kategorier: Dela erfarenhet, Intressanta elektriska nyheter
Antal visningar: 357135
Kommentarer till artikeln: 12
Om elektroniska mätare och ASKUE för "dummies"
Elektroniska mätare
En elektronisk räknare är en omvandlare av en analog signal till en pulsrepetitionshastighet, vars beräkning ger mängden förbrukad energi.
Den största fördelen med elektroniska mätare jämfört med induktionsmätare är frånvaron av roterande element. Dessutom tillhandahåller de ett bredare spektrum av ingångsspänningar, gör det enkelt att organisera multitullmätningssystem och har ett retrospektivt läge - d.v.s. låter dig se hur mycket energi som konsumeras under en viss period - vanligtvis varje månad; mät strömförbrukning, passar enkelt in i konfigurationen ASKUE-system och har många fler servicefunktioner.
En mängd av dessa funktioner ligger i programvaran. mikrokontroller, vilket är ett oumbärligt attribut för en modern elektronisk elmätare.
strukturellt elmätare mätaren består av ett hus med plint, en strömmättransformator och ett tryckt kretskort på vilket alla elektroniska komponenter är installerade.
Huvudkomponenterna i en modern elektronisk mätare är: strömtransformator, LCD-display, elektronisk kretsströmförsörjning, mikrokontroller, realtidsklocka, telemetrisk utgång, handledare, kontroller, optisk port (tillval).
LCD-skärmen är en flersiffrig alfanumerisk indikator och är utformad för att indikera driftsätt, information om förbrukad el, visa datum och aktuell tid.
Strömkällan används för att erhålla matningsspänningen för mikrokontrollern och andra element i den elektroniska kretsen. En handledare är direkt kopplad till källan. Handledaren genererar en återställningssignal för mikrokontrollern när strömmen slås på och av, och övervakar också förändringar i ingångsspänningen.
Realtidsklockan är utformad för att räkna aktuell tid och datum. I vissa elektriska mätare tilldelas dessa funktioner mikrokontrollern, men för att minska dess belastning använder de som regel ett separat chip, till exempel DS1307N. Med hjälp av ett separat chip kan du frigöra kraften från mikrokontrollern och rikta dem till mer krävande uppgifter.
Den telemetriska utgången används för att ansluta till ASKUE-systemet eller direkt till en dator (som regel via en RS485 / RS232-gränssnittsomvandlare). Den optiska porten, som inte finns i alla elektriska mätare, gör att du kan ta information direkt från den elektriska mätaren och i vissa fall fungerar för deras programmering (parametrisering).
Hjärtat i den elektroniska mätaren är en mikrokontroller. Det kan vara som Microchip-chip (PIC-styrenhet), liksom tillverkare av ATMEL eller NEC.
I en elektronisk mätare tilldelas prestandan för nästan alla funktioner mikrokontrollern. Det är en ADC-omvandlare (konverterar ingångssignalen från den aktuella transformatorn till en digital form, utför sin matematiska bearbetning och matar ut resultatet till en digital display.) Mikrokontrollern får också kommandon från kontrollerna och styr gränssnittsutgångarna.
Funktionerna som mikrokontrollern har, upprepar jag, beror på dess programvara (programvara). Utan mjukvara - det är bara ett plast - kisel kub leende. Därför beror de olika servicefunktionerna och utförda uppgifterna på vilken teknisk uppgift som ställts in för programmeraren.
För närvarande är utvecklingen av elektroniska mätare huvudsakligen när det gäller att lägga till ”klockor och visselpipor”, olika tillverkare lägger till nya funktioner, till exempel kan vissa enheter övervaka nätets status med överföring av denna information till utsändningscentra, etc.
Ofta införs en effektbegränsningsfunktion i den elektriska mätaren. I detta fall, när strömförbrukningen överskrids, kopplar den elektriska mätaren bort konsumenten från nätverket. För att kontrollera spänningsförsörjningen, är den elektriska mätaren installerad kontaktor till lämplig ström. Avstängning är också möjligt om konsumenten har överskridit den tilldelade elgränsen eller förskottsbetalningen för el har upphört. Förresten, med några elektriska mätare kan du fylla på kontantbalansen direkt genom de inbyggda plastkortsläsarna. De elektriska mätarna i denna grupp inkluderar STK-1-10 och STK-3-10, tillverkade i Odessa.
