À propos des compteurs électroniques et ASKUE pour les "nuls"

Compteurs électroniques

Un compteur électronique est un convertisseur d'un signal analogique en un taux de répétition d'impulsions, dont le calcul donne la quantité d'énergie consommée.

Le principal avantage des compteurs électroniques par rapport aux compteurs à induction est l'absence d'éléments rotatifs. De plus, ils fournissent une gamme plus large de tensions d'entrée, facilitent l'organisation des systèmes de mesure multi-tarifs et ont un mode rétrospectif - c'est-à-dire vous permettent de voir la quantité d'énergie consommée pendant une certaine période - généralement mensuellement; mesurer la consommation d'énergie, s'intégrer facilement dans la configuration Systèmes ASKUE et ont beaucoup plus de fonctions de service supplémentaires.

Une variété de ces fonctionnalités réside dans le logiciel. microcontrôleur, qui est un attribut indispensable d'un compteur électrique électronique moderne.

Constructivement compteur électrique le compteur se compose d'un boîtier avec bornier, un transformateur de mesure de courant et une carte de circuit imprimé sur laquelle tous les composants électroniques sont installés.

Les principaux composants d'un compteur électronique moderne sont: transformateur de courant, écran LCD, alimentation du circuit électronique, microcontrôleur, horloge en temps réel, sortie télémétrique, superviseur, commandes, port optique (en option).

L'écran LCD est un indicateur alphanumérique à plusieurs chiffres et est conçu pour indiquer les modes de fonctionnement, des informations sur l'électricité consommée, afficher la date et l'heure actuelle.

La source d'alimentation est utilisée pour obtenir la tension d'alimentation du microcontrôleur et d'autres éléments du circuit électronique. Un superviseur est directement associé à la source. Le superviseur génère un signal de réinitialisation pour le microcontrôleur lors de la mise sous tension et hors tension, et surveille également les changements de la tension d'entrée.

L'horloge en temps réel est conçue pour compter l'heure et la date actuelles. Dans certains compteurs électriques, ces fonctions sont attribuées au microcontrôleur, cependant, pour réduire sa charge, en règle générale, ils utilisent une puce distincte, par exemple, DS1307N. L'utilisation d'une puce séparée vous permet de libérer la puissance du microcontrôleur et de les diriger vers des tâches plus exigeantes.

La sortie télémétrique est utilisée pour se connecter au système ASKUE ou directement à un ordinateur (en règle générale, via un convertisseur d'interface RS485 / RS232). Le port optique, qui n'est pas disponible dans tous les compteurs électriques, permet de prendre des informations directement du compteur électrique et, dans certains cas, sert à leur programmation (paramétrage).

Le cœur du compteur électronique est un microcontrôleur. Ça pourrait être comme Puce à puce (contrôleur PIC), ainsi que les fabricants de ATMEL ou NEC.

Dans un compteur électronique, les performances de presque toutes les fonctions sont attribuées au microcontrôleur. Il s'agit d'un convertisseur ADC (convertit le signal d'entrée du transformateur de courant en une forme numérique, effectue son traitement mathématique et envoie le résultat à un affichage numérique.) Le microcontrôleur reçoit également des commandes des commandes et contrôle les sorties d'interface.

Les capacités que possède le microcontrôleur, je le répète, dépendent de son logiciel (logiciel). Sans logiciel - c'est juste un sourire en plastique - cube de silicium. Par conséquent, la variété des fonctions de service et des tâches effectuées dépend de la tâche technique définie pour le programmeur.

Actuellement, le développement des compteurs électroniques est principalement en termes d'ajout de «cloches et sifflets», divers fabricants ajoutent de nouvelles fonctions, par exemple, certains appareils peuvent surveiller l'état du réseau d'alimentation électrique avec la transmission de ces informations aux centres de répartition, etc.

Très souvent, une fonction de limitation de puissance est introduite dans le compteur électrique. Dans ce cas, lorsque la consommation électrique est dépassée, le compteur électrique déconnecte le consommateur du réseau. Pour contrôler l'alimentation en tension, à l'intérieur du compteur électrique est installé contacteur au courant approprié. L'arrêt est également possible si le consommateur a dépassé la limite d'électricité allouée ou si le prépaiement de l'électricité a pris fin. Soit dit en passant, certains compteurs électriques vous permettent de reconstituer le solde de trésorerie directement via les lecteurs de cartes en plastique intégrés. Les compteurs électriques de ce groupe comprennent les STK-1-10 et STK-3-10, fabriqués à Odessa.

