便携式光功率计电路图及工作原理讲解

所有住宅和工业单位都安装了电表，以显示用户消耗了多少能源。然而，除了少数新版本外，这些仪表不显示功率（瓦）。所有电能表在测量过程中都会以预定的速率（称为脉冲速率）闪烁 LED。 6,400 脉冲/kWh、3,200 脉冲/kWh 等是常见的闪光速率。使用闪光速率和一些数学计算可以轻松确定功率。这里介绍的是一种方便的光学瓦特计电路，可借助电能表的脉冲 LED 灯计算消耗的功率并显示出来。

电路及工作原理

图 1 显示了光功率计的电路图。电路（T2）包含Arduino Nano板（Board1）、162液晶显示屏LCD1、NPN晶体管BC547（T1）和光电晶体管L14F1。

当电能表发出的 LED 光照射到光电晶体管 T2 上时，光电晶体管 T2 导通，激活晶体管 T1。 Arduino 板的第一个中断引脚（引脚 D2）接收 T1 集电极提供的脉冲。在软件的帮助下，Arduino 计算消耗的电量（以瓦为单位），同时显示在 LCD 显示屏上。

软件

Arduino Nano板使用Arduino IDE进行编程，编译并上传程序OpticalWattmeter.info。从 Arduino IDE 的 Board->Tools 菜单中选择适当的板，然后选择 COM 端口并使用计算机的标准 USB 端口上传程序。

由于使用了 millis 库，瓦数读数可能存在一些变化。如果需要更精确的结果，请将 Arduino 板上的谐振器替换为带有外部晶体的 ATmega328 芯片，并使用内置硬件定时器。

施工与测试

光功率计的实际尺寸PCB如图2所示，其元件布局如图3所示。将电路组装在PCB上后，将其封装在合适的塑料盒中。

 

在将 Arduino 安装到 PCB 上之前，不要忘记将程序上传到 Arduino Nano 板上。在前面板上安装光电晶体管L14F1，使其能够捕获电能表闪烁的LED 光。

该电路是为 6400 脉冲/kWh 电能表创建的。这是可以在程序中调整的。

该电路只需要单相电源。由于元件数量较少，该电路可以使用小型 OLED 显示屏进行定制，并安装在类似于非接触式温度计的外壳内。