Handmades

Nesses tempos de conta de energia alta e necessidade de se fazer economia, eu e o Eduardo compramos esta semana, um aparelho muito útil para se ter em casa ou na oficina: um wattímetro digital.

(https://preview.ibb.co/kiphmz/20181005_182659.jpg)

Se você quiser descobrir a potência consumida por um aparelho: seu amplificador, geladeira, máquina de lavar, ferro de passar roupa, televisão, etc   esse medidor é bem legal, pois você encaixa na tomada e conecta o aparelho a ser medido na tomada universal na frente. A alimentação dele é da própria rede (sem pilhas) e  mede a potência real (em watts), a corrente consumida (em ampéres ou mA eficazes), a tensão da rede (em volts eficazes), a frequência da rede, o tempo decorrido de consumo, o consumo em kWh, o equivalente em kg de CO2, e o fator de potência do aparelho medido.
A potência máxima que ele suporta é 2200W (10A em 220V) e 1200W (10A em 120V).  
Existem outros modelos no mercado, com capacidade maior, mas esse é bem baratinho (pagamos R$ 40,00 mais o adaptador do plug).  Vale a pena ter um desses.
Fica a dica pra descobrir os vilões da conta de luz.

Esqueci: tem um monte de vendedor no Mercado Livre  (basta procurar por wattimetro).

Muito bom

E o que achou da precisão dele, especialmente o fator de potência? Parece verídico?

Da última vez que eu procurei um multímetro true rms era mais de 200 pila. Se esse aparelho consegue fazer essas medidas então é um excelente negócio.

Na verdade eu não tenho como comparar se a medição do fator de potência está acurada ou não (porque ele é o único medidor de fator de potência que eu tenho atualmente). Eu medi uma lâmpada de led de 6W, e corrigindo a tensão vezes a corrente medida (potência aparente), com o fator de potência informado pelo medidor, deu 6,2W, que é bem perto do informado pelo fabricante.  

Acontece que o fator de potência da lâmpada não é aquele cosseno phi clássico causado pela defasagem entre a tensão e corrente, mas um composto disso e de distorção por carga não linear da lâmpada. O medidor provavelmente tem um microcontrolador que faz amostragens do consumo e calcula o valor do fator de potência.  

Mesmo com um multímetro true rms não tem como medir o fator de potência, apenas vai medir o valor eficaz de sinal não senoidal.

Confesso que não confio muito na precisão desses Wattímetros baratos.
Tenho um Wattimetro Kill a Watt que me custou cerca de 180 Reais há vários anos atrás e ele me dá uma precisão de consumo bem razoável.

Quanto aos baratos, desses que se encontram no ML, tipo por 49 Reais, eles tem um problema, que eu sabia na época, mas, não me lembro mais...

Esse wattímetro suportaria medir a potência de um refrigerador ou freezer?

Dependendo das condições, a corrente de partida do motor desses aparelhos é maior que 10A. Principalmente em 127V.

 :)

Em medições de pouca potência, esse que comprei não mede a corrente (menos de 30mA fica errático), embora o valor da potência seja medido. Liguei um resistor de fio de 10k 50W nos 120Vac e mediu 1,44W  certinho, mas deu zero de corrente (devia medir 12mA). O fator de potência nesse caso deu 1.0000.

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Acho que suporta sim. Por pouco tempo ele só não vai fazer a medição, mas quando entrar em regime normal, ele faz as medições.  Eu liguei na máquina de lavar roupa, e não teve problema, onde o motor é muito mais potente.

Sim, exatamente por isso eu tava curioso. Medir o fator de potência de carga não linear é um recurso bem sofisticado.

Eu falei em multímetro só como referência de equipamento, apesar de um ou outro ter essa opção. Hoje em dia qualquer microcontrolador comprado em padaria tem adc de pelo menos 10Ks/s, mas não sei bem porquê muitos multímetros usam circuitaria analógica simplória pra fazer as medidas, com um retificador e filtro pra pegar a tensão de pico e um parente do 7106 pra pôr a medida na tela. Se esse não for assim seria um brinquedo bacana.

