Ватметр, лічильник електроенергії, кероване через WiFi реле DDS238-2 зі струмом до 65 А

Люблю різні цікаві електричні штуковини, тож замовив кілька різних, щоб випробувати, порівняти з іншими й розповісти вам. Сьогодні огляд першої з них — реле з керуванням через WiFi.

Нагадую: щоб завжди бути в курсі нових тем у блозі, рекомендую підписатися на мій інстаграм, де я публікуватиму сповіщення про всі нові теми й, можливо, просто писатиму про щось цікаве — посилання на акаунт

У заголовку я назвав цей пристрій лічильником електроенергії, але одразу зауважу: поставити такий лічильник на облік не вийде, адже лічильник він лише за функціональністю, а дані можна використовувати тільки для власних потреб.
Крім того, після огляду EM-129 мені іноді писали: мовляв, чому так дорого, он скільки є недорогих китайських рішень — теж вимірюють, теж мають реле. Тож сьогодні якраз і порівняємо, чим вони відрізняються.

Як я зрозумів, існує щонайменше чотири модифікації цього реле:
1. Без дистанційного керування
2. Керування через RS485
3. Zigbee
4. WiFi

В огляді — четвертий варіант. Як я з'ясував, є й інші відмінності: наприклад, під час роботи через Zigbee затримки значно більші, ніж у реле з WiFi.

Реле запаковане в невелику коробочку, на вигляд наче доїхало без пошкоджень.


Комплект гранично простий: реле та інструкція до нього.


Інструкція англійською, але мене в ній цікавило, по суті, лише одне — технічні характеристики, ну і, можливо, перелік даних, що виводяться. Але з останнім я розібрався сам.


Реле має звичне виконання для встановлення на DIN-рейку, ширина — два стандартні модулі.


1. Спереду — невелике віконце індикатора, читабельність, на мій погляд, не дуже добра. Нижче — кнопка, яка виконує такі функції:
перемикання режимів відображення
увімкнення/вимкнення виходу
перезавантаження
переведення пристрою в режим підключення до WiFi.

Нижче — три світлодіоди: активність виходу, підключення до WiFi, активність імпульсного виходу.
2. Доступ до гвинтів закритий кришками, які, як і належить, мають місце для встановлення пломби. Щоправда, до самих клем залишається легкий доступ, але, справедливості заради, в ЕМ-129 немає навіть кришок.
3, 4. Крім силових клем, є клемник імпульсного виходу, який видає 1600 імп на кВт·год.
5. Збоку є схема підключення, і скажу вам: підключати дуже незручно. Зазвичай у подібних пристроїв (не лічильників, а взагалі) вхід зверху, вихід знизу, а тут вхід ліворуч, вихід праворуч, при цьому зверху нуль, знизу фаза. До того ж клеми 1 і 2 розташовані... знизу, а 3 і 4, відповідно, зверху. Просто якась дичина.
6. Фіксатор для встановлення на рейку — тримає.


Гаразд, переходимо до нутрощів. Щоб дістатися до них, треба викрутити пару саморізів і роз'єднати половинки корпусу. До речі, тут захисту від несанкціонованого доступу немає — хіба що паперова наклейка.
Верхня плата знімна. Загалом конструкція мені сподобалася і, на мій погляд, досить добре продумана; у того ж Новатека вона трохи програє.


Усередині — поляризоване реле із заявленим струмом 80А, хоча декларується 65А; напруга обмоток — 9 вольт. Загалом подібні реле я часто зустрічаю у вітчизняних та імпортних реле захисту від перенапруги, щоправда, з дещо іншою конфігурацією силових контактів. Але, найімовірніше, її замовляють під конкретне технічне завдання.


А ось цей момент надзвичайно цікавий: один із силових виводів реле водночас є датчиком струму, по суті — струмовимірювальним шунтом. На цій ділянці метал навіть зачищений.
І тут я зняв би капелюха (якби носив його) перед китайськими розробниками. У ЕМ-129 рішення приблизно схоже, але там ділянка помітно довша (тобто напруга, найімовірніше, вища), а мінімум, який він може виміряти, — приблизно 50Вт. Тут виробник декларує мінімум 20мА, або близько 4Вт, але насправді я вимірював потужність і 3Вт.
Розробники з Новатека, думаю, вам є чого повчитися.


