Tasajännitetehon mittaus mikrokontrollerikortilla

Abstract

Tässä opinnäytetyössä käsitellään alle 300 W:n tasajännitetehon mittaamista 12 V:n ja 24 V:n sähköjärjestelmissä. Tehon mittaaminen toteutetaan suunnitellun mikrokontrollerikortin avulla. Kortin ytimenä toimii AVR ATMega8 -mikrokontrolleri, joka mittaa tehoa perinteisellä menetelmällä kertomalla virran ja jännitteen arvot keskenään. Mikrokontrolleri käyttää sisäänrakennettua 10-bittistä AD-muunninta. Virta mitataan Hall-ilmiöön perustuvalla anturilla. Kortti voi siirtää mitatut tehon arvot USB-väylän kautta tietokoneeseen käsiteltäväksi. Tämän lisäksi kortille voi kytkeä LCD-näyttö. Ohjelmisto toteutetaan C-kielellä käyttäen GNU-pohjaista WinAVR-C-käännintä AVR Studion kehitysympäristössä. Suunniteltu prototyyppikortti pystyy mittaamaan tehoa noin 1,5 %:n tarkkuudella. Työssä käsitellään mahdollista laitteisto- ja ohjelmistojatkokehitystä laitteen tarkkuuden ja käytettävyyden parantamiseksi.

This thesis discusses up to 300 watts DC power measurement in 12 V and 24 V electrical systems.

Power Measurement is implemented by using a designed microcontroller card. The core of this card is the AVR microcontroller ATMEGA8, which uses generic method by multiplying the current and voltage with each other for DC power measuring. Microcontroller uses built-in 10-bit AD converter. DC current is measured with Hall-effect-based sensor.

The measured values of DC power can be transferred from the card to computer via the USB port to process the data. In addition, LCD display can be connected to the card to show measured values.

Software is implemented in C language using GNU-based WinAVR C-compiler in AVR Studio environment. The designed microcontroller card is able to measure DC power with about 1,5 % accuracy. Possible further software and hardware development to improve device accuracy and usability are also considered in this thesis.