Уявіть, як було б приємно, якби ви бачили, як споживається енергія вашого будинку чи будь-якої комерційної квартири, що сидить у будь-якій точці світу. Це не звучить круто? Це вводить поняття розумного вимірювання. Отже, що таке розумний лічильник? - Розумний лічильник - це електронний пристрій, який має тенденцію з 15 років, що реєструє споживання електроенергії та надає інформацію постачальнику електроенергії для виставлення рахунків, як інші звичайні лічильники електроенергії.
У 1974 році Параскевакос був нагороджений патентом США на цю конкретну технологію. Він запустив Metretek, який розробив і випустив першу повністю автоматизовану, комерційно доступну систему дистанційного зчитування та керування навантаженням без підключення до Інтернету в 1977 році. Які країни мають розумні лічильники? - Розгортання завершено в Італії, Фінляндії, Швеції. Розгортання планується або проводиться в деяких європейських країнах. Приблизно до 2020 року 17 європейських країн запровадять розумні лічильники.
Що вимагають розумні лічильники енергії?
- Високошвидкісний, надійний бездротовий та дротовий зв’язок.
- Реєстрація споживання електроенергії в режимі реального часу або поблизу часу, і, можливо, електроенергія, що виробляється локально, наприклад, у випадку фотоелектричних елементів.
- Точне вимірювання струму та напруги трансформаторів струму, шунтів чи інших датчиків.
- Захист від магнітного та механічного втручання
Опис
Оскільки в даній конструкції працює апаратне забезпечення, що живиться безпосередньо від джерела змінного струму; краще, якщо фахівці, які пройшли відповідну технічну підготовку, повинні керувати апаратним забезпеченням, якщо ви хочете його впровадити. Ця конструкція використовує Texas Instruments CC3200MOD та MSP430i2040 як платформу для розвитку зв'язку та вимірювання електроенергії відповідно. Починаючи з TI Design TIDM-3OUTSMTSTRP як джерела даних вимірювання, для зв'язку Wi-Fi додається плата зв'язку, розроблена з використанням CC3200MOD. Далі вимірювальні дані можна зчитувати, а реле управляти за допомогою браузера.
Кругова діаграма
MSP430i2040 - 16-розрядний мікроконтролер із змішаним сигналом
MSP430i2040 використовується в цій конструкції як метрологічний процесор. Його чотири 24-бітові сигма-дельта-аналого-цифрові перетворювачі (АЦП) дозволяють проводити точні вимірювання енергії, забезпечуючи зчитування напруги, струму, потужності (активної, реактивної, видимої), коефіцієнта потужності та частоти трьох розеток змінного струму. Для вимірювання напруги та струму MSP430i2040 вимагає лише декількох пасивних зовнішніх компонентів для безпосереднього взаємодії з дільником напруги та струмовим шунтом.
CC3200 - модуль бездротового бездротового MCU з бездротовим підключенням до Інтернету на чіпі CC3200
CC3200MOD використовується в цій конструкції як контролер Wi-Fi, який інтегрує мікроконтроллер ARM® Cortex ™ -M4, що дозволяє клієнтам розробляти цілу програму на одному пристрої. Завдяки вбудованим Wi-Fi, Інтернету та надійним протоколам безпеки для швидшого розвитку не потрібен попередній досвід роботи з Wi-Fi.
UCC28910, UCC28911 Високовольтний зворотний вимикач
Регулювання виходу постійної напруги (CV) та постійного струму (CC) без оптичної муфти, має термовідключення, захист від низької лінії та вихідної напруги.
ULN2003LV 7-канальний реле та індуктивний навантажувач
Він має 7-канальні силові струмовідводи і підтримує вихідну напругу до 8 В.
Дизайн смарт-лічильника
1. Вимірювання
Ця конструкція використовує MSP430i2040 як метрологічний процесор. TI Design TIDM-3OUTSMTSTRP використовується як платформа дозуючої частини. Апаратне та мікропрограмне забезпечення дещо змінені, щоб додати керування реле, вимкнене до нульового переходу.
2. Вимірювання доступу до даних
Ця конструкція використовує веб-сервер HTTP для передачі даних CC3200 з апаратного забезпечення вимірювача MSP430i2040. Ця передача дозволяє отримати доступ до даних вимірювань за допомогою веб-браузера на будь-якій платформі. Сервер HTTP прослуховує сокет HTTP (за замовчуванням 80), а потім обробляє запит (HTTP GET або HTTP POST), отримуючи файли веб-сторінок із послідовного флеш-пам'яті. Потім сервер викликає обробник подій HTTP для роботи із змінним змістом. Потім він складає відповідь HTTP і надсилає клієнтові за посиланням Wi-Fi.
