O elektronických měřičích a ASKUE pro „figuríny“

Elektronické měřiče

Elektronický čítač je převodník analogového signálu na frekvenci opakování pulsu, jejíž výpočet udává množství spotřebované energie.

Hlavní výhodou elektronických měřičů ve srovnání s indukčními měřidly je absence rotujících prvků. Kromě toho poskytují širší rozsah vstupního napětí, usnadňují organizaci multitarifních měřicích systémů a mají retrospektivní režim - tj. umožní vám zobrazit množství energie spotřebované za určité období - obvykle měsíčně; měří spotřebu energie, snadno se vejde do konfigurace ASKUE systémy a mají mnohem více dalších servisních funkcí.

V softwaru je řada těchto funkcí. mikrokontrolér, což je nezbytný atribut moderního elektronického elektroměru.

Konstrukčně elektroměr měřič se skládá z pouzdra s koncovým blokem, měřicí transformátor proudu a deska s plošnými spoji, na které jsou nainstalovány všechny elektronické komponenty.

Hlavními součástmi moderního elektronického měřiče jsou: proudový transformátor, LCD displej, napájení elektronických obvodů, mikrokontrolér, hodiny v reálném čase, telemetrický výstup, supervizor, ovládací prvky, optický port (volitelně).

LCD je víceciferný alfanumerický ukazatel a je určen k indikaci provozních režimů, informací o spotřebované elektřině, zobrazení data a aktuálního času.

Zdroj energie se používá k získání napájecího napětí mikrokontroléru a dalších prvků elektronického obvodu. Dohlížitel je přímo spojen se zdrojem. Supervizor generuje resetovací signál pro mikrokontrolér, když je napájení zapnuto a vypnuto, a také monitoruje změny vstupního napětí.

Hodiny reálného času jsou navrženy tak, aby počítaly aktuální čas a datum. U některých elektrických měřičů jsou tyto funkce přiřazeny mikrokontroléru, avšak ke snížení jeho zátěže zpravidla používají samostatný čip, například DS1307N. Použití samostatného čipu vám umožní uvolnit výkon mikrokontroléru a nasměrovat je na náročnější úkoly.

Telemetrický výstup se používá k připojení k systému ASKUE nebo přímo k počítači (zpravidla přes převodník rozhraní RS485 / RS232). Optický port, který není k dispozici ve všech elektroměrech, umožňuje přijímat informace přímo z elektroměru a v některých případech slouží k jejich programování (parametrizaci).

Srdcem elektronického měřiče je mikrokontrolér. Mohlo by to být jako Mikročipový čip (PIC regulátor), stejně jako výrobci ATMEL nebo NEC.

V elektronickém měřidle je mikrokontroléru přiřazen výkon téměř všech funkcí. Jedná se o ADC převodník (převádí vstupní signál z proudového transformátoru do digitální podoby, provádí své matematické zpracování a výsledek odesílá na digitální displej.) Mikrokontrolér také přijímá příkazy od ovládacích prvků a řídí výstupy rozhraní.

Schopnosti, které mikrokontrolér má, opakuji, závisí na jeho softwaru (softwaru). Bez softwaru - je to jen plastový - křemíkový úsměv. Řada provedených servisních funkcí a úkolů proto závisí na tom, jaký technický úkol byl pro programátora nastaven.

V současné době je vývoj elektronických měřičů hlavně z hlediska přidávání „zvonků a píšťalek“, různí výrobci přidávají nové funkce, například některá zařízení mohou monitorovat stav napájecí sítě přenosem těchto informací do dispečerských center atd.

Do elektroměru se často zavádí funkce omezení výkonu. V tomto případě, když je překročena spotřeba energie, elektroměr odpojí spotřebitele od sítě. Pro ovládání napájení je uvnitř elektroměr nainstalován stykač na odpovídající proud. Vypnutí je možné také v případě, že spotřebitel překročil limit přidělené elektřiny nebo skončí předplacení za elektřinu. Mimochodem, některé elektroměry vám umožňují doplnit hotovost přímo prostřednictvím vestavěných čteček plastových karet. Elektroměry této skupiny zahrnují STK-1-10 a STK-3-10, vyráběné v Oděse.

