自作発電機の電力を測る方法

質問

自分で磁石とコイルをもちいて発電機を作ろうと考えていますが、
電力はどういった方法で調べればいいのでしょうか？
こんな実験方法がある
回路を用いて装置を作成できるなど
できるだけ詳しい話が聞きたいです。
よろしくお願いします。

回答No.6

KEN_2 · ベストアンサー

ANo.2,4 です。

>五分間の総合の電力を測りたい場合はどのような方法があるのでしょうか。
>自分はある一定の電力になったら７セグの数字がひとつ上がっていくっていう回路・・・
時間と表示の関係があるとハードで全て処理すると、複雑になり専用のカスタムICが必要になり素人には困難ですので、PICを使って処理するとかなり複雑なことができます。

PICを使った処理：
１．電圧・電流（または、電力KVA）を絶縁した状態で10VFSに分圧して取り込む
２．PICで約１秒間隔でA/D変換で取り込み電力KVAの掛け算をして表示する。
３．5分間毎の電力をPIC内部メモリに記憶する。
４．SWの切り替えで瞬時（約１秒間隔）か5分間毎の電力か電圧・電流を表示する。
＊こんな感じでPICのプログラムとSW・A/D変換を処理すれば可能です。
下記サイトで勉強してみてください。
ＰＩＣの概要
http://www.picfun.com/picframe.html
（有）秋月電子通商
http://akizukidenshi.com/catalog/c/cpickit/
疑問があればまた別途質問ください。

foobar 様ホールセンサの応用例の紹介有難う御座いました。
若干精度は劣るかも知れませんが、簡易の掛け算器の動作で応用可能ですね。
磁気結合で片側が絶縁できるのでコストも下がりますね。

お礼

ありがとうございました。
積算電力をオシロスコープで計測する方法を質問しようと考えているのでそちらでも答えていただけると嬉しいです

回答No.5

foobar

＃３です。
若干余談。

電流を非接触で検出する電流センサに、ホールセンサを使って電流が作る磁界を検出するものがあります。
このホールセンサの出力は、磁界*ホール素子に流す電流に比例します（掛算器として使える）。
そこで、電流センサで内部のホール素子に流す電流を回路の電圧に比例させる（簡単には、ホール素子＋直列抵抗を電圧計のように回路につなぐ）と、センサの出力は電流＊電圧（それぞれ瞬時値）=瞬時電力になるので、LPFで脈動分を取り除いて、メータで表示してやれば（有効）電力を表示できます。
安価なワットメータつきのテーブルタップに、この手法を使ったものがあったように思います。（アナログメータを使えば電力の脈動分に反応しないので、上記のLPFを省略できて、さらに簡単なつくりにできます。）

お礼

回答ありがとうございます。
続けて質問で申し訳ありませんが、
五分間の総合の電力を測りたい場合はどのような方法があるのでしょうか。
自分はある一定の電力になったら７セグの数字がひとつ上がっていくっていう回路を考えているのですが、回路また集積回路についての知識が乏しいのでICのことを詳しく説明されているサイトなどを教えていただけないでしょうか。

回答No.4

KEN_2

ANo.2 です。
引っ掛かかりがあったので、身近にある発電機や、過去に自分が設計した信号処理回路を思い出して見ましたが、身近な部品で自作するとすればかなり制約が発生します。
消費電力KWを計測するには力率を出すために電流位相を計測しなければなりません。

要点：
市販の発電機には電力計どころか電圧計もついていはせん。（1KVAと2.2KVAタイプ）
大型の発電機で電圧計とし消費電流計は付いていますが、電力計はあってもKVAの供給電力表示で消費電力を表示するKWの必要性があるかとの疑問です。
発電機に電力を表示するのはKVAの電力を表示すればよいと考えます。
負荷で表示するのは、別に消費電力を表示するKWの測定器があればよいことです。

回路方式：
電圧と電流を個々の絶縁型検出回路で10V/FS程度に分圧・分流器で取り出し、掛算器で処理してメーターに振らせるか、PCIボードのA/D変換に取り込み表示する。
＊ここで絶縁型検出回路とするのは電圧と電流を掛算する時に信号ラインが短絡するので絶縁型で取り込む必要があります。
あとは先の回答を参照してください。

負荷の消費電力を表示するのは、下記が安価です。
http://kakaku.com/search_results/%83G%83R%83%8F%83b%83g/?l=l&n=20&sort=popular&minp=&maxp=&nameonly=&rgb=&shop=&act=Input

#3 さんのホールセンサを上手に使って・・・で近接SWの用途とか回転数の検出しか応用は思いつかないので逆に疑問になり、もし宜しければ「私に教えて!goo」です。

お礼

回答ありがとうございます。
KEN_2さんの回路方式も教科書見ながらがんばってみます。
続けて質問で申し訳ありませんが、
五分間の総合の電力を測りたい場合はどのような方法があるのでしょうか。
自分はある一定の電力になったら７セグの数字がひとつ上がっていくっていう回路を考えているのですが、回路また集積回路についての知識が乏しいのでICのことを詳しく説明されているサイトなどを教えていただけないでしょうか。

回答No.3

foobar

電力をリアルタイムで計るには、
1. 発電機出力電圧を分圧器などで適当な振幅の電圧にする。（できれば、絶縁型の電圧検出器の方が良いでしょう。）
2. 出力電流をセンサで取り込む。＃２さん回答にあるシャント抵抗でもいいのですが、信号の絶縁の点から、非接触の電流センサの方が良いかと思います。（電源が別途必要になりますが、次の回路でもどうせ使うので、、。）
3. 上で取り込んだ電圧と電流の信号をアナログのかけ算器に入力する。
4. かけ算器出力をLPFに通して脈動分を除去する。
これで、電力に比例した信号を作れますので、あとは電圧計で測定するなり、記録計（パソコン＋AD変換器など）にいれて、データをとるなり、できます。

（ホールセンサを上手に使って、上記 1,2,3 をいっぺんにやってしまうような回路もありますが、割愛。）

電力をその場で計る、というのなら、、電力計を使うことになります。
（電子計器の電力計は、上記 1-4を内部で処理しています。）

発電機の負荷が、単純な抵抗なら、単に電圧計と電流計をいれて、読み取った値をかけ算するだけで電力を計算できます。

回答No.2

KEN_2

机上の検討で恐縮ですが、方式を検討してみました。
出力電圧・最大電流の範囲が不明ですので、電力規模によっては簡易にできる筈ですがAC100Vの1KW程度と限定して。
１．出力端の電圧を検出する。
２．出力電流をシャント抵抗で検出する。

３．出力電圧と出力電流の位相差を検出する。OP_AMPを利用して位相差を検出するのが簡単かも？
４．これら検出結果をスケーリングしてメータを振らすか、PCIボードのA/D変換で取込みデジタル表示する。

＊位相差を検出する方法でコストと難易度が変化すると考えますが、後日詳細は検討してみます。

お礼

回答ありがとうございます。
まだまだ勉強不足で理解が追いつかないので調べつつ考えてみます。

回答No.1

hana-hana3

電圧計と電流計、負荷に使用する抵抗装置を用意して下さい。
まずはオームの法則から勉強して下さい。

http://www.honda.co.jp/generator/term/

お礼

質問の仕方が悪かったかもしれません
電圧計などの既存のものを使って計算から割り出すのではなく、
自作発電機の一部として測定部を作るための方法を知りたい、
つまり測定部も自分で作りたいので、測定するための回路を構成する部品や
参考になるサイトを知りたいのです。
回答ありがとうございました