Щоб вийняти реле з корпусу, треба викрутити ще пару саморізів. До конструкції клем у мене претензій не виникло, хоча під час тестів я затягував їх із чималим зусиллям.
Також не можу сказати нічого поганого про контактну групу реле. Суб'єктивно — звичайнісіньке реле; від тих, що я бачив раніше, воно відрізняється тим, що тут одна обмотка, а перемикання режимів відбувається подаванням напруги різної полярності. Відповідно, відрізняється механіка, але контактна група зовні така сама.


Силова плата, вигляд згори. Тут розташовані стабілізатори живлення, причому модуль живиться не через конденсатор — застосовано DC-DC перетворювач. Утім, в ЕМ-129 теж стоїть DC-DC.


Але в ЕМ-129 є іоністор для живлення вбудованого годинника, тут іоністора немає, як, власне, і годинника.
Основний ШІМ-контролер PN8016, нічого незвичайного, типовий ШІМ із вбудованим транзистором на 800 вольт.


1. Нижній бік плати, видно пару вхідних конденсаторів 4.7мкФ 450 вольт і один вихідний.
2. Для захисту встановили резистор як запобіжник і варистор на 680 вольт.
3, 4. Плата керування

Кілька слів про захист: у реле на вході стоять конденсатори на 450 вольт, але вони з'єднані паралельно, тому максимальна вхідна напруга — близько 320 вольт. На ЕМ-129 я подавав на вхід до 450 вольт.
При цьому тут встановили варистор на 680 вольт, тобто фактично він почне працювати за вхідної напруги 480 вольт і справді потрібен лише для захисту від завад і дуже коротких стрибків напруги.
На ЕМ-129 варистор підібрано так, що він почне працювати ще до того, як ШІМ зможе вийти з ладу через перенапругу.


Щоб дістатися до контролера зі стертою маркуванням, довелося випаяти WiFi-модуль. До речі, на ньому може бути встановлений модуль Zigbee, і, наскільки я можу судити, датчик струму підключений безпосередньо до мікроконтролера, без використання ОП.


Підключаємо пристрій до мережі й перевіряємо, на що він здатен.
Спочатку WiFi не налаштований і світлодіод блимає, але мене здивував світлодіод індикації активності реле.
Біля світлодіода індикації активності виходу є значок зі знаком оклику, а сам світлодіод червоний. Але, чорт забирай, якому ідіоту спала на думку ідея індикувати не наявність, а відсутність напруги після реле?


Тобто коли на виході є напруга, світлодіод вимкнений, а коли її немає — світиться червоним... клініка.
Далі тут і там з'являтиметься застосунок для роботи з реле, докладніше про нього розповім ближче до кінця огляду.


На дисплей можна вивести багато різних параметрів, наведу їх у тому порядку, в якому вони з'являються після подавання живлення.
Спочатку відображається значення кількості імпульсів на 1кВтч, тут показано "С 1600", але я так і не зрозумів, навіщо це, адже ця інформація є і на корпусі реле. Після відображення цього параметра реле переходить у звичайний режим роботи, і натисканням кнопки можна перемикати 9 режимів відображення:
1. Загальний лічильник електроенергії, діапазон 000000.0-999999.9кВтч. Подейкують, що його можна обнулити, довго утримуючи кнопку. Максимум, чого я досяг, — це відв'язав пристрій від WiFi
2. Лічильник спожитої енергії, діапазон 000000-999999кВтч
3. Лічильник відданої енергії, діапазон від -000000 до -999999кВтч
4. Струм у колі навантаження, крок відображення 0.01А
5. Вхідна напруга, крок відображення 0.1В
6. Активна потужність у колі навантаження, крок відображення 0.1Вт
7. Реактивна потужність у колі навантаження, крок відображення 0.1Вар
8. Коефіцієнт потужності, крок відображення 0.01
9. Частота струму в мережі, крок відображення 0.01Гц


