Давно нужно было создать простой измеритель на Arduino, который бы измерял расход электроэнергии. В то время, как есть в продаже немало доступных по цене , 3-х фазные счетчики не столь распространены и, как правило, довольно дорогие. Поэтому решено было сделать самодельный. Конечно, для идеально точных измерений нужно измерить потребляемый ток и напряжение, но для этого устройства конструкцию упростили до измерения только тока, что уже дает неплохую оценку потребления киловатт-часов на стандартных электросетях (будем считать что отклонение от нормы напряжения невелико). Этот прибор измеряет ток через каждую фазу с помощью ТТ (трансформатора тока), а затем делает несколько вычислений, чтобы показать на ЖК экране ток, мощность, максимальную мощность и киловатт-часы, затраченные на каждую фазу.
Компоненты для сборки 3-фазного счётчика
- Arduino Uno
- ЖК-экран
- 3 x CTs - Talema AC1030
- 3 х 56 Ом нагрузочные резисторы
- 3 х 10µF конденсаторы
- 6 х 100к резисторы делителя
Внимание - будьте осторожны при подключении устройства к электросети и убедитесь, что питание выключено, прежде чем делать какие-либо соединения!
Процесс изготовления
Сначала нужно начать монтаж компонентов для создания датчиков тока, что производят сигнал, который может понять. Ардуино имеет только аналоговые входы напряжения, которые измеряют 0-5 В, так что надо преобразовать токовый выход из ТТ в опорное напряжение, а затем масштабировать его в 0-5 В диапазоне напряжений. Если вы собираетесь устанавливать измеритель мощности где-то постоянно, то можно сразу припаять резисторы и конденсатор непосредственно на каждый ТТ, чтобы они не могли отвалиться.
После подключения всех компонентов, нужно подключить датчики к линии, которую вы хотите контролировать. Для подключения к обычной 3-х фазной питающей сети, подсоедините каждый ТТ на каждую из фаз, как показано на схеме. Каждый ТТ должен иметь только один фазный провод, проходящей через его сердечник.
Выбор трансформатора тока
Важный элемент измерителя - трансформатор тока. Здесь используется Talema AC1030, который может выдержать 30 А номинальный, и 75 А максимальный ток. При 220 В, теоретически он может распознавать до 16 кВт в течение коротких периодов времени, но чтобы постоянно быть под нагрузкой - примерно 6 кВт. Чтобы рассчитать максимум мощности - умножьте ток на напряжение (обычно 220 В).
Расчет нагрузочного резистора
Далее нужно рассчитать нагрузочный резистор R3, который преобразует ток в опорное напряжение. Это делается путем деления первичного тока на коэффициент трансформации ТТ. Оно должно быть около 500-5000 к 1. В этой схеме он работал на 42 А с соотношением витков 1000:1, что дает вторичный ток 0.042 А. Аналоговое опорное напряжение на Arduino составляет 2,5 В, и чтобы определить сопротивление используем формулу R=V/I - R = 2.5/0.042=59.5 Ом. Ближайшее стандартное значение резистора 56 Ом, что и было использовано. Вот несколько вариантов разных кольцевых трансформаторов и их подходящие нагрузочные резисторы:
- Murata 56050C - 10A - 50:1 - 13 Ом
- Talema AS-103 - 15A - 300:1 - 51 Ом
- Talema AC-1020 - 20A - 1000:1 - 130 Ом
- Alttec L01-6215 - 30A - 1000:1 - 82 Ом
- Alttec L01-6216 - 40A - 1000:1 - 62 Ом
- Talema ACX-1050 - 50A - 2500:1 - 130 Ом
- Alttec L01-6218 - 60A - 1000:1 - 43 Ом
- Talema AC-1060 - 60A - 1000:1 - 43 Ом
- Alttec L01-6219 - 75A - 1000:1 - 33 Ом
- Alttec L01-6221 - 150A - 1000:1 - 18 Ом
Ещё необходимо 2 разделительных резистора, чтобы получить 2.5 вольта опорного напряжения к Arduino. Они должны быть одинаковыми, поэтому в данной схеме используются два резистора по 100 к.
Загрузка прошивки
Теперь можно прошить Arduino, если вы еще не сделали это сразу. Вот архив с кодом . Для проверки работоспособности и точности использовалось пару ламп накаливания - их потребление довольно близко к тому, что указано на этикетке, то есть 100 Вт лампочка использует очень близко к 100 Вт реальной мощности, так как это почти полностью резистивная нагрузка. Теперь необходимо настроить коэффициенты масштабирования, поиграйтесь с различными значениями, глядя что отображается на экране счетчика энергии.
Когда счетчик энергии будет откалиброван и коэффициенты масштабирования будут загружены на Ardunio, ваш 3-фазный измеритель готов к подключению.
После запуска, вы увидите 3 типа данных на экране ваттметра с последующим переключением по току, мощности, максимальной мощности и киловатт-часам потребленной энергии. В верхней строке появится фаза 1 и фаза 2, а в нижней строке отображается значение данных фазы 3.
Обсудить статью ТРЁХФАЗНЫЙ ВАТТМЕТР
Ардуино – это система с поистине безграничным потенциалом. Микроконтроллеры используются как для автоматизации различных процессов, так и в качестве базы под интересные проекты и задумки. С помощью десятков датчиков и вспомогательных модулей для системы спаять можно что угодно, было бы желание. И незаменимая вещь в инвентаре каждого инженера – это амперметр.
Но если вы не хотите покупать брендовые устройства и тратить лишние деньги, давайте разберём, как сделать амперметр на Ардуино, и что вам для этого понадобится. А также, с какими трудностями вы можете столкнуться.
Введение
Амперметр используется для измерения тока через любую нагрузку или устройство. Здесь, мы объясним про измерение тока, используя закон ома. Это будет довольно интересно, а также хорошее применение фундаментальной науки, которую мы изучали в наши школьные годы.
Все мы хорошо знаем о законе ома. В нем говорится, что «разность потенциалов между двумя полюсами или выводами проводника прямо пропорциональна величине пропускания тока через один и тот же проводник» для постоянной пропорциональности мы используем сопротивление, поэтому здесь приходит уравнение закона ома.
V = напряжение на проводнике в вольтах (v),
I = ток проходит через проводник в амперах (А),
R = постоянная сопротивления в Ом (Ω).
Чтобы найти текущий ток через устройство, мы просто переставляем уравнение, как показано ниже, или мы можем вычислить с помощью .
