O licznikach elektronicznych i ZAPYTAJ dla „manekinów”

Liczniki elektroniczne

Licznik elektroniczny to konwerter sygnału analogowego na częstotliwość powtarzania impulsów, którego obliczenie daje ilość zużytej energii.

Główną zaletą mierników elektronicznych w porównaniu z miernikami indukcyjnymi jest brak elementów obrotowych. Ponadto zapewniają szerszy zakres napięć wejściowych, ułatwiają organizowanie wielotaryfowych systemów pomiarowych i mają tryb retrospektywny - tj. pozwalają zobaczyć ilość energii zużywanej przez pewien okres - zwykle co miesiąc; mierzyć zużycie energii, łatwo dopasować do konfiguracji Systemy ASKUE i mają wiele innych dodatkowych funkcji serwisowych.

Różnorodność tych funkcji leży w oprogramowaniu. mikrokontroler, który jest niezbędnym atrybutem nowoczesnego elektronicznego licznika energii elektrycznej.

Konstruktywnie licznik elektryczny miernik składa się z obudowy z listwą zaciskową, przekładnik prądowy i płytkę drukowaną, na której zainstalowane są wszystkie elementy elektroniczne.

Główne elementy nowoczesnego miernika elektronicznego to: przekładnik prądowy, wyświetlacz LCD, zasilanie obwodu elektronicznego, mikrokontroler, zegar czasu rzeczywistego, wyjście telemetryczne, nadzór, sterowanie, port optyczny (opcjonalnie).

LCD jest wielocyfrowym wskaźnikiem alfanumerycznym i służy do wskazywania trybów pracy, informacji o zużytej energii elektrycznej, wyświetlania daty i aktualnej godziny.

Źródło prądu służy do uzyskania napięcia zasilania mikrokontrolera i innych elementów obwodu elektronicznego. Przełożony jest bezpośrednio powiązany ze źródłem. Kierownik generuje sygnał resetowania mikrokontrolera, gdy zasilanie jest włączane i wyłączane, a także monitoruje zmiany napięcia wejściowego.

Zegar czasu rzeczywistego służy do zliczania bieżącej godziny i daty. W niektórych licznikach elektrycznych funkcje te są przypisane do mikrokontrolera, jednak w celu zmniejszenia jego obciążenia z reguły używają osobnego układu, na przykład DS1307N. Zastosowanie osobnego układu pozwala uwolnić moc mikrokontrolera i skierować go do bardziej wymagających zadań.

Wyjście telemetryczne służy do połączenia z systemem ASKUE lub bezpośrednio z komputerem (zwykle przez konwerter interfejsu RS485 / RS232). Port optyczny, którego nie ma we wszystkich licznikach elektrycznych, pozwala pobierać informacje bezpośrednio z licznika elektrycznego, a w niektórych przypadkach służy do ich programowania (parametryzacji).

Sercem miernika elektronicznego jest mikrokontroler. To może być jak Mikroprocesor (kontroler PIC), a także producenci ATMEL lub NEC.

W mierniku elektronicznym wykonanie prawie wszystkich funkcji przypisane jest do mikrokontrolera. Jest to konwerter ADC (konwertuje sygnał wejściowy z przekładnika prądowego na postać cyfrową, wykonuje przetwarzanie matematyczne i przekazuje wynik do wyświetlacza cyfrowego.) Mikrokontroler odbiera również polecenia z elementów sterujących i steruje wyjściami interfejsu.

Możliwości, które posiada mikrokontroler, powtarzam, zależą od jego oprogramowania (oprogramowania). Bez oprogramowania - to tylko plastikowo-silikonowy uśmiech sześcianu. Dlatego różnorodność funkcji serwisowych i wykonywanych zadań zależy od tego, jakie zadanie techniczne zostało ustawione dla programisty.

Obecnie rozwój liczników elektronicznych polega głównie na dodawaniu „dzwonków i gwizdków”, różni producenci dodają nowe funkcje, na przykład niektóre urządzenia mogą monitorować stan sieci zasilającej z transmisją tych informacji do centrów wysyłkowych itp.

Dość często do miernika elektrycznego wprowadzana jest funkcja ograniczenia mocy. W takim przypadku, gdy zużycie energii zostanie przekroczone, licznik energii elektrycznej odłącza odbiorcę od sieci. Aby kontrolować dostarczanie napięcia, wewnątrz miernika elektrycznego jest zainstalowany stycznik do odpowiedniego prądu. Wyłączenie jest również możliwe, jeśli konsument przekroczył przydzielony limit energii elektrycznej lub skończyła się przedpłata za energię elektryczną. Nawiasem mówiąc, niektóre liczniki elektryczne pozwalają na uzupełnienie salda gotówkowego bezpośrednio przez wbudowane plastikowe czytniki kart. Liczniki elektryczne tej grupy obejmują STK-1-10 i STK-3-10, produkowane w Odessie.