Трохи тестів.
Спочатку перевірив, як пристрій поводиться за низької вхідної напруги.
Заявлений діапазон починається від 100 вольт, але насправді пристрій продовжував працювати приблизно до 50 вольт на вході, намагається працювати за 21-25 вольт, але є невеликий «нюанс».
Як видно на екрані смартфона, під час зниження напруги живлення до нуля пристрій вимкнувся за вхідної напруги приблизно 50 вольт, а через деякий час застосунок перестав бачити пристрій і повідомив про втрату зв'язку.
За напруги близько 35-36 вольт пристрій зміг нормально ввімкнутися, відобразити стан і навіть коректно вимірювати напругу, але відновлювати зв'язок не захотів. Не допомогло й підвищення напруги вище 100 вольт. Я зачекав із хвилину, потім вимкнув і знову ввімкнув живлення (115 вольт), і після запуску пристрій за кілька секунд підключився до WiFi.

Загалом ситуація з плавним підвищенням напруги трапляється рідко, але теоретично можлива.


Далі перевірив діапазон від 50 до 260 вольт і можу відзначити високу точність вимірювання напруги: навіть у найгіршому випадку різниця становила близько 0.3 вольта.
Напругу вище 260 вольт не подавав, бо не бачив у цьому сенсу: 320 вольт пристрій цілком витримає, короткочасно витримає й більше, але це вже буде позаштатна ситуація, а виробник узагалі заявляє діапазон 100-270 вольт (в іншому місці вказано 100-300 вольт).


Оцінювання точності вимірювання струму.
Як навантаження використовував кілька типів ламп розжарювання (15 і 125Вт) і пару прасок (400 і 2000Вт).
Покази на смартфоні запізнюються приблизно на пару секунд, тому є невеликі відмінності. На екрані самого пристрою також є невелика затримка, а мультиметр усе-таки працює помітно швидше, тож це додає невелику похибку. Похибка збільшувалася, бо в міру прогрівання «навантаження» струм трохи зменшувався, тож на екрані мультиметра він встигав «утекти» далі, ніж на екрані ватметра.
Загалом ліворуч на екрані смартфона — струм у застосунку, посередині — струм на екрані пристрою, тут затримка менша, а праворуч — значення, ближче до реального.

Ну що тут скажеш, як на мене, дуже непогано, а на малих струмах навіть чудово — і це за умови, що використовується ну дуже низькоомний шунт. За струму 2-10А прилад трохи завищував результат, але буквально на 20-30мА, що за такого струму становить 0.5-1%.


Заодно виміряв падіння напруги на пристрої.
Вимірювання проводив безпосередньо на клемах, але з огляду на конструкцію реле можна сказати, що фактично вимірював на ньому.
За струму 1.83А падіння становить 2.345мВ, розрахунковий опір — 1,29мОм
За струму 9.14А падіння становить 12.694мВ, розрахунковий опір — 1,39мОм.

За реальне значення можна взяти більший опір, нехай 1.4мОм, і відповідно приблизно розрахувати потужність, що виділяється за різних струмів.
10А = 0.14Вт
20А = 0.56Вт
30А = 1.26Вт
40А = 2.24Вт
50А = 3.5Вт
60А = 5.04Вт

На мій погляд, тривалий струм краще обмежити значенням 40А, але цілком допустимо піднімати його й до заявлених 60-65А, просто обмежуючи час роботи.


Для подальшого тестування довелося скористатися струмовимірювальними кліщами, оскільки мультиметр не може вимірювати такий великий струм. Звісно, у такому разі похибка вимірювання більша, але вигадувати альтернативні варіанти було б складніше.


Видно, що під час вимірювання кліщами результати відрізняються більше: наприклад, за струму 6.38А ватметр показав 6.26А, хоча під час прямого підключення мультиметра різниця була явно меншою.
Приблизно така сама різниця зберігається і за струмів 20, 40 та 64А, де ватметр показав відповідно:
Кліщі — ватметр
20.67А — 20.24А
40.18А — 39.05А
64.5А — 62.99А

Також нагадаю, що результат у застосунку відображається з невеликою затримкою, а струм не стабілізований; у цьому варіанті різниця сягала 2.5%.


Далі я вирішив не обмежуватися струмом 64А й трохи підняв його: спочатку до 72, а приблизно за п'ять хвилин — і до понад 80А.