Se tiver um osciloscópio de 2 canais que salve as medidas dá pra usar como um excelente medidor de fator de potência.

Hoje em dia existem integrados super especializados para multímetros true rms.  Esse aqui é o usado nos multímetros ANENG e RICHMETERS que apareceram recentemente:

(https://preview.ibb.co/cmjqrz/dtm660.jpg)

(https://preview.ibb.co/f1pRye/dtm660block.jpg)
Esse ci tem tudo dentro, inclusive o microcontrolador com DSP.

Pode ver nesse site (de um cara muito curioso e que desmonta tudo   :D ) que praticamente o ci faz tudo.

http://www.pakequis.com.br/search/label/mult%C3%ADmetro

E claro tem multímetro desmontado com o ICL7106 dentro.

Bela referência, você deve estar certo. Então na sua opinião o medidor usa um ci dedicado com amostragem elevada e que realmente integra as grandezas?

Por curiosidade, eu abri o wattímetro pra ver o que tem dentro. Pra variar tem um ci de 80 pinos de código ATT7037BU da empresa Hi Trends (de Shangai - China - pra variar).
Busquei e encontrei a datasheet do ci. Pra variar, está quase tudo escrito em chinês, mas deu pra descobrir algumas coisas interessantes. O ci é o que chamam de SoC (System on Chip), onde tem um monte de periféricos integrados a um núcleo baseado no microcontrolador 8051. Além dos periféricos normais de um microcontrolador, este possui uma Energy Meter Unit, com conversores AD de 16 bits e um engine DSP para fazer os cálculos e armazenar em vários registradores (24 bits) dedicados a vários dados como tensão rms, potência aparente, potência real, potência reativa, corrente, etc.   Isso é um bom sinal, pois a coisa é feita por hardware.
Veja o diagrama de blocos geral e depois o diagrama só da Unidade de Medição de Energia:
(https://image.ibb.co/mnvE3p/att7037_BU_1.jpg)
(https://preview.ibb.co/eHUVb9/att7037_BU_3.jpg)

Agora a parte ruim.  Eu fiz algumas experiências ligando resistores de fio em série com capacitores, pra ver como o medidor se saía ao medir o fator de potência.  O resultado foi ruim, pois não chegaram perto do que eu calculei. Talvez porque a potência era baixa (<3W) já que os resistores eram de 2200 ohms, 7500 ohms, em série com capacitor de 470nF. 
Ou a medição do fator de potência seja mais voltada para uso com cargas indutivas.

Ah, excelente. Eu tava tentando botar pilha pra ver se você desmontava ele mesmo. Obrigado, de verdade.

Esse ci é violento.

Ele menciona conversores delta-sigma de 917Khz de entrada, acho que dá pra brincar. A 8051 de 8 bits nunca daria conta de processar isso tudo, então acho que você está certo, essa parte dos cálculos de baixo nível é implementada em hardware. A saída de dados máxima pelo que eu entendi é de 28.6KS/s, mais do que suficiente para calcular em true rms. Então é bem mais sofisticado que eu achei que fosse.

Sobre o cálculo da potência reativa, ele diz fazer da forma certa, sem atalhos.

有功功率通过电压、电流相乘经过低通滤波器后得到。
无功功率计算时，先将电压移相 90 度，然后通过移相后电压和电流相乘， 经过低通滤波器得到。
视在功率通过电压有效值与电流有效值相乘得到。

Acho que o erro no seu teste é devido a baixa potência mesmo. Não vejo como o algoritmo de cálculo poderia ser otimizado para fp indutivo prejudicando o outro lado.

Você consegue ler em chinês ou colocou no Google Tradutor ?

Hehe, não, eu usei o tradutor. Achei melhor pôr o texto original, vai que alguém aqui entende...

Eu cheguei a estudar um pouco a tempos atrás, mas é difícil. E com a qualidade do google tradutor hoje em dia acho que vou acabar me contentando em não saber.

Esse wattímetro é usado às vezes pelo saudoso BigClive, do Youtube. Ele faz vários vídeos mostrando aparelhos e como funcionam, e já vi ele usando um semelhante.