I = V / R
Поэтому, чтобы узнать ток, нам нужны некоторые данные:
- напряжение,
- сопротивление.
Мы собираемся построить последовательное сопротивление вместе с устройством. Поскольку нам нужно найти падение напряжения на устройстве, для этого нам нужны показания напряжения до и после падения напряжения, что возможно в сопротивлении из-за отсутствия полярности.
Как и на приведенном выше рисунке, мы должны найти два напряжения, протекающие через резистор. Разница между напряжениями (V1-V2) на двух концах резисторов дает нам падение напряжения на резисторе (R), и мы делим падение напряжения на величину резистора, мы получаем ток (I) через устройство. Вот как мы можем вычислить текущее значение, проходящее через него.
Необходимые инструменты и периферия для реализации проекта «Амперметр» на базе микроконтроллера Arduino
Естественно, сам микроконтроллер послужит лишь базой, чтобы сделать амперметр Ардуино вам потребуется куда больше периферий. Давайте рассуждать логически, что необходимо в простом амперметре:
- База, в которой будет находиться весь программный код. Ею выступит стандартная Arduino nano (можно и Uno), выбранная, не в последнюю очередь, благодаря своему размеру. Раз уж мы создаём что-то своё, почему не собрать измеритель силы тока, который вы не найдёте в магазине. Останется лишь подобрать соответствующий корпус.
- Оболочка, в которую конечный результат будет всунут. Здесь всё зависит исключительно от вас. Кому-то привычнее видеть голые провода и платы, а кто-то хочет эстетики. Использовать можно как уже готовые квадратные боксы, в которых останется пропаять пару дырочек, так и специальные, вырезанные на 3-д принтере корпуса, если он у вас есть. Всё зависит исключительно от вашей фантазии.
- Чтобы амперметр на Аrduino не был бесполезным набором проводов и выводил какую-то информацию, нам потребуется экран. Можете взять любой простой LCD экранный шилд, который найдёте у себя на балконе. А для особо заинтересованных в программной части подойдёт набор диодов, которые необходимо будет подключить комбинированным способом. Мы рассмотрим вариант с шилдом, так как он проще в реализации.
- Несколько резисторов, один на 56 Ом, второй на 100 кОм, ведь нам нужно быть готовым к любому току, который подадут на наше устройство. Вместе с ними стоит прикупить и конденсатор на 10 мКф.
- В зависимости от ваших потребностей, подберите датчик тока. Они бывают под различные номинальные и максимальные измерения, мы же возьмём простейший CT – Talema AC103, на 30 и 75 А соответственно. Его достоинством является небольшая стоимость и испытанное не одним проектом качество.
Здесь у любого инженера закрадётся вопрос, а что же собой представляет этот датчик тока? На деле, такой модуль – это просто магнитопровод с небольшим зазором и обмоткой для компенсации. Всё это можно было бы собрать самостоятельно, если бы не встроенные датчики Холла и плата для управления.
Выше обозначенный датчик размещают в зазорах магнитопровода. Он реагирует на создаваемое электромагнитное поле, которое образуется вследствие протекания тока по катушке. В зависимости от напряжения и напряжённости поля, датчик подаёт различные сигналы, усиливаемые микроконтроллером внутри него. Датчик стоит подбирать отдельно под переменный или постоянный ток. Бывают также и комбинированные, но в нашем случае мы выбрали универсальный вариант – модуль для измерения переменного тока.
Помимо периферии, вам также потребуется иметь при себе:
- Место или специальный стол для пайки.
- Припой и олово.
- Паяльник.
- Плоскогубцы.
Всё это – стандартный набор инструментов для соединения Ардуино со вспомогательными модулями и датчиками.
Схема подключения и алгоритм работы в проекте «Амперметр» на базе МК Arduino
Если это ваш первый проект, стоит быть крайне осторожным, и придерживаться правил пожарной безопасности, особенно, если вы никогда ранее не паяли. Первым мы подключим LCD шилд, благо на нём уже расположены выходы для аналогового порта под измерение сигнала. Такое удобство позволит вам сэкономить немало времени.
А вот сквозь датчик необходимо провести кабель фазы, ведь нулевой провод нам здесь не подходит. Дело в том, что часть напряжения, приходящегося на ноль, может уходить в заземление, из-за чего показания бывают крайне неточными. А мы ведь хотим собрать не только маленький, но и практичный амперметр, которым вы сможете затем пользоваться в других своих проектах.
Также не забудьте откалибровать нагрузочный резистор, для этого подойдёт специальная формула расчёта:
в которой N – является опорным напряжением платы, а силу тока мы подставляем такую, какую потребляет ваша плата в активном режиме работы. Это позволит скомпенсировать все возможные отклонения и добиться максимально точных показаний, что полезно при измерении мощностей аккумуляторов и различных устройств.
Ближе всего при подстановке чисел, в нашем случае, окажется резистор на 56 Ом, его мы и возьмём. А вот, чтобы делить основное напряжение, подаваемое на питание платы, необходимо будет поставить пару одинаковых резисторов.
Кодирование МК Arduino для работы амперметра
Это самый важный момент, ведь без программного кода собранная конструкция останется просто грудой металлолома. Вы можете воспользоваться уже готовыми библиотеками, но в них есть весомый недостаток – придётся долго искать ПО, подходящее под ваши модули и резисторы. С другой стороны, для тех, кто никогда не занимался программированием и не знает даже основ алгоритмизации – это оптимальное решение.
Но можно и самостоятельно написать небольшую программку на С++, в ней будет пара функций для вывода на экран силы тока и вспомогательных параметров. Вам потребуется подключить библиотеку LiquidCrystal.h к проекту, чтобы код смог обрабатывать сигналы, поступающие с датчика тока.
#include
После написания кода остаётся лишь калибровка получившейся установки, и здесь всё лучше делать при известной заранее нагрузке и мощности тока. Можете воспользоваться заготовленным амперметром или использовать простые лампы накаливания. Достаточно взять лампочку на 100 Ватт и воспользоваться школьной программой физики, чтобы рассчитать необходимую силу тока.
Или же взглянуть на упаковку, где она должна быть указана. Вам необходимо высчитать поправочный коэффициент, который вы затем вставите в уже написанный алгоритм, чтобы значения не искажались из-за сопротивления и напряжения на самой плате. В нашей конструкции он получился 11.8337.