AMR
Försök att skapa ett ASKUE (automatiserat styrsystem för elmätning) är förknippat med utseendet på relativt prisvärda mikroprocessoranordningar, men de höga kostnaderna för det senare gjorde bokföringssystem endast tillgängliga för stora industriföretag. Utvecklingen av ASKUE genomfördes av hela forskningsinstitut.
Lösningen på problemet:
-
utrustning av induktionselektriska energimätare med revolutionssensorer;
-
skapande av enheter som kan räkna inkommande pulser och överföra resultatet till en dator;
-
ackumulering i datorn av resultaten av räkningen och bildandet av rapporteringsdokument.
De första redovisningssystemen var extremt dyra, opålitliga och informativa komplex, men de tillät grunden för skapandet av ASKUE för de kommande generationerna.
Vändpunkten i utvecklingen av ASKUE var uppkomsten av persondatorer och skapandet av elektroniska elmätare. Den utbredda introduktionen av mobilkommunikation gav en ännu större drivkraft för utvecklingen av automatiserade mätsystem, vilket gjorde det möjligt att skapa trådlösa system, eftersom frågan om organisering av kommunikationskanaler var en av de viktigaste i denna riktning.
ASKUE-systemets huvudsakliga syfte är att samla in all information om elektriska energiflöden vid alla spänningsnivåer med rimliga tidsintervall och bearbeta uppgifterna på ett sådant sätt att det rapporteras om förbrukad eller urladdad elektricitet (kraft), analysera och göra prognoser för förbrukning (produktion) ), göra en analys av kostnadsindikatorer och slutligen - viktigast av allt - göra beräkningar för elektrisk energi.
För att organisera ASKUE-systemet är det nödvändigt:
-
Vid energimätningspunkterna ska du installera mätanordningar med hög precision - elektroniska mätare
-
Digitala signaler att sända i de så kallade "adderarna", utrustade med minne.
-
Skapa ett kommunikationssystem (som regel använder de nyligen GSM - kommunikation för detta), som ger ytterligare informationsöverföring till lokala (på företaget) och till de övre nivåerna.
-
Att organisera och utrusta informationsbehandlingscentra med moderna datorer och programvara.
ASKUE-schema
Ett exempel på ett enkelt ASKUE-organisationsschema visas i figuren. Den kan skilja flera separata huvudnivåer:
1. Nivå ett är informationssamlingen.
Delar av denna nivå är elektriska mätare och olika enheter som mäter systemets parametrar. Som sådana anordningar kan olika sensorer användas, både med en utgång för anslutning av RS-485-gränssnittet, och sensorer som är anslutna till systemet genom speciella analoga till digitala omvandlare. Det är nödvändigt att uppmärksamma det faktum att det är möjligt att använda inte bara elektroniska elektriska mätare, utan också konventionella induktionsmätare utrustade med omvandlare av antalet rotationsdiskar till elektriska pulser.
I ASKUE-system används RS-485-gränssnittet för att ansluta sensorer till styrenheter.Ingångsimpedansen för informationssignalmottagaren via RS-485-gränssnittet är vanligtvis 12 kOhm. Eftersom sändareffekten är begränsad begränsar detta också antalet mottagare anslutna till linjen. Enligt specifikationen för RS-485-gränssnittet, med beaktande av avslutningsmotståndet, kan mottagaren leda upp till 32 sensorer.
2. Den andra nivån är anslutningsnivån.
På denna nivå finns de olika kontrollerna som behövs för att transportera signalen. I ASKUE-schemat som visas i figur 9 är det andra nivåelementet en omvandlare som konverterar den elektroniska signalen från gränssnittslinjen RS-485 till gränssnittslinjen RS-232, detta är nödvändigt för dataläsning av en dator eller av en styrenhet.
Om det är nödvändigt att ansluta mer än 32 sensorer, visas enheter som kallas nav i kretsen på denna nivå. Figuren visar konstruktionsschemat för ASKUE-systemet för antalet sensorer från 1 till 247 st.
