Raspberry Pi Pico で力率計を自作する

仕組み

力率は、おおまかに言えば「電圧と電流の波形のズレ（位相差）」で決まります。したがって測りたいのは電流の波形と、電圧に対するズレです。

電流の取得 — クランプ式（非侵襲）の電流センサを使います。ケーブルを挟むだけで電流波形が取れるので、回路を切らずに測れます。

力率の計算 — 取得した電流波形と電圧波形の位相差から、Pico 側で力率（cos φ）を計算します。

Pico は安価で ADC を持ち、常時計測にも向くので、この手の専用計測器にちょうど合います。必要な数だけ用意できるのが自作の強みです。

表示

測った値は WebSocket でサーバへ送って表示します。数値がリアルタイムに更新されるので、計器盤のように見られます。

一番詰まったのは通信だった

正直に書くと、いちばん苦労したのは WebSocket の実装でした。

力率の測定原理そのもの、つまり位相差から求める部分は、原理をつかめば計算は単純です。それより「どう飛ばして表示するか」の通信まわりが山でした。

これから作る場合は、通信は公式サンプルを土台にすると近道だと思います。

この構成の性質

振り返ると、難所が想定と逆にありました。測るための知識が要る部分は素直で、周辺の配管が重かった。

自作の計測器を組むときは、センサと計算の目処が立った時点で「できた」と感じやすいのですが、実際に使える形になるのは値が見えてからです。通信と表示を先に片付けておくほうが、全体としては早く着地します。