ZAPYTAJ

Próby stworzenia ASKUE (zautomatyzowanego systemu kontroli liczników energii elektrycznej) wiążą się z pojawieniem się stosunkowo niedrogich urządzeń mikroprocesorowych, jednak wysoki koszt tych ostatnich spowodował, że systemy księgowe były dostępne tylko dla dużych przedsiębiorstw przemysłowych. Opracowanie ASKUE zostało przeprowadzone przez całe instytuty badawcze.

Rozwiązanie tego problemu:

• wyposażenie indukcyjnych liczników energii elektrycznej w czujniki obrotów;

• tworzenie urządzeń zdolnych do zliczania przychodzących impulsów i przesyłania wyników do komputera;

• akumulacja w komputerze wyników liczenia i tworzenie dokumentów sprawozdawczych.

Pierwsze systemy księgowe były niezwykle drogimi, niewiarygodnymi i nieinformacyjnymi kompleksami, ale pozwoliły stworzyć podstawę do stworzenia ASKUE następnych generacji.

Punktem zwrotnym w rozwoju ASKUE było pojawienie się komputerów osobistych i stworzenie elektronicznych liczników energii elektrycznej. Powszechne wprowadzenie komunikacji komórkowej dało jeszcze większy impuls do rozwoju zautomatyzowanych systemów pomiarowych, które umożliwiły tworzenie systemów bezprzewodowych, ponieważ kwestia organizacji kanałów komunikacji była jednym z głównych w tym kierunku.

Głównym celem systemu ASKUE jest zebranie wszystkich danych o przepływach energii elektrycznej na wszystkich poziomach napięcia w rozsądnych odstępach czasu i przetwarzanie danych w taki sposób, aby dostarczyć raporty dotyczące zużytej lub rozładowanej energii elektrycznej (mocy), analizować i prognozować zużycie (wytwarzanie) ), przeprowadzić analizę wskaźników kosztów i wreszcie - co najważniejsze - wykonać obliczenia dla energii elektrycznej.

Aby zorganizować system ASKUE, konieczne jest:

• W punktach pomiaru energii zainstaluj precyzyjne urządzenia pomiarowe - liczniki elektroniczne

• Sygnały cyfrowe do przesyłania w tzw. „Sumatorach” wyposażonych w pamięć.

• Stwórz system komunikacji (z reguły ostatnio używają do tego GSM - komunikacji), który zapewnia dalszy transfer informacji do lokalnego (w przedsiębiorstwie) i na wyższe poziomy.

• Organizowanie i wyposażenie centrów przetwarzania informacji w nowoczesne komputery i oprogramowanie.

Schemat ASKUE

Przykład prostego schematu organizacyjnego ASKUE pokazano na rysunku. Można wyróżnić kilka oddzielnych głównych poziomów:

1. Poziom pierwszy to poziom gromadzenia informacji.

Elementami tego poziomu są liczniki elektryczne i różne urządzenia mierzące parametry systemu. Jako takie urządzenia można stosować różne czujniki, zarówno z wyjściem do podłączenia interfejsu RS-485, jak i czujniki podłączone do systemu za pomocą specjalnych przetworników analogowo-cyfrowych. Należy zwrócić uwagę na fakt, że możliwe jest stosowanie nie tylko elektronicznych mierników elektrycznych, ale także konwencjonalnych mierników indukcyjnych wyposażonych w przetworniki liczby obrotów dysku na impulsy elektryczne.

W systemach ASKUE interfejs RS-485 służy do podłączania czujników do sterowników.Impedancja wejściowa odbiornika sygnału informacyjnego przez interfejs RS-485 wynosi zwykle 12 kOhm. Ponieważ moc nadajnika jest ograniczona, ogranicza to również liczbę odbiorników podłączonych do linii. Zgodnie ze specyfikacją interfejsu RS-485, biorąc pod uwagę rezystory końcowe, odbiornik może przewodzić do 32 czujników.

2. Drugi poziom to poziom łączący.

Na tym poziomie znajdują się różne kontrolery potrzebne do transportu sygnału. W schemacie ASKUE pokazanym na rysunku 9 element drugiego poziomu jest konwerterem, który przekształca sygnał elektroniczny z linii interfejsu RS-485 na linię interfejsu RS-232, co jest konieczne do odczytu danych przez komputer lub sterownik kontrolny.

Jeśli konieczne jest podłączenie więcej niż 32 czujników, na tym poziomie pojawiają się w obwodzie urządzenia zwane hubami. Na rysunku pokazano schemat budowy systemu ASKUE dla liczby czujników od 1 do 247 sztuk.

Trzeci poziom to poziom gromadzenia, analizy i przechowywania danych. Elementem tego poziomu jest komputer, kontroler lub serwer. Głównym wymaganiem dla sprzętu na tym poziomie jest dostępność specjalistycznego oprogramowania do konfiguracji elementów systemu.