В результате всех ваших трудов должен получиться компактный и практичный амперметр, подходящий для повседневного использования. Естественно, модули и резисторы можно комбинировать различными способами, чтобы на выходе получать показания, которые вам необходимы.
Например, если в выбранном нами датчике тока слишком малый диапазон измерений для вашего случая, то подыщите подходящий конкретно под ваши запросы. Также хорошим выбором станут комбинированные датчики, но они стоят недёшево из-за особенностей своей конструкции, и потому мы решили их не брать в тестовый проект, дабы лишний раз не тратиться.
Вы же вольны выбирать любые доступные на рынке устройства, главное, чтобы они удовлетворяли вашим требованиям.
Measures 21 parameters related to voltage, current and power. Suitable for AC and DC.
Last Modification: May 21, 2014
Fig. 1: Prototype of the Arduino wattmeter.
It is difficult or sometimes even impossible to measure power and energy with ordinary multimeters. To carry out such a measurement reliable and accurate, a special wattmeter is required. Because these meters are very expensive, a cheaper solution is presented here as a DIY wattmeter based on a Arduino Nano board.
Parameters
This wattmeter measures the real power, apparent power, reactive power, phase and energy. Beside that, the wattmeter measures also the mean, RMS, standard deviation, maximum, minimum and frequency of both the voltage and current. And it can measure the area of the voltage (flux) and current (charge) and keeps track of the measure time. Depending on the used display two or four parameter can be read simultaneous.
As an ideally instrument should do; it makes no distinction between AC or DC. It all boils down by choosing the right parameter which all are mathematically justified calculated. The bandwidth is approximately 1.8 kHz for the voltage, current, real and apparent power. The bandwidth for reactive power and phase is limited to 50~60 Hz mains frequencies.
Accuracy
Considering that an Arduino isn"t the most accurate board, still a reasonable measurement instrument can be made with it. When the prescribed components are used and after calibration an accuracy of 0.2 % over a temperature range of 10 °C can be achieved.
Code
The Arduino code for this wattmeter is available as a text file: arduino-wattmeter-code-v1.0 .
Important!
Read the safety instructions below.
Circuit
To keep the circuit and construction as simple as possible, one sacrifice had to be made: The meter has fixed ranges for the voltage and current inputs. On the other hand, only a single amplifier is used, this to keep the burden voltage of the current measurement as low as possible.
Fig. 2: Circuit diagram of the Arduino wattmeter. The voltage and current range can be customized by changing R1 and R3. In this example the range is ±50 V, ±5 A.
General description
The voltage is measured between the "COM" and "V" terminal. A voltage divider R1 and R2 reduces this voltage so it can be measured with the analog input A4 of the Arduino. The diodes D1, D2 protect the Arduino against overvoltages. The current to be measured flows from the "A" terminal through the fuse F1 and the shunt resistor R3 to the "COM" terminal. The current through R3 causes a voltage drop across it that is proportional to the current. Because this voltage is very small (±50 mV full range) it is amplified by IC1 with R4,5 before providing it to a analog input A5. The diodes D3,4 protect the electronics against voltage spikes.
In order to make it possible to measure positive as well as negative voltages, the "COM" voltage must lie at half the reference voltage. The used internal Arduino reference voltage is 1.1 V, so the "COM" voltage must be approximately 0.55 V. The impedance of this voltage must be reasonably low compared to R2. Because the Arduino reference voltage can handle only small loads, the half reference voltage is derived from the 5 V power supply with the voltage divider R6 & R7. This voltage may vary over time but will not influence the accuracy because it is also measured (input A6) and used in the calculations.
The measured parameters can be read from the 16*2 (or 16*4) character LCD-module that is connected by a 4 bit databus and 3 control signals to the Arduino. These parameters are selected by the four switches S1...4. The LED D7 is a overflow indicator and will light up if the voltage or current input is overloaded and the measurement isn"t accurate anymore. The wattmeter is powered by a 9 VDC adapter connected to the Arduino VIN and GND. The current draw is approximately 75 mA.
Voltage & current range
Fig. 3: The analog input section of the wattmeter. Partial build underneath the Arduino board.
The voltage and current ranges are fixed and therefore the input circuitries must be adapted to the application wherein the wattmeter is used. When choosing a range, anticipate to higher peak values rather than the nominal value. For instance: when the wattmeter is used for a 12 V PV-system, the battery voltage can reach over 14 V and the open terminal voltage of a PV-panel could be high as 18 V. For the current values this could become much worse due to inrush currents. Keep in mind that the selected range concerns peak values. The peak value of a 100 V eff sinusoidal alternating voltage will be √2 higher: 141 V.
Voltage input attenuator
The voltage input attenuator is determined by the resistors R1 and R2. This resistor network will divide the input voltage so that the Arduino measures half reference voltage, 0.55 V, at maximum range. The resistor R2 has a fixed value of 10 kΩ, and the range is set by R1 and is calculated as:
[Ω].
If for instance a 50 V range is required, R1 must be 899 kΩ. Because this value isn"t a standard value, the closest higher E12 value is 1 MΩ. The value for R1 is may never be chosen lower than 10 kΩ to retain the overvoltage protection. Therefore the lowest possible range is ±1.1 V.
Current range
The current range is determined by the resistive value of the shunt R3, the amplification and the analog input sensitivity. Because the Arduino input sensitivity is fixed at ±0.55 V and the amplification is also fixed at 10 times, the voltage drop across R3 at full range is ±55 mV. So the range is set by the value of R3 and can be calculated as:
[Ω]
If a 5 A range is required, R3 must be 0.011 Ω, and is rounded to 0.01 Ω.
Shunt resistor properties
Fig. 4: The advised Vishay-Dale shunt resistor.
The shunt resistor is a critical component and needs some special attention. The resistive value of resistors are subject to temperature changes. Not only by the ambient temperature, but also by self heating. To reduce the self heating of the shunt resistor, the allowable power dissipation must be quite overdimensioned. The specified power dissipation must be approximately 10 times higher than the real maximum dissipation. In the given circuit the shunt resistor dissipates 5 A · 50 mV = 0.25 W, so a 3 W type is suitable. If the shunt resistor has a temperature coefficient of 50 ppm/°C than a tolerance of 0.1% is feasible within a 20 °C temperature range. This is including the self heating of the shunt resistor and the temperature rise within the instrument casing. If a shunt resistor is used with a higher temperature coefficient it will become dominant. The initial tolerance is of less importance: this is compensated by the calibration.