Den tredje nivån är nivån på datainsamling, analys och lagring. Ett element på denna nivå är en dator, controller eller server. Huvudkravet för utrustning på denna nivå är tillgången på specialiserad programvara för att konfigurera systemelement.
För närvarande är nästan alla elektroniska elmätare utrustade med ett gränssnitt för inkludering i ASKUE-systemet. Även de som inte har den här funktionen kan utrustas med en optisk port för lokal läsningar direkt på mätarens installationsplats genom att läsa information i en persondator. Därför är den elektriska mätaren idag en komplex elektronisk enhet.
Du bör dock inte tänka på att endast elektroniska mätare kan användas för fjärrläsning (nämligen att detta mål är det viktigaste i ASKUE-system).
Mätare markerade med bokstaven "D", till exempel SR3U-I670D, har en telemetrisk utgång (pulsgivare), som säkerställer överföring av information om aktiv (reaktiv) energi som passerar genom mätaren till fjärrdatainsamlings- och behandlingssystemet via en tvåtråds kommunikationslinje. Figuren visar bara en sådan elmätare med höljet täckt:
Elektrisk mätare SR3U-I670D
En pulsgivare (2) är installerad på den elektriska mätarens sidopanel. Hur fungerar den här sensorn?
Låt oss komma ihåg induktionsmätaren. Den har ett sådant element som en aluminiumskiva. Rotationshastigheten är direkt proportionell mot den effekt som förbrukas av lasten. Här är skivans rotationshastighet, eller snarare antalet varv, och är en numerisk egenskap som kan konverteras till pulser och överföras till kommunikationslinjen. Därför orsakar räknare med inbyggda sensorer en sådan parameter som antalet pulser per 1 kW * h.
En mättransformator används som en pulskälla, vars magnetiska flöde periodvis korsar metallsektorn, monterad på skivans axel. De pulser som mottas från den matas till själva sensorns krets och sedan till kommunikationslinjen. Sensorn får effekt på samma linje.
I princip kan varje induktionsmätare utrustas med en pulssensor, till exempel E870.
Pulsgivare E870
Funktionen för E870-sensorn skiljer sig från den som beskrivs ovan. För att den ska fungera appliceras en mörkare sektor med svart färg på den plana ytan på mätarens skiva.
Pulssensorn - omvandlaren har ett foto-LED-huvud i sin design - d.v.s. ett par fotodiode - LED. Sensorn installeras i räknaren så att huvudet riktas mot disken. Signalen som avges från lysdioden reflekteras från skivan och tas emot av fotodioden. På grund av den mörka sektorn på disken är signalen intermittent.
Den elektroniska kretsen på de logiska elementen övervakar dessa avbrott, konverterar och ger ut på varandra följande pulser till kommunikationslinjen.Driftcykeln (repetitionsfrekvens) för dessa pulser är direkt proportionell mot skivans rotationshastighet, och därför kan energiförbrukningen och den visuellt bedömas med indikatorns LED.
På den andra sidan av kommunikationslinjen mottar den mottagande anordningen dessa pulser, räknar deras antal under en viss tidsperiod och tillhandahåller resultatet till informationsvisningsenheten. Således läser mätaren på distans. Så här byggdes de första systemen för insamling av fjärrinformation.
Emellertid uppstår en legitim fråga - ovan undersökte vi gränssnitten RS 485 och RS 232, men här har vi en sekvens av pulser.
Det visar sig, likväl, vi kommer inte att länka induktionsräknare till de moderna systemen för att bygga ett automatiserat energimätningssystem som beaktas ovan? I princip kan detta göras. Att konvertera en pulssekvens till samma RS 232-gränssnitt är inte så mycket, denna adapter kommer att vara en relativt enkel elektronisk krets. Men det finns inte mycket poäng i detta. Induktionselektriska mätare blir gradvis en saga historia, och där de installeras används de bara som lokala mätanordningar.
Vid design av moderna ASKUE-system används endast elektroniska mätare. De har obestridliga fördelar jämfört med induktion i ”informationsplanen” och har nästan obegränsad servicefunktion.
Mikhail Tikhonchuk
Läs också om detta ämne:Hur ordnas och fungerar den elektroniska elmätaren
Se även på elektrohomepro.com
: