイダルコアに細いポリウレタン線(たぶん0.16mmくらい)を1800回巻きました。これが二次側になります、ちなみに抵抗値は48Ωになりました。このコアは部品箱から出てきたもので、何に使うものだったか覚えていません。エアコン用だったような気もしますが、とにかく、電話機などに添付されているものよりはかなり大型です。
 実は、最初は電話線用のトロイダルコアで作ったのですが、思うように感度が上がりませんでした。

▼一時側の線を通してカレントトランス完成
カレントトランス完成
 AC電源の延長コード(50cm、これも100円ショップ)の中間で線を分け、電流が同一方向になるようコアに通します。私の例では合計10回通すことができました。これで、結合度を無視すると、変流比は10:1800 = 1:180になるはずです。

▼回路図
回路図
 整流回路はいろいろ検討したのですが、いちばんシンプルな半波整流にしました。コンデンサはダイオードの保護用に入れたものですが、この値で充分かは良く判らないです。

 ここをダイオードブリッジにすると、両波整流になって具合がいいのですが、ダイオードを2回通ることになるので電圧のロスが大きくなってしまいます。なにしろこのメータ、内部抵抗と感度から計算すると判りますが、フルスケール振らせるのに0.3Vも必要なので電圧のロスは極力避ける必要があります。

 また、整流回路というと出力側に大容量のコンデンサを入れたくなります。しかしこうすると、ピーク検出動作になってしまい、正弦波の場合は問題ないですが、スイッチング波形の場合は実態より大きな値が表示されてしまいます。あと、同じ理由で倍電圧整流回路も使えないと判断しました。

 メータは100円ショップの電池チェッカー(正確にはダイソーで200円)から取り出したラジケーターです。ちなみに、前の記事の電流計とは違う物です。

▼全体をタッパーに入れる
ケースに組み込み
 この容器ももちろん100円ショップで調達(笑)、3個で100円です。電流トランスが中で動かないように、タイラップで固定します。

▼完成
完成
 とりあえず、普通に取り扱える状態になりました。

▼メータまわり
メータ
 工作の精度が低いので、この写真を出すのは恥ずかしいです。メータの両側の黒い物はタイラップで、これで裏からメータを持ち上げるようにして固定しています。

 いろいろな負荷をつないで、メータの振れを測っておいてから目盛り板を作りました。手順としては、元の目盛り板の写真を撮っておき、パワーポイントでその上に目盛りを重ね書きし、最後に画像処理ソフト(IrfanView)で寸法指定で印刷という方法で行いました。写真用の光沢紙に印刷すると格好良いのでしょうが、今回はそこまではやりませんでした。

 この写真でわかるように10W以下は極端に感度が悪くなっています。ダイオード(SBD)のVf分のロスが原因なのですが、オペアンプでも使わないかぎりどうにもなりません。アナログメータに100μAクラスの物を使えばもっと下まで測れるはずですが、それでも苦しそうです。

 今回作った簡易パワーメーターは、私が出来る範囲でできるだけ高感度に作ったつもりです。しかし、残念ながら、待機時電力のような5W以下の測定はできませんでした。今度はオペアンプを使って再挑戦したいと思います。

 感度は低いですが、実際に使ってみると、これで結構面白いです。特にバッテリーの充電器の場合、スタート時にちょんちょんと電流を流して電池の状態を調べているような物とか、途中でふらふらと電流が揺れる物とかいろいろあります。こんな挙動はデジタル表示のメータだと判らないでしょうね。
 あと、扇風機のくせに待機時に10Wも電力を消費するという、お行儀の悪いやつが発見できたりしています。
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ジャンル : 趣味・実用

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ふむふむ...勉強になります。
大学で電気科を卒業してますが、こういった応用的なものは一切学ばなかったので、とても勉強になっております。
電子回路のオススメの本等はありますか?ちなみにレベル的には、今回のコンデンサの使い方がまったく分からないレベルです。

こんぶさん、今晩は

オススメの本ですかー、
個人的にはCQ出版から出ている月刊誌のトランジスタ技術が一番のオススメです。でもこれ、初心者にはちょっと難しすぎかもしれません。
あと、Webにはいろいろな情報がありますが、信頼できる情報サイトとしては、「気の迷い」さんのとこがお勧めです。
http://www.kansai-event.com/kinomayoi/
こちらはすごい実力の方が運営されていると思いますが、書かれている記事は初心者向けになっています。

らじぺんさん こんにちわ

トランジスタ技術は確かに難しすぎますね;;
技術力があがりしだい読んでみるとします。

リンクも貼っていただいてありがとうございました。
僕もアイデア工作でいろいろ作ってみたらブログを作ってみようと思います!

こんぶさん、今晩は

トラ技には初心者用の記事もあるのでそういうのから勉強するのも手です。そういう私も全部の記事が完全に理解できているわけではないです。汗;

ブログ出来たら教えてくださいね、すぐに見に行きます。
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