ASKUE

Les tentatives de création d'un ASKUE (système de contrôle automatisé pour le comptage de l'électricité) sont associées à l'apparition de dispositifs à microprocesseur relativement abordables, cependant, le coût élevé de ce dernier rend les systèmes comptables accessibles uniquement aux grandes entreprises industrielles. Le développement d'ASKUE a été réalisé par des instituts de recherche entiers.

La solution au problème impliquait:

• équiper les compteurs d'énergie électrique à induction de capteurs de révolution;

• création d'appareils capables de compter les impulsions entrantes et de transmettre le résultat à un ordinateur;

• accumulation sur ordinateur des résultats de comptage et formation de documents de reporting.

Les premiers systèmes comptables étaient des complexes extrêmement coûteux, peu fiables et non informatifs, mais ils ont permis de former la base de la création d'ASKUE pour les générations futures.

Le tournant dans le développement d'ASKUE a été l'émergence d'ordinateurs personnels et la création de compteurs électriques électroniques. L'introduction généralisée des communications cellulaires a donné une impulsion encore plus grande au développement de systèmes de comptage automatisés, qui ont permis de créer des systèmes sans fil, car la question de l'organisation des canaux de communication était l'une des principales dans cette direction.

Le but principal du système ASKUE est de collecter toutes les données sur les flux d'énergie électrique à tous les niveaux de tension dans des intervalles de temps raisonnables et de traiter les données de manière à fournir des rapports sur l'électricité consommée ou déchargée (électricité), analyser et faire des prévisions sur la consommation (génération) ), effectuer une analyse des indicateurs de coût et, enfin, - surtout - effectuer des calculs pour l'énergie électrique.

Pour organiser le système ASKUE, il est nécessaire:

• Aux points de comptage d'énergie, installez des compteurs de haute précision - compteurs électroniques

• Signaux numériques à transmettre dans les soi-disant "additionneurs", équipés de mémoire.

• Créer un système de communication (en règle générale, ils utilisent récemment la communication GSM pour cela), qui fournit un transfert d'informations supplémentaire au niveau local (dans l'entreprise) et aux niveaux supérieurs.

• Organiser et équiper les centres de traitement de l'information d'ordinateurs et de logiciels modernes.

Schéma ASKUE

Un exemple de schéma d'organisation ASKUE simple est illustré dans la figure. Il peut distinguer plusieurs niveaux principaux distincts:

1. Le premier niveau est le niveau de collecte d'informations.

Les éléments de ce niveau sont des compteurs électriques et divers appareils qui mesurent les paramètres du système. En tant que tels dispositifs, divers capteurs peuvent être utilisés, ayant à la fois une sortie pour connecter l'interface RS-485 et des capteurs connectés au système via des convertisseurs analogiques-numériques spéciaux. Il faut faire attention au fait qu'il est possible d'utiliser non seulement des compteurs électriques électroniques, mais aussi des compteurs à induction conventionnels équipés de convertisseurs du nombre de tours du disque en impulsions électriques.

Dans les systèmes ASKUE, l'interface RS-485 est utilisée pour connecter les capteurs aux contrôleurs.L'impédance d'entrée du récepteur de signal d'information via l'interface RS-485 est généralement de 12 kOhm. La puissance d'émission étant limitée, cela limite également le nombre de récepteurs connectés à la ligne. Selon les spécifications de l'interface RS-485, compte tenu des résistances de terminaison, le récepteur peut conduire jusqu'à 32 capteurs.

2. Le deuxième niveau est le niveau de connexion.

A ce niveau se trouvent les différents contrôleurs nécessaires au transport du signal. Dans le schéma ASKUE illustré à la figure 9, l'élément de deuxième niveau est un convertisseur qui convertit le signal électronique de la ligne d'interface RS-485 en ligne d'interface RS-232, ce qui est nécessaire pour la lecture des données par un ordinateur ou par un contrôleur de contrôle.

S'il est nécessaire de connecter plus de 32 capteurs, des appareils appelés concentrateurs apparaissent dans le circuit à ce niveau. La figure montre le schéma de construction du système ASKUE pour le nombre de capteurs de 1 à 247 pièces

Le troisième niveau est le niveau de collecte, d'analyse et de stockage des données. Un élément de ce niveau est un ordinateur, un contrôleur ou un serveur. La principale exigence pour l'équipement à ce niveau est la disponibilité de logiciels spécialisés pour configurer les éléments du système.