The burden voltage across the shunt is chosen very small (50 mV max.), therefore the resolution is 50 μV at a four digit display. The consequence of this is that thermoelectric voltages at junctions with different metals become noticeable if there are temperature differences between both terminals. These temperature differences can easily occur due to different power dissipations of components surrounding the shunt. Even small differences in the solder joints on the shunt resistor can cause temperature differences. Most resistors generate significant thermoelectric voltages and are useless in this application. The advised resistor for the shunt is the VISHAY-DALE - WSL3637R0100FEA who has excellent properties.
Amplifier
The LTC1050 is a special rail-to-rail opamp with a low input offset voltage (5 μV) and a low input bias current (10 pA). Don"t replace the opamp with any other type with unknown or worse specification.
Components analog section
All the resistors used in the analog section, R1, 2 and 4...7, are 0.25 W metal film types with a tolerance of 1 % and a temperature coefficient of 100 ppm/°C or better. The protection diodes D1...6 must have a very low reverse leakage current. However the specified 1N4184 isn"t the most suitable type, it normally performs well. There is a fairly large spread in the reverse leakage current, therefore it is advisable to measure this leakage current. To do so, connect the diode in reverse direction in a series circuit with a voltmeter (Ri=10MΩ) and a 9 V battery. The voltage measured may not exceed 100 mV, what corresponds to 10 nA leakage current.
Build
The wattmeter prototype shown in this article is build as a single PCB-unit to avoid external wirering to connectors. Only the fixed mounted riser board for the four push button switches is a kind of exception. It can be build on a Perfboard 80*100 mm large and is straight forward. Only the following needs special attention:
Fig. 5: Connections to the shunt.
The current is measured by a four point measurement to the shunt resistor R3. The resistor has four terminals for that reason: I+ & I- wherethrough the current flows, and S+ & S- whereof the burden voltage is sensed. this is shown in the photo beside. Observe the star point connection in the circuit diagram at the sense terminal S- on the "COM" side. All the connections to this artificial "null" may only be made at this point to avoid measurement errors. The last thing is the distinction between the digital ground used for the switches and display, and the analog ground used for the analog input circuit. Don"t connect these two grounds together, the Arduino has an internal connection between these two grounds.
After soldering clean the circuit board and also the Arduino Nano board thoroughly with Isopropyl alcohol. This to eliminate leak currents due to the flux residue.
| Number | Label | Part |
| 1 | Arduino Nano 3.0 board | |
| 1 | 2*16 (or 4*16) character LCD module | |
| 1 | R1 | * 1MΩ metal film 1% |
| 1 | R2 | 10kΩ metal film 1% |
| 1 | R3 | * 10mΩ 1% VISHAY DALE WSL3637R0100FEA |
| 1 | R4 | 1kΩ metal film 1% |
| 1 | R5 | 10kΩ metal film 1% |
| 1 | R6 | 2.2kΩ metal film 1% |
| 1 | R7 | 270Ω metal film 1% |
| 1 | R8 | 470Ω carbon film 5% |
| 1 | R9 | 22Ω carbon film 5% |
| 1 | R10 | 10kΩ adjustable |
| 2 | C1 C3 | 100nF ker |
| 1 | C2 | 47μF, 16V electrolyte |
| 6 | D1...6 | 1N4148 |
| 1 | D7 | LED 5mm orange |
| 1 | IC1 | LTC1050-CN8 |
| 4 | S1...4 | push button long shaft |
| 1 | Power connector | |
| 1 | Safety banana socket black | |
| 2 | Safety banana socket red | |
| 1 | 5*20 mm fuse holder | |
| 1 | F1 | 5*20 mm 5 fuse * |
| 1 | 8 pin IC socket | |
| 2 | 6 pin header socket | |
| 2 | 6 pin header pin | |
| 2 | 15 pin header socket | |
| 1 | Perfboardboard 80*100 mm | |
| 1 | Perfboardboard 10*60 mm | |
| x | M3 screws and nuts | |
| 1 | Casing |
Table 1 shows the part list for the wattmeter. Note that the values for R1 and R3 depends on the desired voltage and current range. The carbon film resistors may be replaced by metal film resistors, but don"t replace the metal film resistors by carbon film types.
Fig. 6: Layout and connection. Bigger version.
Calibrating
To let the software know for what voltage and current range the hardware is build, a conversion factor for both inputs ranges must be specified. The conversion factor for the voltage range is calculated by:
and the conversion factor for the current range is:
With the component values in the given circuit shown in figure 2, the conversion factor for the voltage range will be 1 MΩ + 10 kΩ / 10 kΩ = 101, and for the current range it is 1 kΩ / (10 mΩ · 10 kΩ) = 10. Both number must be filled in the code under "Calibration & Hardware Data" as shown in the code section below. Also the used display type is specified here.
/*********** Calibration & Hardware Data ***********/ float Vdiv = 101.0; // Voltage conversion factor float Cdiv = 10.0; // Current conversion factor const byte LCDlines = 2; // LCD: Number of lines const byte LCDwidth = 16; // LCD: Number of character per line /***************************************************/
Code 1: This piece of code at the top of the sketch contains the calibration values and the used display size.
The meter will now measure with a basic tolerance of ±10 %. This poor accuracy is mainly due to the tolerance of the internal reference voltage of the Arduino. But this can be improved to ±0.2 % by calibrating and adjusting the wattmeter.
Adjusting
To calibrate the wattmeter, a reliable multimeter and a stable adjustable power supply is needed. Be sure that the code with the raw conversion factors as calculated above is uploaded to the Arduino. Power up the wattmeter, power supply and multimeter and let them warm up for 30 minutes. Connect the power supply to the wattmeters voltage input and connect the multimeter in parallel at the wattmeter terminals. Set the voltage of the power supply at a value near the higher end of the voltage range and read the value on the multimeter V ref
and wattmeter V read
. The new voltage conversion factor is calculated as:
Replace the Vdiv value in the code with this number.
Next the current range is calibrated and adjusted. Set the power supply in current limiting mode, first at 0 A. Connect the power supply, multimeter (current range) and wattmeter in series. Use the wattmeters current input. Set the power supply current at a value near the end of the wattmeters current range and read the multimeter I ref
and wattmeter I read
. The new current conversion factor is calculated as:
.
Replace the Cdiv value in the code with this number.