Obecnie prawie wszystkie elektroniczne liczniki energii elektrycznej są wyposażone w interfejs do włączenia do systemu ASKUE. Nawet te, które nie mają tej funkcji, mogą być wyposażone w port optyczny do obsługi lokalnej dokonywanie odczytów bezpośrednio w miejscu instalacji miernika, wczytując informacje do komputera osobistego. Dlatego dzisiaj licznik elektryczny jest złożonym urządzeniem elektronicznym.

Nie należy jednak myśleć, że do zdalnego odczytu można używać wyłącznie mierników elektronicznych (mianowicie ten cel jest najważniejszy w systemach ASKUE).

Liczniki oznaczone literą „D”, na przykład SR3U-I670D, mają wyjście telemetryczne (czujnik impulsowy), który zapewnia przesyłanie informacji o energii czynnej (biernej) przechodzącej przez licznik do zdalnego systemu gromadzenia i przetwarzania danych za pomocą dwuprzewodowej linii komunikacyjnej. Na rysunku pokazano tylko taki licznik energii elektrycznej ze zdjętą pokrywą obudowy:

Licznik elektryczny SR3U-I670D

Czujnik pulsu (2) jest zainstalowany na bocznym panelu miernika elektrycznego. Jak działa ten czujnik?

Pamiętajmy o urządzeniu miernika indukcyjnego. Ma taki element jak aluminiowy dysk. Jego prędkość obrotowa jest wprost proporcjonalna do mocy pobieranej przez obciążenie. Oto prędkość obrotowa dysku, a raczej liczba obrotów, i jest to charakterystyka liczbowa, którą można przekształcić w impulsy i przesłać na linię komunikacyjną. Dlatego liczniki z wbudowanymi czujnikami powodują taki parametr, jak liczba impulsów na 1 kW * h.

Transformator pomiarowy służy jako źródło impulsu, którego strumień magnetyczny okresowo przecina sektor metalowy, zamontowany na osi dysku. Otrzymane z niego impulsy są dostarczane do obwodu samego czujnika, a następnie do linii komunikacyjnej. Czujnik otrzymuje zasilanie na tej samej linii.

Zasadniczo każdy miernik indukcyjny może być wyposażony w czujnik tętna, na przykład taki jak E870.

Czujnik tętna E870

Zasada działania czujnika E870 różni się od opisanej powyżej. W celu jego funkcjonowania przyciemniony sektor jest nakładany czarną farbą na płaską powierzchnię dysku miernika.

Czujnik tętna - przetwornik ma w swojej konstrukcji głowicę foto-LED - tj. para fotodioda - LED. Czujnik jest zainstalowany wewnątrz licznika, tak aby głowica była skierowana w stronę dysku. Sygnał emitowany przez diodę LED jest odbijany od dysku i odbierany przez fotodiodę. Z powodu przyciemnionego sektora dysku sygnał jest przerywany.

Obwód elektroniczny na elementach logicznych monitoruje te przerwy, przekształca i emituje kolejne impulsy na linię komunikacyjną.Cykl pracy (częstotliwość powtarzania) tych impulsów jest wprost proporcjonalny do prędkości obrotu dysku, a tym samym zużycia energii i może być wizualnie oceniony za pomocą wskaźnika LED.

Po drugiej stronie linii komunikacyjnej urządzenie odbierające odbiera te impulsy, zlicza ich liczbę przez określony czas i przekazuje wynik do urządzenia wyświetlającego informacje. W ten sposób miernik odczytuje zdalnie. Tak powstały pierwsze systemy zdalnego gromadzenia informacji.

Powstaje jednak uzasadnione pytanie - powyżej zbadaliśmy interfejsy RS 485 i RS 232, ale tutaj mamy sekwencję impulsów.

Okazuje się jednak, że nie połączymy liczników indukcyjnych z nowoczesnymi schematami budowy zautomatyzowanego systemu pomiaru i rozliczania mocy rozważanego powyżej? Zasadniczo można to zrobić. Przekształcenie sekwencji impulsów w ten sam interfejs RS 232 nie jest trudne, ten adapter będzie stosunkowo prostym obwodem elektronicznym. Ale nie ma to większego sensu. Indukcyjne mierniki elektryczne stopniowo stają się przeszłością, a gdy są instalowane, są używane tylko jako lokalne urządzenia pomiarowe.

Podczas projektowania nowoczesnych systemów ASKUE wykorzystywane są tylko mierniki elektroniczne. Mają niezaprzeczalną przewagę nad wprowadzeniem w planie „informacyjnym” i mają prawie nieograniczone możliwości serwisowe.

Michaił Tichonczuk

Przeczytaj także na ten temat:Jak jest ustawiony i działa elektroniczny licznik energii elektrycznej?