ASKUE

Pokusy o vytvoření ASKUE (automatizovaného řídicího systému pro měření elektřiny) jsou spojeny s výskytem relativně cenově dostupných mikroprocesorových zařízení, avšak vysoké náklady na posledně uvedené zpřístupňují účetní systémy přístupné pouze velkým průmyslovým podnikům. Vývoj ASKUE prováděli celé výzkumné ústavy.

Řešení problému zahrnovalo:

• vybavení indukčních elektroměrů otáčkovými senzory;

• vytvoření zařízení schopných počítat příchozí impulsy a přenášet výsledek do počítače;

• hromadění výsledků počítání a vytváření dokumentů pro podávání zpráv v počítači.

První účetní systémy byly extrémně drahé, nespolehlivé a neinformativní komplexy, ale umožnily vytvořit základ pro vytvoření dalších generací ASKUE.

Zlom ve vývoji ASKUE byl vznik osobních počítačů a tvorba elektronických elektroměrů. Rozsáhlé zavedení celulární komunikace dalo ještě větší impuls vývoji automatizovaných měřicích systémů, které umožnily vytvoření bezdrátových systémů, protože otázka organizování komunikačních kanálů byla v tomto směru jednou z hlavních.

Hlavním účelem systému ASKUE je shromažďovat veškerá data o tokech elektrické energie na všech úrovních napětí v přiměřených časových intervalech a zpracovávat je tak, aby poskytovala zprávy o spotřebované nebo vybité elektřině (energii), analyzovala a předpovídala spotřebu (výrobu). ), provést analýzu nákladových ukazatelů a konečně - a co je nejdůležitější - provést výpočty elektrické energie.

K uspořádání systému ASKUE je nutné:

• Na měřicích místech energie nainstalujte vysoce přesná měřicí zařízení - elektronické měřiče

• Digitální signály pro přenos v tzv. „Sčítačích“, vybavené pamětí.

• Vytvořte komunikační systém (zpravidla k tomu využívají GSM - komunikace), která zajišťuje další přenos informací na místní (v podniku) a na vyšší úrovně.

• Organizovat a vybavovat centra pro zpracování informací moderními počítači a softwarem.

ASKUE schéma

Příklad jednoduchého schématu organizace ASKUE je na obrázku. Může rozlišovat několik samostatných hlavních úrovní:

1. Úroveň jedna je úroveň shromažďování informací.

Prvky této úrovně jsou elektrické měřiče a různá zařízení, která měří parametry systému. Jako taková zařízení lze použít různé senzory, které mají výstup pro připojení rozhraní RS-485, a senzory připojené k systému pomocí speciálních analogově-digitálních převodníků. Je třeba věnovat pozornost skutečnosti, že je možné použít nejen elektronické elektroměry, ale i konvenční indukční měřiče vybavené převodníky počtu otáček disku na elektrické impulsy.

V systémech ASKUE se rozhraní RS-485 používá k připojení senzorů k ovladačům.Vstupní impedance přijímače informačního signálu přes rozhraní RS-485 je obvykle 12 kOhm. Protože je výkon vysílače omezený, omezuje to také počet přijímačů připojených k lince. Podle specifikace rozhraní RS-485, s přihlédnutím k zakončovacím odporům, může přijímač vést až 32 senzorů.

2. Druhá úroveň je spojovací úroveň.

Na této úrovni jsou různé ovladače potřebné k přenosu signálu. Ve schématu ASKUE znázorněném na obrázku 9 je prvkem druhé úrovně převodník, který převádí elektronický signál z linky rozhraní RS-485 na linku rozhraní RS-232, což je nezbytné pro čtení dat počítačem nebo řídicí jednotkou.

Pokud je nutné připojit více než 32 senzorů, objeví se v obvodu na této úrovni zařízení zvaná rozbočovače. Obrázek ukazuje konstrukční schéma systému ASKUE pro počet senzorů od 1 do 247 ks.