Disconnect the wattmeter and upload the modified code. After this adjustment, calibrate the voltage and current range again to confirm the accuracy. Now the wattmeter will read voltage and current values with a much greater accuracy. Because the internal voltage reference and other components still changes with temperature, the accuracy will be 0.2 % within a 10 °C temperature range.
Fig. 7: Calibrating the voltage range.
Fig. 8: Calibrating the current range.
Safety
Never use this wattmeter to measure on the mains grid or high voltage sources!
Fig. 9: Input terminals with safety banana sockets.
However it is strongly discouraged to use this wattmeter directly on mains voltages, it is unavoidable that people will still do so, I want to give some instructions to limit the risks:
- First of all: don"t use an external adapter. The low-voltage power cord isn"t suitable insulated to handle mains voltages. Also the bare metal connector can easily be touched and is therefore a serious safety risk. Build the power supply with the wattmeter inside a plastic enclosure, or use batteries.
- Use push-buttons with a long plastic shaft, so the touchable parts are at least at 6 mm distance from the conductive parts.
- Place the display behind an acrylic plate glued to the inside of the plastic enclosure.
- The resistor R1 can"t withstand mains voltages. Replace R1 by two resistors in series with a equal resistive value who have the same total resistance as calculated.
- And finally use safety banana sockets for all three inputs terminals.
Usage
Fig. 10: Circuit diagram of the wattmeter connected to a power source and load.
The circuit diagram in figure 10 shows how the wattmeter is connected to a voltage source and the load. Figure 11 shows the same connection in a real life situation. Connect the voltage terminal to the point whereof the power must me measured, eg. voltage source or load, to eliminate measurement errors due to voltage drops across wires.
The polarity of the connections has a influence on the measurement results. If the voltage and current have the same polarity, the measured power is positive. If the polarities are opposite, the measured power is negative.
Fig. 11: Connecting the wattmeter to a power source and load.
Control buttons
Each display line holds one parameter. The parameters are freely selectable with the use of the control buttons. With the left button the line is selected, the display shows "....." at the parameter name placeholder. Now the parameter can be selected with the second button (parameter down) and third button (parameter up). Some parameters are resettable, see table 2. This reset function has a little protection to avoid accidentally resetting the values. To reset the parameters: hold down the fourth button (reset) and press the first button (line select).
Measuring
The wattmeter is suitable for measurements on DC as well as AC systems. The real power and energy are always correctly measured without setting the instrument for a specific source. The same goes for measuring voltage and current and the selected parameter determines which property of the voltage or current is measured.
- The mean values measures the average value and is mainly used for DC-applications
- The sdev values measures the RMS value over the AC only portion. It is used for measuring on AC voltage sources and can also be used for measuring noise and ripple levels on DC systems.
- The RMS values measures the RMS-value over the total signal (AC+DC). It is used for impulse shaped AC & DC applications.
Fig. 12: Overloading the voltage input with the corresponding indicators.
kWh & Ah
The wattmeter measures the energy in the SI-unit: Joules (J), or Watt*seconds (Ws). To get the energy in kWh, the read energy in joules must be divided by 3600000 (3.6*10^6). Something similar is happening with the charge measurement. It is measured in the SI-unit Coulomb (C), or Ampere*seconds (As). To convert this in the common used Ampere*hour (Ah), divide the reading by 3600.
Voltage and current input overload
If a voltage or current is out of range the overload indication D7 will light up. At the same time an indicator "^" at the affected parameter is shown between the value and unit. The measured values are unreliable if there is an overload indication.
Measured parameters
The wattmeter samples each input, the voltage on A4 (V adc) , current on A5 (I adc) and null on A6 (N adc) , with 4808 samples per second. The null-value is subtracted from the measured voltage and current so the ADC-values can become positive as well as negative. The averaging of the input signals is done over Ns = 3200 samples and the time constant is 0.67 seconds. The conversion from the raw ADC-values to the real voltage and current values is done with a scale factor: For voltages this is V scale = ADCsense * Vdiv, and for current C scale = ADCsense * Cdiv. ADCsense is the ADC sensitivity: 1.1 V / 1024.
| Parameter | Symbol | Unit | Measuring method | Note |
| Mean voltage | V mean | V |  | |
| RMS voltage | V RMS | V |  | |
| Standard deviation voltage | V sdev | V |  | |
| Maximum voltage | V max | V | The highest instantaneous voltage sampled | Resettable |
| Minimum voltage | V min | V | The lowest instantaneous voltage sampled | Resettable |
| Flux | Φ | Vs |  | Resettable |
| Voltage frequency | f (V) | Hz | ||
| Mean current | I mean | A |  | |
| RMS current | I RMS | A |  | |
| Standard deviation current | I sdev | A |  | |
| Maximum current | I max | A | The highest instantaneous current sampled | Resettable |
| Minimum current | I min | A | The lowest instantaneous current sampled | Resettable |
| Charge | Q | C |  | Resettable |
| Current frequency | f (I) | Hz | ||
| Real power | P real | W | ||
| Apparent power | S | VA | ||
| Reactive power | Q | var | Only valid for sinusoidal waveforms | |
| Maximum power | P max | W | The highest instantaneous power sampled | Resettable |
| Minimum power | P min | W | The lowest instantaneous power sampled | Resettable |
| Energy | E | J |  | Resettable |
| Phase | φ | ° | Only valid for sinusoidal waveforms | |
| Time | t | s | Counter with pre-scaler running with the ADC-interrupt routine. | Resettable |
Software
ADC & multiplexer
The driving part of the program is the ADC-interrupt routine. The ADC-interrupt routine is called by the Analog to Digital Converter each time a conversion is finished and the results are available. To get a high bandwidth, the sample frequency is chosen as high as possible. Considering the amount of calculations that is performed by the interrupt routine, the sample frequency is set at 19231 Hz. This is not feasible with the standard Arduino analogRead function. Therefore the ADC is configured in free running mode. This ensures also that there is enough processing time left for the main program.
Multiplexer
The ADC measures three inputs: the input voltage, the current and the null-reference. Because the Arduino processor has only one ADC and can only perform one conversion at a time, the inputs must be sampled in sequence. The selection of the inputs is done by the multiplexer set in the ADMUX register. Every time the ADC is ready and the interrupt routine is called, the next channel is selected. Note that when the ADC-interrupt routine is called the next conversion already is started. So, the new selected channel will only be handled at the next following conversion. The result of that conversion stands ready the interrupt after that. This implies that the ADC-result is that of two interrupt later than the MUX is set.