Як виявилося, навіть за п'ять хвилин роботи зі струмом 72А нагрівання було відносно невеликим, найбільше грілися дроти.
1. Вигляд згори
2. Вигляд правої стінки корпусу реле.
3. Загальний вигляд «стенда».


Як і було заявлено, реле має два лічильники: отриманої та відданої енергії.
1-3. Спочатку було підключено у звичайному режимі, і показання загального лічильника та лічильника отриманої електроенергії збігалися, а лічильник відданої показував нуль. Нагадаю, що мінімальний крок загального лічильника — 0.1кВтч, решти — 1кВтч.
4-6. Після зміни фазування на зворотне загальні показання продовжили зростати, лічильник отриманої енергії не змінився, зате почав рахувати лічильник відданої.
7-9. Ще трохи поганяв — усе працює коректно: загальний лічильник рахує загальне, решта — кожен своє.


Так виглядає дисплей за умов роботи, близьких до реальних: струм, потужність і коефіцієнт потужності.


А цю особливість я помітив цілком випадково, коли переглядав фотографії для підготовки огляду.
Тут показано вимірювання зі зворотним фазуванням, і вже потім я звернув увагу, що струм тут відображається набагато точніше: на двох послідовних фото помітне «коливання» показань ватметра лише на +/-0.2А.


Про застосунок.
Вище ви могли частково бачити його під час тестування, розповім трохи докладніше.

Власне, пропонуються два застосунки — Tuya Smart і Smart Life, але в мене склалося враження, що це, по суті, один і той самий застосунок: принаймні інтерфейс і вікно перегляду параметрів ватметра цілком ідентичні.

Встановлюємо будь-який із застосунків і підключаємо ватметр. Спочатку здалося, що це складно, але потім з'ясувалося, що все гранично просто. Подаємо живлення на ватметр, натискаємо й утримуємо кнопку, доки світлодіод не почне часто блимати.
У застосунку вибираємо підключення нового пристрою,
потім у вікні вибираємо WiFi-розетку,
далі з'явиться назва вашої точки доступу (смартфон уже має бути до неї підключений, лише 2.4ГГц),
вводимо пароль до точки доступу, кілька разів тиснемо «далі»,
наприкінці вибираємо «швидко блимає», і за десяток секунд ватметр підключиться до WiFi, а потім з'явиться в застосунку.


Інтерфейс реле досить простий: є головне вікно з кнопкою ввімкнення/вимкнення, унизу — кілька додаткових кнопок:
1. Дублює велику кнопку, а якщо ви перебуваєте в іншому меню, повертає на головний екран. Реагує швидко, приблизно за 0.5сек.
2. Таймер: налаштовуємо час увімкнення або вимкнення реле.
3. Зворотний відлік: можна задати, через який час реле вимкне/увімкне навантаження або змінить стан виходу на протилежний.
4. Меню відображення лічильників і вимірювань.


Інтерфейс відображення даних вимірювачів реалізовано вельми криво: великі цифри вгорі — це лічильник кВт·год за добу, який щодня обнуляється, а дрібні цифри нижче — це:
1. струм у колі навантаження, мА
2. потужність, споживана навантаженням, формат 0.1Вт
3. напруга на вході, формат відображення 0.1В
4. загальний лічильник споживання, формат відображення 0.01кВт·год

І ось тут одразу виникають зауваження:
1. Усюди значення виводяться в повних одиницях, тобто вольтах, ватах, кВт·год, а струм вимірюється в мА — це збиває з пантелику. Логічніше було б тоді й струм виводити у форматі 0.001А
2. Місця на екрані хоч відбавляй, навіщо ці дрібні цифри — їх що, з мікроскопом розглядати?
3. Ватметр показує ще купу вимірювань, а також два додаткові лічильники. І де вони?
Загалом тут ще працювати й працювати.

Зате зробив скриншот, коли пропускав через реле струм майже 90А. Як же часто блимав світлодіод імпульсного виходу :)

Можна вивести графік споживання — зручно.