Actuellement, presque tous les compteurs électriques d'électricité sont équipés d'une interface à intégrer dans le système ASKUE. Même ceux qui ne disposent pas de cette fonctionnalité peuvent être équipés d'un port optique pour prendre des lectures directement sur le site d'installation du compteur en lisant les informations dans un ordinateur personnel. Par conséquent, le compteur électrique est aujourd'hui un appareil électronique complexe.

Cependant, vous ne devriez pas penser que seuls les compteurs électroniques peuvent être utilisés pour la lecture à distance (à savoir, cet objectif est le principal dans les systèmes ASKUE).

Les compteurs marqués de la lettre «D», par exemple SR3U-I670D, ont une sortie télémétrique (capteur d'impulsions), qui assure la transmission d'informations sur l'énergie active (réactive) passant par le compteur au système de collecte et de traitement de données à distance via une ligne de communication à deux fils. La figure montre juste un tel compteur d'électricité avec le couvercle du boîtier retiré:

Compteur électrique SR3U-I670D

Un capteur d'impulsions (2) est installé sur le panneau latéral du compteur électrique. Comment fonctionne ce capteur?

Souvenons-nous de l'appareil du compteur à induction. Il a un élément tel qu'un disque en aluminium. Sa vitesse de rotation est directement proportionnelle à la puissance consommée par la charge. Voici la vitesse de rotation du disque, ou plutôt le nombre de tours, et c'est une caractéristique numérique qui peut être convertie en impulsions et transmise à la ligne de communication. Par conséquent, les compteurs avec capteurs intégrés provoquent un paramètre tel que le nombre d'impulsions par 1 kW * h.

Un transformateur de mesure sert de source d'impulsions, dont le flux magnétique traverse périodiquement le secteur métallique, monté sur l'axe du disque. Les impulsions reçues de celui-ci sont envoyées au circuit du capteur lui-même, puis à la ligne de communication. Le capteur est alimenté sur la même ligne.

En principe, tout compteur d'induction peut être équipé d'un capteur d'impulsion, par exemple, comme E870.

Capteur d'impulsion E870

Le principe de fonctionnement du capteur E870 est différent de celui décrit ci-dessus. Pour son fonctionnement, un secteur sombre est appliqué avec de la peinture noire sur la surface plane du disque du compteur.

Le capteur d'impulsions - convertisseur a une tête photo-LED dans sa conception - c'est-à-dire un couple photodiode - LED. Le capteur est installé à l'intérieur du compteur afin que la tête soit dirigée vers le disque. Le signal émis par la LED est réfléchi par le disque et reçu par la photodiode. En raison du secteur sombre du disque, le signal est intermittent.

Le circuit électronique sur les éléments logiques surveille ces interruptions, convertit et envoie des impulsions consécutives à la ligne de communication.Le rapport cyclique (taux de répétition) de ces impulsions est directement proportionnel à la vitesse de rotation du disque et, par conséquent, à la consommation d'énergie et il peut être évalué visuellement par la LED indicatrice.

De l'autre côté de la ligne de communication, le dispositif récepteur reçoit ces impulsions, calcule leur nombre pendant une certaine période de temps et fournit le résultat au dispositif d'affichage d'informations. Ainsi, le compteur lit à distance. C'est ainsi que les premiers systèmes de collecte d'informations à distance ont été construits.

Cependant, une question légitime se pose - ci-dessus, nous avons examiné les interfaces RS 485 et RS 232, mais nous avons ici une séquence d'impulsions.

Il s'avère tout de même que nous ne relierons pas les compteurs à induction aux schémas modernes de construction d'un système de comptage d'énergie automatisé examiné ci-dessus. En principe, cela peut être fait. La conversion d'une séquence d'impulsions dans la même interface RS 232 n'est pas un gros problème; cet adaptateur sera un circuit électronique relativement simple. Mais cela ne sert à rien. Les compteurs électriques à induction font progressivement partie du passé et, lorsqu'ils sont installés, ils ne sont utilisés que comme des compteurs locaux.

Lors de la conception de systèmes ASKUE modernes, seuls des compteurs électroniques sont utilisés. Ils ont des avantages indéniables par rapport à l'induction dans le plan «information» et ont des capacités de service quasi illimitées.

Mikhail Tikhonchuk

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