Fig. 13: ADC interrupt timing diagram. It shows the delay between writing the multiplexer and the conversion ready for that channel. Eg.: the interrupt routine that select analog input A7, processes the current (A5).
Program and data flow
The ADC interrupt routine does the first processing of the measured voltage and current. It calculates the square values for the RMS calculation and the product of the voltage and current for the power calculation. All these results and the voltage and current values are added a fixed number of times to obtain a first averaging. Beside this, the waveform period is detected and the number of periods and period time is counted for the frequency measurement. Also the button debouncing controlled by this interrupt routine. Altogether a quite large task considering the routine is called 19 thousand times per second. Therefore the tasks are divided over four interrupt calls.
All these results are transferred to the main program. Here a secondary averaging takes place. This secondary averaging is done with an array to get a more flowing presentation of the measured parameters. Four times per second all the parameters are calculated as floating point numbers from the averaged and directly from the ADC obtained values and put in the result array. Simultaneously the values are corrected for the sensitivity and calibration data. From these final results the presented values are picked to be displayed.
Fig. 14: This chart represents the data flow within the program. Larger version.
Loading comments, please wait ...
Сейчас все больше и больше людей интересуются темой мониторинга потребляемого электричества.
В некоторых случаях эти знания имеют очень большое значение (например, для вашего загородного дома выделили 8кВт мощности и вам необходимо понять, насколько близко вы находитесь к разрешенному пределу и т.п.).
Есть уже готовые изделия, одно из них уже было героем обзора на Хабре.
Но мы не из тех, кто ищет легких путей и сделаем вот такое устройство:
Таким образом, значение тока сможем измерить, но наша цель - измерить потребляемую мощность.
Воспользуемся известной формулой: P=U*I
.
И вроде бы как все значения в правой части известны. Но значение напряжения, к сожалению, может колебаться в достаточно больших пределах и по-хорошему следует еще и его измерять для получения более точных результатов.
Учитывая это замечание, сразу можно сказать, что прибор не будет отличаться большой точностью и скорее будет являться некоторым индикатором с возможностью оценки измеряемых значений, но с погрешностью, зависящей еще и от величины напряжения. В случае, если у вас установлен стабилизатор питания - эта погрешность уменьшается.
С подключением датчика разобрались, теперь нужно разобраться с остальными комплектующими.
От моих первых шагов по освоению ардуинки остались микросхема ATmega168 и ЖК-дисплей 12х2 с поддержкой кириллицы - их и будем использовать.
На этапе прототипирования выяснилось, что ATmega168 есть, а вот кварца с парой конденсаторов к нему - нет. Но, как все знают, атмега может спокойно работать на частоте 8МГц с внутренним осциллятором.
Этот режим работы совершенно нормальный, но точность внутреннего осциллятора невысока. Для создаваемого устройства это не критично.
Чтобы включить этот режим работы МК, необходимо поправить фьюзы. Фьюзы можно изменить с помощью среды Arduino, но делается это только в момент прошивки бутлоадера.
Составляющие успешной прошивки:
- Ардуинка с прошитым скетчем Arduino ISP
- Ардуинка с DIP-панелькой для «подопытного» МК (или беспаечная макетка, где собрана ардуинка с минимальным «обвесом»)
- Несколько проводков для соединения ардуинок (или ардуинки и макетки)
- Правильная запись для «новой платы» в файле boards.txt
Описание варианта в boards.txt
atmega168ic8mhz.name=ATmega168 (internal clock 8MHz)
Atmega168ic8mhz.upload.protocol=stk500
atmega168ic8mhz.upload.maximum_size=14336
atmega168ic8mhz.upload.speed=19200
atmega168ic8mhz.upload.using=arduino:arduinoisp
Atmega168ic8mhz.bootloader.low_fuses=0xe2
atmega168ic8mhz.bootloader.high_fuses=0xdd
atmega168ic8mhz.bootloader.extended_fuses=0x00
atmega168ic8mhz.bootloader.path=arduino:atmega
atmega168ic8mhz.bootloader.file=ATmegaBOOT_168_pro_8MHz.hex
atmega168ic8mhz.bootloader.unlock_bits=0x3F
atmega168ic8mhz.bootloader.lock_bits=0x0F
Atmega168ic8mhz.build.mcu=atmega168
atmega168ic8mhz.build.f_cpu=8000000L
atmega168ic8mhz.build.core=arduino:arduino
atmega168ic8mhz.build.variant=arduino:standard
Внимание, если у вас МК уже с ардуиновским бутлоадером, то обновлять бутлоадер нужно с использованием кварцевого резонатора.
Прошивка прошла успешно, МК заработал на внутреннем осцилляторе.
Теперь надо было подумать, как подключить дисплей и кнопки.
Задачка совсем несложная и можно подключить так, как делается во всех примерах (см.ссылки ниже).
Дисплей подключаем в 4-х битном режиме (для экономии используемых цифровых пинов).
Один из выводов дисплея отвечает за контрастность. Захотелось иметь возможность регулировать контрастность из скетча. Сказано-сделано: подключаем этот вывод к свободному пину с ШИМ (дополнительно ставим электролитический конденсатор на 10мкФ - для сглаживания).
Поскольку планировалось использовать две кнопки, то самым простым решением было бы повесить каждую кнопку на свой цифровой пин и мониторить их состояние, но это как-то тривиально.
Решил задействовать для кнопок всего один пин (аналоговый).
Схема очень простая - кнопки включаются последовательно друг за другом, параллельно каждой кнопке - свой резистор. Последовательно этой конструкции - еще один резистор. Вся эта цепь включена между «землей» и «питанием». Таким образом получается делитель напряжения.
Нарисовал, как смог, извините.
Особенность схемы (и подобранных резисторов) такова, что позволяет отслеживать нажатие любой из кнопок и «бонусом» - факт нажатия двух кнопок сразу, чем мы и воспользуемся при написании скетча.
Сначала собрал прототип на беспаечной макетной плате:
Написал небольшой скетч, который опрашивал датчик, производил необходимые вычисления и выводил данные на дисплей - все заработало так, как ожидалось.
Единственной неожиданностью оказалось то, что датчик, который не подключен к проводу, ток в котором хотим измерить, дает ненулевые значения - имеется небольшая «постоянная составляющая» (обусловлена неидеальностью элементов между датчиком и аналоговым входом МК). Поэтому решено в скетч добавить простенький механизм «автокалибровки» для ее устранения.