З опису на сторінці магазину —

ІМХО, якийсь абсурд: невже справді бувають лічильники, які не рахують без WiFi? :)


Налаштувань пристрою дуже мало. До речі, наскільки я дізнався, у версії Zigbee є окрема вкладка «налаштування», а тут її чомусь немає. Хотів оновити прошивку, але пише, що встановлена остання версія.


На цьому, власне, все, що безпосередньо стосується пристрою, закінчується. Усе інше — програмні можливості застосунку.
Наприклад, можна створити сценарій, у якому прив’язати певну подію до зміни стану пристрою, наприклад:
1. Увімкнення/вимкнення виходу
2. Спрацьовування таймера
3. Збільшення/зменшення струму відносно встановленого порога
4. Те саме для напруги
5. Те саме для потужності
6. Те саме для лічильника кВт·год, але тут, мабуть, можна лише задати перевищення — наприклад, встановити для когось чи чогось ліміт спожитої електроенергії.

В одному з оглядів подібного пристрою із Zigbee писали, що час відгуку становить близько 30 секунд. У пристрою, який я оглядаю, він помітно менший — близько 5–6 секунд. Але навіть так використовувати його як повноцінний захист від перенапруги не вийде через велику затримку: адже все обробляється в застосунку, а не у ватметрі.

А от як обмежувач потужності він цілком годиться: така затримка якраз допомагає уникнути хибних спрацьовувань. Власне, саме цей режим роботи я й випробовував, тому й дізнався час відгуку.
До того ж є відчуття, що затримка штучна, адже навіть якщо закласти близько 2 с на передавання даних і приблизно 0,5 с на команду керування, усе одно виходить швидше, ніж 5 с.


Також застосунок дає змогу прив’язати дію, наприклад, до потрапляння телефона в певну зону: скажімо, щось увімкнути, коли ви (ваш телефон) наближаєтеся до дому, і вимкнути, коли йдете. Є голосове керування та багато чого іншого, але це вже можливості застосунку, які безпосередньо до ватметра особливого стосунку не мають.



Висновки.
Загалом реле сподобалося, хоча й не обійшлося без зауважень. Щоправда, здебільшого вони стосуються застосунку, а не самого реле. Зауважень безпосередньо до реле менше, і серед них:
1. Інверсна індикація наявності напруги на виході
2. Малий запас за вхідною напругою: заявлено до 270/300 В, реально витримає до 320 В.
3. Зовсім крихітний дисплей, якому не допомагає навіть віконце на кшталт лінзи.
4. Можливе «зависання» WiFi під час плавного підвищення вхідної напруги від нуля.

В іншому все дуже непогано. Особливо сподобалися доволі висока точність вимірювання та можливість коректно працювати з дуже малопотужними навантаженнями. Крім того, реле нормально комутує заявлені 65 А, короткочасно витримує до 80–90 А, але я б радив не перевищувати струм 40 А протягом тривалого часу.

А от якщо порівнювати це реле з набагато дорожчим вітчизняним EM-129, то все не так райдужно. По суті, ватметр, який я оглядаю, може «похвалитися» лише можливістю вимірювати малопотужні навантаження та доволі продуманою конструкцією. А в іншому:
1. Немає термозахисту
2. Немає вбудованого реєстратора даних, а отже, немає й батарейки/іоністора
3. Немає програмного/апаратного захисту від підвищеної/зниженої напруги.
4. Узагалі немає вбудованих захистів.
5. Робота через китайську хмару (наскільки я зрозумів), тож затримки можуть бути більшими. EM-129 може працювати навіть без інтернету (у локальній мережі)
6. По суті, гарантії немає
7. Немає навіть регулювання яскравості індикаторів :(

Загалом на тлі EM-129 він виглядає дуже блідо. Мабуть, хоч якось реабілітують його доволі непогана схемотехніка та складання, підтримка Tuya тощо, ну і, звісно, ціна: різниця у 3–4 рази — це суттєво.

Магазин надав купон BGc9950b, з яким до 28 лютого ціна становитиме $28.99, хоча, звісно, знижка в один долар — так собі :(
На AliExpress мені траплялося це реле за $25.

На цьому, здається, все. Звісно, можна було б докладніше розглянути можливості інтеграції з іншими системами, але мені набагато цікавіше було дослідити апаратну частину.