Třetí úroveň je úroveň sběru, analýzy a ukládání dat. Prvkem této úrovně je počítač, řadič nebo server. Hlavním požadavkem na vybavení na této úrovni je dostupnost specializovaného softwaru pro konfiguraci systémových prvků.

V současné době jsou téměř všechny elektronické elektroměry vybaveny rozhraním pro začlenění do systému ASKUE. I ty, které tuto funkci nemají, mohou být vybaveny optickým portem pro místní při čtení přímo na místě instalace měřiče čtením informací do osobního počítače. Proto je dnes elektroměr složitým elektronickým zařízením.

Neměli byste si však myslet, že pro vzdálené čtení lze použít pouze elektronické měřiče (konkrétně, tento cíl je hlavní v systémech ASKUE).

Měřiče označené písmenem „D“, například SR3U-I670D, mají telemetrický výstup (snímač impulzů), který zajišťuje přenos informace o aktivní (reaktivní) energii procházející měřidlem do systému vzdáleného sběru a zpracování dat pomocí dvoudrátové komunikační linky. Obrázek právě ukazuje takový elektroměr s odstraněným krytem krytu:

Elektroměr SR3U-I670D

Na bočním panelu elektroměru je nainstalován snímač impulzů (2). Jak tento senzor funguje?

Nezapomeňte na zařízení indukčního měřiče. Má takový prvek jako hliníkový disk. Jeho rychlost otáčení je přímo úměrná energii spotřebované zátěží. Zde je rychlost rotace disku, nebo spíše počet otáček, a je to numerická charakteristika, kterou lze převést na pulzy a přenést na komunikační linku. Čítače se zabudovanými senzory proto způsobují takový parametr, jako je počet pulzů na 1 kW * h.

Měřicí transformátor se používá jako zdroj pulsu, jehož magnetický tok periodicky prochází kovovým sektorem namontovaným na ose disku. Impulzy z ní přijaté jsou přiváděny do obvodu samotného senzoru a poté do komunikační linky. Senzor přijímá napájení na stejné lince.

V zásadě může být jakýkoli indukční měřič vybaven snímačem impulsů, například E870.

Pulzní snímač E870

Princip činnosti senzoru E870 se liší od principu popsaného výše. Pro jeho fungování je na plochý povrch disku měřicího přístroje nanesena černá barva s černou barvou.

Pulzní senzor - převodník má ve své konstrukci hlavu s LED diodami - tj. pár fotodioda - LED. Senzor je nainstalován uvnitř čítače tak, aby hlava směřovala k disku. Signál emitovaný LED se odráží od disku a přijímá fotodiodou. V důsledku ztmaveného sektoru disku je signál přerušovaný.

Elektronický obvod na logických prvcích monitoruje tato přerušení, převádí a vydává po sobě následující impulsy na komunikační linku.Pracovní cyklus (opakovací frekvence) těchto pulzů je přímo úměrný rychlosti otáčení disku, a proto je spotřeba energie a lze ji vizuálně posoudit pomocí kontrolky LED.

Na druhé straně komunikační linky přijímací zařízení přijímá tyto impulsy, počítá jejich počet po určitou dobu a poskytuje výsledek zařízení pro zobrazování informací. Měřič tak čte dálkově. Takto byly postaveny první systémy vzdáleného shromažďování informací.

Vyvstává však legitimní otázka - výše jsme zkoumali rozhraní RS 485 a RS 232, ale zde máme sled impulsů.

Ukázalo se, že nepřipojíme indukční čítače k ​​moderním schématům budování automatizovaného systému měření a účetnictví energie, který je uveden výše? V zásadě je to možné. Převod pulzní sekvence na stejné rozhraní RS 232 není obtížný, tento adaptér bude relativně jednoduchým elektronickým obvodem. V tom však nemá smysl. Indukční elektroměry se postupně stávají minulostí a tam, kde jsou instalovány, se používají pouze jako místní měřicí zařízení.

Při navrhování moderních systémů ASKUE se používají pouze elektronické měřiče. Mají nesporné výhody oproti indukci v „informačním“ plánu a mají téměř neomezené možnosti služeb.

Michail Tikhonchuk

Přečtěte si také toto téma:Jak je elektronický elektroměr uspořádán a funkční