Теперь можно переходить к реализации «в железе».
Печатную плату ради одного устройства делать, имхо, нецелесообразно - решил все сделать на печатной макетной плате навесным монтажом.
Для прибора был приобретен корпус. Выбор был сделан «на глазок» (определяющим был размер дисплея и то, что рядом с ним должно быть две кнопки).
Фото некоторых комплектующих, которые использовались в последующих итерациях:
Для собственного удобства решил сделать устройство из двух плат.
На верхней расположил дисплей, кнопки, разъемы и большую часть «рассыпухи», отсносящуюся к дисплею и датчику.
На нижней плате - микросхема atmega168 в панельке, конденсаторы (по питанию) и разъем для подключения программатора. Эта плата получилась почти пустая.
Для соединения плат решил использовать штыревые разъемы:
Безусловно, все составляющие можно было разместить и на одной плате (микроконтроллер разместить под дисплеем), но не хотелось делать более плотный монтаж, да и оставить «резерв на развитие» - не лишнее (даже если и не понадобится).
«Бутерброд» в сборе:
Видно, что платы имеют «хитрую» конфигурацию - это для того, чтобы не нарушать внутреннее «убранство» приобретенного корпуса. Выступы в корпусе хорошо фиксируют «бутерброд» внутри и не дают свободно болтаться в корпусе.
На этом этапе проекта пришлось сильно думать, как же теперь разметить отверстия под дисплей, кнопки и разъемы, причем сделать это так, чтобы не пришлось делать фальш-панель?
Помогли направляющие и то, что платы были сделаны с минимальным зазором - люфт почти нулевой.
Разметку необходимых отверстий производил изнутри и использовал подручные средства.
Начал с кнопок: взял зубную пасту и намазал «верхушки» толкателей - после этого аккуратно вставил «бутерброд» в корпус по направляющим и добился отпечатка на внутренней стороне корпуса.
Дальше просверлил по полученным меткам отверстия сверлом нужного диаметра. И снова примерил плату - бинго! Кнопки оказались на своих местах.
Аналогично «измазал» рамку дисплея (он еще под упаковочной пленкой был) и повторил манипуляции. Результат можно видеть ниже.
Последняя «примерка», все выглядит сносно:
Слабонервным не смотреть (обратная сторона платы)
Сначала не планировал делать разъем для подключения программатора: думал, что сделаю аппаратную часть, напишу всю программную начинку, прошью и все соберу в корпусе, но оказалось, что вывести разъем достаточно просто и это удобнее, чем разбирать устройство для каждой корректировки ПО.
Программирование устройства с помощью программатора на FT232RL:
Прибор в сборе (правда, софт еще не дописан):
Демонстрация работы прибора и его основных возможностей (тут уже «финальная» версия софта):
Прошу прощения за качество - очень неудобно одной рукой держать «камеру», а другой - подключать, нажимать, включать кондиционер и т.п.
Архив со скетчем и необходимой библиотекой доступен по ссылке .
Список покупок
Привожу ссылки, где приобретал комплектующие. Безусловно, можно найти дешевле.- ATmega 168 - 145 руб.
- Датчик тока - 529 руб.
- Разъем jack 3.5мм - 79 руб. (в наборе три, нужен только один)
- Резисторы и конденсаторы - 189 руб. (из набора нужно далеко не все)
- Штыревые разъемы - 319 руб. (опять же из набора нужно далеко не все)
- Гнездо питания - 20 руб.
- ЖК-дисплей 16х2 (англо-русский) - 650 руб.
- Кнопка тактовая (h=13мм) - 19 руб. (2 шт.)
- Корпус - 88 руб.
- Макетная плата - 870 руб. (нужна не вся)
Немало, но если брать только нужные элементы (а не наборы) и приобретать в «правильных» местах - можно будет существенно сэкономить (правда, ждать придется дольше).
Дополнительно была использована макетная плата, набор соединительных проводов,
Может выполнять работу. Например, вскипятить воду в электрочайнике, перемолоть кофе в кофемолке, согреть курицу в микроволновке и так далее. Все эти бытовые приборы являются нагрузкой для домашней сети. Но, как вы знаете, некоторые приборы “крутят” счетчик очень быстро, а некоторые приборы почти не потребляют электрический ток.
Если включить чайник и лампочку накаливания в вашей комнате и оставить на час, то чайник “съест” электроэнергии намного больше, чем та же самая лампа накаливания. Дело в том, что чайник обладает большей мощностью, чем лампочка. В этом случае можно сказать, что мощность чайника будет больше, чем мощность лампы в единицу времени, например, за секунду. Чтобы точно измерить, во сколько раз чайник потребляет электрической энергии больше, чем лампочка, нам нужно измерить мощность чайника и лампочки.
– это прибор, который измеряет потребляемую мощность какой-либо нагрузки. Выделяют три группы ваттметров:
- низкой частоты и постоянного тока
- радиочастотные ваттметры
- оптические ваттметры
Так как наш сайт посвящен электронике и электротехнике, то мы будем в этой статье рассматривать только ваттметры постоянного тока и низкой частоты. Под низкой частотой подразумевается частота в 50-60 Герц.
Мощность постоянного тока
Итак, вы уже все в курсе, что любая нагрузка для электрического тока потребляет какую-либо мощность. Мощность постоянного тока выражается формулой:
P=IU
где
P – это мощность, которая выражается в Ваттах (Вт,W)
I – сила тока, которую потребляет нагрузка, выражается в Амперах
U – напряжение, которое подается на нагрузку, выражается в Вольтах
Поэтому, чтобы найти мощность какой-либо нагрузки, которая подсоединена к постоянному току, достаточно перемножить значение и . Например, на этом фото мы видим вентилятор от компьютера, который подцепили к . Его мощность, как не трудно догадаться, составила P=IU=0,18 Ампер x 12 Вольт =2,16 Ватт.
Ваттметры для постоянного тока
Вы ведь не будете каждый раз таскать с собой громоздкий блок питания или два , которые будут измерять и ток и напряжение? Поэтому, в настоящее время ваттметры представляют из себя законченные приборы, которые очень легко соединяются с потребляемой нагрузкой. На Алиэкспрессе я находил вот такие ваттметры для постоянного тока, которые показывают сразу и ток, и напряжение, и потребляемую мощность нагрузки. К проводам, где написано SOURCE цепляем источник постоянного тока, а к проводам LOAD цепляем нагрузку. Все элементарно и просто!