3.Обробка динамічних елементів даних
Щоб дати змогу читати дані вимірювання за допомогою HTML-файлу з динамічним вмістом, веб-сервер HTTP підтримує набір заздалегідь визначених токенів, які на ходу будуть замінені сервером динамічно генерованим вмістом. Деякі маркери попередньо визначені на сервері HTTP з додатковими маркерами, які можна визначити в програмі користувача.
Сервер HTTP сканує сторінку HTML на наявність префіксу "__SL_G_". Якщо сервер знаходить префікс, він перевіряє повний маркер. Як тільки він збігається з відомим маркером, він замінює маркер у HTML на відповідні дані (рядок), які відповідають цьому маркеру. Якщо маркера немає у попередньо визначеному списку, сервер генерує асинхронну подію get_token_value з ім'ям маркера. Цей запит врешті-решт викликає обробник події HTTP у файлі коду main.c. Потім обробник інтерпретує маркер і відповідає на значення маркера значенням send_token_value. Веб-сервер HTTP використовує це значення маркера і повертає його клієнту. Щоб надіслати дані з клієнта на сервер HTTP, сервер перевірить наявність префікса "__SL_P_".Потім сервер переглядає список параметрів і перевіряє ім’я кожної змінної, щоб перевірити, чи відповідає воно одному з відомих заздалегідь визначених токенів. Якщо імена змінних відповідають заздалегідь визначеним маркерам, сервер обробляє значення. Якщо веб-сервер HTTP отримує запит HTTP POST, що містить маркери, що не входять до попередньо визначеного списку, сервер генерує асинхронну подію post_token_value для хосту, яка містить таку інформацію: ім'я дії форми, ім'я маркера та значення маркера. Потім господар може обробити необхідну інформацію.ім'я маркера та значення маркера. Потім господар може обробити необхідну інформацію.ім'я маркера та значення маркера. Потім господар може обробити необхідну інформацію.
4. Впровадження обробника подій
Для полегшення динамічних даних визначений користувачем маркер визначається для набору даних, які потрібно отримати:
Для детального пояснення обробки подій, підключення апаратного забезпечення та завантаження програмних файлів, див. Посилання Wi-Fi для інструментів Техаського приладу для документа з моніторингу енергії - Техас, див. посилання вище з назвою TIDC-WIFIMETER-READING. Файли програм розподіляються за допомогою саморозпаковуваного виконуваного файлу, який за замовчуванням встановлюється на програмне забезпечення TIDCWIFI-METER-READING-SOFTWARE на робочому столі користувача.
- Після підключення обладнання завантажте мікропрограму на відповідне обладнання.
- Як тільки підключення буде здійснено, ви дійдете до частини програмування. Встановіть модуль Wi-Fi у режим програмування, переставивши DIP-перемикач SOP2 на модулі Wi-Fi у положення УВІМК.
- Після завантаження мікропрограми та налаштування, як описано у посиланні, ви готові до тестування.
Налаштування тесту
Щоб перевірити конструкцію, налаштуйте обладнання, завантажене прошивкою. Потім подайте змінну напругу на вхід змінного струму розетки. На TIDM-3OUTSMTSTRP загоряться світлодіоди; світлодіод на Wi-Fi також повинен блимати. Щоб розпочати тестування, використовуйте смартфон, планшет або ПК з Wi-Fi. Знайдіть SSID "mysimplelink-XXXXXX" (де "XXXXXX" - шістзначне шістнадцяткове число) і підключіться до нього. Запустіть браузер і введіть URL-адресу "mysimplelink.net". Головна сторінка відображатиметься з ім'ям лічильника у верхньому лівому куті ("MSP430i2040 3 SOCKET POWER STRI"). Потім натисніть "Читання", щоб побачити деталі.
Немає сумнівів щодо потенційних переваг розумного вимірювання. Розумні лічильники незамінні для всіх учасників ринку:
- для підприємств обліку зменшити витрати на зчитування лічильників;
- для операторів мережі, які хочуть підготувати свою мережу до майбутнього;
- для постачальників енергії, які хочуть запровадити нові послуги, розроблені споживачами, та зменшити вартість телефонного центру;
- для урядів досягти цілей енергозбереження та ефективності та вдосконалити процеси вільного ринку;
- для кінцевих споживачів для підвищення енергосвідомості та зменшення споживання енергії та енергетичних витрат.
Впровадження інтелектуального вимірювання представляється також логічним кроком у світі, де вся комунікація оцифрована та стандартизована (Інтернет, електронна пошта, SMS, скриньки чату тощо) і де вартість "цифрового інтелекту" все ще швидко зменшується. На думку багатьох чиновників, вплив розумних лічильників на здоров'я не небезпечний. Хоча дослідження триває, оскільки у всьому світі люди повідомляють, що бездротові мережі впливають на їхнє здоров’я.
Розумні лічильники виявляються дуже точними, і отримання більшого контролю за рахунками за електроенергію змушує нас мати такий.
Про автора
Приянка Умрані працює інженером-розробником аналогових макетів у Texas Instruments, Індія