大多數(shù)工程師喜歡高效和節(jié)約，出于這樣的目的，我買了兩個(gè)交流電表。Kill a Watt是一個(gè)漂亮的測(cè)量?jī)x（圖1），可隨時(shí)方便地測(cè)量電器的功耗。對(duì)于任何電子設(shè)備，它都可以立即顯示測(cè)量讀數(shù)。它集成了W-hr功能，但不記錄任何內(nèi)容或?qū)y(cè)量結(jié)果輸入到計(jì)算機(jī)。 Kill a Watt顯示電壓、功率、安培數(shù)、功率因數(shù)、頻率、伏安、能量和完成任務(wù)所花的時(shí)間。

 

圖1：將任何120V ac插頭連接到Kill A Watt，它會(huì)讀出功耗、功率因數(shù)和其它參數(shù)。

 

Kill A Watt不記錄數(shù)據(jù)，也不會(huì)把數(shù)據(jù)下載到電子表格或圖形程序中。畢竟它只值20美元，我們不能期望太多。我用另一款測(cè)量?jī)xWatts Up? Pro（圖2）來記錄數(shù)據(jù)，但是這種設(shè)備現(xiàn)在已經(jīng)停產(chǎn)了。Microchip、ADI、ST、Atmel、Silergy等公司都已經(jīng)能生產(chǎn)微型功率計(jì)芯片，希望將來有人能利用這些芯片制造出適合小插座的數(shù)據(jù)記錄儀。 110美元的Watts Up? Pro雖然有點(diǎn)難用，但還算過得去。

 

先來看看我的Maytag冰箱的功耗情況。捯飭了好一會(huì)兒，設(shè)置好了Watts Up? Pro，我準(zhǔn)備讓它工作幾小時(shí)記錄數(shù)據(jù)（圖3）。

 

圖2： Watts Up？Pro也可以像Kill A Watt那樣測(cè)量電器功耗，不過它是將數(shù)據(jù)存儲(chǔ)在內(nèi)存中，而且數(shù)小時(shí)的測(cè)量數(shù)據(jù)可以下載到計(jì)算機(jī)中。

 

圖3：Watts Up？Pro記錄了我的Maytag冰箱的運(yùn)行情況。峰值功率接近900W，工作功率200W，平均功率73W。

 

圖中可以看到冰箱的壓縮機(jī)有一個(gè)大的峰值功率，約900瓦，一兩秒后下降到200W。占空比約為37％，這意味著冰箱的平均功率大約是73W。在硅谷，24/7 W的價(jià)格每年大約在1美元左右，所以我的冰箱每年要花掉我約73美元。

 

看這些數(shù)據(jù)時(shí)要仔細(xì)。從圖3可以看出，峰值是不相等的，這說明數(shù)據(jù)的采集很粗糙，并且每秒鐘采集的樣本數(shù)太少，因而無法準(zhǔn)確記錄峰值功率。Watts Up? Pro的一個(gè)缺點(diǎn)是采樣率最快只有每秒1個(gè)樣本（圖4）。從圖中可以看到頂部很尖，代表良好的數(shù)據(jù)。峰值功率可能會(huì)更大。當(dāng)功率值緩慢降到200W時(shí)出現(xiàn)了一個(gè)階梯，這顯示了Watts Up? Pro.的幅度分辨率限值。

 

圖4：冰箱電機(jī)開啟的功耗。從圖中可以看出，1秒的采樣率不足以捕獲真正的峰值功率。電機(jī)工作時(shí)功率因數(shù)下降，電壓和頻率基本上穩(wěn)定。

 

我很高興能夠看到我的家電在使用時(shí)的功耗。我將打印機(jī)插入Watts Up? Pro（圖5），從圖中可以看到，在定影輥加熱時(shí)有一段較長(zhǎng)的初始峰值，同時(shí)每一頁從打印機(jī)打印出來時(shí)也出現(xiàn)峰值。跟前面一樣，峰值不等意味著取樣速率不夠快。好的一面是打印機(jī)空閑時(shí)耗電很小。

 

圖5：Brother打印機(jī)打印時(shí)，峰值功耗接近1200W。

 

在這個(gè)圖表中很難看出打印機(jī)空閑時(shí)的功耗，所以將Y軸轉(zhuǎn)換成對(duì)數(shù)刻度（圖6），這樣就很容易看到空閑時(shí)的功耗約為12W，并且最后還會(huì)下降到10W。同樣，將圖3的Y軸也轉(zhuǎn)換成對(duì)數(shù)刻度，可以看到更多的細(xì)節(jié)——Maytag冰箱空閑時(shí)的功耗約為3W（圖7）。

 

圖6：使用對(duì)數(shù)刻度顯示打印機(jī)的功耗，可以看出空閑時(shí)功耗略高于13W。

 

圖7：以對(duì)數(shù)刻度顯示冰箱空閑時(shí)功率雖小但仍可測(cè)量（3W）。

 

這些測(cè)量?jī)x讓我收獲頗豐。值得一提的一件事是我看到我的Denon接收機(jī)靜態(tài)功率很大，超過120W，并且沒有信號(hào)。 TI的放大器應(yīng)用工程師Paul Grohe解釋說：“那些現(xiàn)代化的接收器都有一個(gè)DSP，提供音調(diào)控制和混響等功能，即使沒有輸出，它們?nèi)匀幌暮芏喙β?。我有一個(gè)老式Sony模擬立體聲音響，在沒有信號(hào)時(shí)消耗的功率低于10W。當(dāng)我去睡覺的時(shí)候，我會(huì)關(guān)掉Denon。Grohe說，機(jī)頂盒的情況更糟。因?yàn)橛芯€和衛(wèi)星公司只關(guān)心機(jī)頂盒的價(jià)格是否夠便宜，而不在乎你會(huì)為此支付多少電費(fèi)。然而每天關(guān)閉機(jī)頂盒非常麻煩，因?yàn)橹匦麻_啟機(jī)頂盒的時(shí)候，所有數(shù)據(jù)都需要很長(zhǎng)時(shí)間才能正常下載。

 

Kill a Watt是一個(gè)既方便又價(jià)廉的工具。在我購買這些儀表幾年之后，PG＆E為智能儀表配上了LED來顯示讀數(shù)。天，幾百瓦的功耗！它們是哪里來的？我明明關(guān)掉了所有的電器呀！罪魁禍?zhǔn)资遣逶趬Ρ谏系臄?shù)個(gè)適配器，以及電視機(jī)的靜態(tài)功耗。因此我在娛樂系統(tǒng)中改用插排，這樣就可以切斷所有設(shè)備的交流電源。可是還有10瓦功耗，它來自何方，我百思不得其解。Grohe替我解開了這一困惑：“哦，如果所有電器的插頭都已經(jīng)拔掉了，那么這10W功耗就是壁爐上的變壓器消耗的。”我想幾個(gè)瓦特我還是可以忍受的，即使這每年會(huì)花掉我10美元。

 

本文轉(zhuǎn)載自電子技術(shù)設(shè)計(jì)。