Некоторые из них идут в комплекте со
Схема подключения источника постоянного тока и нагрузки в таком ваттметре выглядит так
Ну и самый бюджетный вариант – это взять ампервольтметр и просто умножать значения тока и напряжения
Вот такой вольтамперметр рассчитан на максимальные параметры 100 Вольт и 50 Ампер. То есть, теоретически, он может измерять мощность до 5 кВт.
Мощность переменного тока
Мощность переменного тока вычисляется по формуле:
P=IUcos φ
где
P – мощность, Ватт
I – сила тока, Ампер
U – напряжение, Вольты
cos φ – коэффициент мощности
Что еще за косинус фи ? И что он вообще означает? Есть такие радиоэлементы как конденсаторы , катушки индуктивности , трансформаторы , электромеханические реле различные двигатели и прочие радиоэлементы, которые обладают какой-либо емкостью или индуктивностью.
Если вспомнить осциллограмму переменного напряжения из нашей домашней розетки, то она будет выглядеть вот так:
Если же запитать какую-нибудь нагрузку, типа лампочки накаливания, то у нас в дело пойдет также такой параметр как сила тока . Так как лампочка накаливания не обладает никакой емкостью или индуктивностью, то сила тока у нас будет синфазно меняться с напряжением. Синфазно – это означает одинаково, синхронно. Например, синхронное плавание. Там участники все делают вместе и одинаково.
Так вот, такой параметр как сила тока и напряжение на лампочке тоже действуют синфазно. Ниже красной синусоидой я показал силу тока, которая “бежит” через лампочку:
Видите? Она начинается в этом же месте, где и напряжение. Сила тока достигает максимума, и напряжение тоже достигает максимума в это же самое время, следовательно и мощность в этот момент тоже максимальная (P=IU). Сила тока равняется нулю и напряжение тоже равняется нулю в том месте, где пересекаются эти синусоиды, значит и мощность в этот момент тоже будет равняться нулю.
Но весь прикол в том, что каким-то чудом радиоэлементы, обладающие индуктивной или емкостной составляющей (конденсаторы, катушки, трансформаторы и тд) умудряются сдвигать синусоиду силы тока.
Предположим, будем питать от сети мой трансформаторный блок питания.
И у нас осциллограмма силы тока уже будет принимать примерно вот такой вид:
В зависимости от значения индуктивной или емкостной составляющей, сила тока может либо опережать либо отставать от напряжения. А чтобы измерить на сколько, для этого в обиход ввели фи (φ), которая показывает этот сдвиг в градусах.
Короче говоря, не будем рассматривать тригонометрию, скажу просто, что для расчета мощности берут косинус значения этого угла.
Ваттметр цифровой на сетевое напряжение
В гостях у нас китайский ваттметр, приобретенный на распродаже в Алиэкспрессе.
Ну что же, давайте познакомимся с ним поближе.
Первая строка на ваттметре – это часы. Они начинают счет только тогда, когда в розетку ваттметра включена какая-либо нагрузка. Нагрузкой в нашем случае может быть любой электробытовой прибор: утюг, паяльник, светильник и так далее
Строкой ниже, с помощью кнопки “Energy”, мы можем выводить параметры электрического сигнала, такие как:
– напряжение (V, Вольт)
– сила тока (A, Ампер)
– частота (Hz, Герц)
– мощность (W, Ватт)
– коэффициент мощности (Power Factor) или cos φ (косинус фи,безразмерная величина, то есть измеряется чисто в цифрах)
Третья строка – это расчет стоимости электроэнергии. Измеряется в Киловаттах умноженных на Час (КВатт х час). Самая частая ошибка – это когда пишут кВатт/час. Запомните, там знак не деления, а умножения! Вот за эти киловатт-часы мы и платим денежку провайдерам электрической энергии;-).
Сейчас никакая нагрузка не включена в розетку ваттметра. Смотрим на дисплей:
Ничего себе, почти 240 вольт.
Можно замерить частоту. 50 Герц – так и должно быть.
Так как в розетке нашего ваттметра нет никакой нагрузки, следовательно и сила тока также будет равняться нулю:
Ну и мощность также будет равняться нулю
Например, мой самопальный простой блок питания , включенный в сеть и не питающий никакую нагрузку, все равно потребляет энергию, так как является трансформаторным. Напряжение сразу идет на первичную обмотку трансформатора .
Его не следует оставлять включенным в розетку, так как он все равно хоть и немного потребляет ток.
Включаю свой трансформаторный блок питания в сеть 220 Вольт. Итак, напряжение в розетке 236,8 Вольт:
К блоку питания я подцепил лампочку на 12 вольт. Итого, нагруженный блок питания у нас потребляет 0,043 Ампера.
Power Factor – коэффициент мощности, он же косинус фи. Сейчас он у нас равен 0,42, так как нагрузка индуктивная.
Проверяем все это дело по формуле P=IUcos φ=0,043х236,8х0,42= 4,28 Ватт. Почти все сходится с небольшой погрешностью.
Давайте проведем еще один опыт. Возьмем лампу накаливания на 220 Вольт и подцепим ее через ваттметр в сеть. Так как лампочка накаливания у нас не обладает ни индуктивностью, ни емкостью, то на графике синусоида силы тока и напряжения будет примерно выглядеть вот так. То есть синхронно:
Фи в этом случае равен нулю (сдвига фаз между ними нет). Вспоминаем школьный курс тригонометрии и помним, что косинус нуля – это единичка!
Проверяем на опыте.
Power Factor, он же косинус фи , высвечивает единичку. Все верно!
Замеряем потребляемую силу тока:
Замеряем напряжение:
Считаем по формуле:P=IUcos φ=0,115х233,5х1= 26,9 Ватт. Все также сходится с небольшой погрешностью;-)
Немного отходя от темы, давайте еще напоследок глянем, какую мощность потребляет светодиодная лампа
Всего 6 Ватт! А светит она даже получше 25 Ваттной, которую я использовал в опытах. Вывод делайте сами.
Где купить ваттметр
Как я уже сказал, брал на Али. Выбирайте
любой понравившийся на сетевое напряжение
А вот здесь ваттметры на постоянный ток
Выбирайте на ваш вкус и цвет!
