所有住宅和工業(yè)單位都安裝了電表，以顯示用戶消耗了多少能源。然而，除了少數(shù)新版本外，這些儀表不顯示功率（瓦）。所有電能表在測量過程中都會以預(yù)定的速率（稱為脈沖速率）閃爍 LED。 6,400 脈沖/kWh、3,200 脈沖/kWh 等是常見的閃光速率。使用閃光速率和一些數(shù)學(xué)計(jì)算可以輕松確定功率。這里介紹的是一種方便的光學(xué)瓦特計(jì)電路，可借助電能表的脈沖 LED 燈計(jì)算消耗的功率并顯示出來。

電路及工作原理

圖 1 顯示了光功率計(jì)的電路圖。電路（T2）包含Arduino Nano板（Board1）、162液晶顯示屏LCD1、NPN晶體管BC547（T1）和光電晶體管L14F1。

當(dāng)電能表發(fā)出的 LED 光照射到光電晶體管 T2 上時(shí)，光電晶體管 T2 導(dǎo)通，激活晶體管 T1。 Arduino 板的第一個中斷引腳（引腳 D2）接收 T1 集電極提供的脈沖。在軟件的幫助下，Arduino 計(jì)算消耗的電量（以瓦為單位），同時(shí)顯示在 LCD 顯示屏上。

軟件

Arduino Nano板使用Arduino IDE進(jìn)行編程，編譯并上傳程序OpticalWattmeter.info。從 Arduino IDE 的 Board->Tools 菜單中選擇適當(dāng)?shù)陌澹缓筮x擇 COM 端口并使用計(jì)算機(jī)的標(biāo)準(zhǔn) USB 端口上傳程序。

由于使用了 millis 庫，瓦數(shù)讀數(shù)可能存在一些變化。如果需要更精確的結(jié)果，請將 Arduino 板上的諧振器替換為帶有外部晶體的 ATmega328 芯片，并使用內(nèi)置硬件定時(shí)器。

施工與測試

光功率計(jì)的實(shí)際尺寸PCB如圖2所示，其元件布局如圖3所示。將電路組裝在PCB上后，將其封裝在合適的塑料盒中。

在將 Arduino 安裝到 PCB 上之前，不要忘記將程序上傳到 Arduino Nano 板上。在前面板上安裝光電晶體管L14F1，使其能夠捕獲電能表閃爍的LED 光。

該電路是為 6400 脈沖/kWh 電能表創(chuàng)建的。這是可以在程序中調(diào)整的。

該電路只需要單相電源。由于元件數(shù)量較少，該電路可以使用小型 OLED 顯示屏進(jìn)行定制，并安裝在類似于非接觸式溫度計(jì)的外殼內(nèi)。