Par elektroniskajiem skaitītājiem un ASKUE "manekeniem"

Elektroniskie skaitītāji

Elektroniskais skaitītājs ir analogā signāla pārveidotājs uz impulsa atkārtošanās ātrumu, kura aprēķins norāda patērētās enerģijas daudzumu.

Galvenā elektronisko skaitītāju priekšrocība salīdzinājumā ar indukcijas skaitītājiem ir pagriežamu elementu neesamība. Turklāt tie nodrošina plašāku ieejas spriegumu diapazonu, ļauj ērti organizēt daudztarifu uzskaites sistēmas un tiem ir retrospektīvs režīms - t.i. ļauj redzēt enerģijas daudzumu, kas patērēts noteiktā laika posmā - parasti katru mēnesi; izmēra enerģijas patēriņu, viegli iekļaujas konfigurācijā ASKUE sistēmas un ir vēl daudz vairāk papildu pakalpojumu funkciju.

Šo funkciju daudzveidība slēpjas programmatūrā. mikrokontrolieris, kas ir neaizstājams mūsdienu elektroniskā elektrības skaitītāja atribūts.

Konstruktīvi elektriskais skaitītājs skaitītājs sastāv no korpusa ar spaiļu bloku, strāvas mērīšanas transformators un iespiedshēmas plate, uz kuras ir uzstādīti visi elektroniskie komponenti.

Mūsdienu elektroniskā skaitītāja galvenās sastāvdaļas ir: strāvas transformators, LCD displejs, elektroniskās ķēdes barošanas avots, mikrokontrollers, reālā laika pulkstenis, telemetriskā izeja, uzraugs, vadības ierīces, optiskais ports (pēc izvēles).

LCD ir daudzciparu burtu un ciparu indikators, un tas ir paredzēts, lai norādītu darbības režīmus, informāciju par patērēto elektrību, parādītu datumu un pašreizējo laiku.

Strāvas avotu izmanto, lai iegūtu mikrokontrollera un citu elektroniskās shēmas elementu barošanas spriegumu. Supervizors ir tieši saistīts ar avotu. Uzraugs ģenerē atiestatīšanas signālu mikrokontrolleram, kad strāva tiek ieslēgta un izslēgta, kā arī pārrauga ieejas sprieguma izmaiņas.

Reālā laika pulkstenis ir paredzēts pašreizējā laika un datuma skaitīšanai. Dažos elektrības skaitītājos šīs funkcijas tiek piešķirtas mikrokontrolleram, tomēr, lai samazinātu tā slodzi, parasti tās izmanto atsevišķu mikroshēmu, piemēram, DS1307N. Atsevišķas mikroshēmas izmantošana ļauj atbrīvot mikrokontrollera jaudu un virzīt tos sarežģītākiem uzdevumiem.

Telemetrisko izvadi izmanto, lai izveidotu savienojumu ar ASKUE sistēmu vai tieši ar datoru (kā likums, izmantojot RS485 / RS232 interfeisa pārveidotāju). Optiskais ports, kas nav pieejams visos elektriskajos skaitītājos, ļauj jums ņemt informāciju tieši no elektrības skaitītāja un dažos gadījumos kalpo to programmēšanai (parametrizēšanai).

Elektroniskā skaitītāja sirds ir mikrokontrollers. Tas varētu būt kā Mikroshēmas mikroshēma (PIC kontrolieris), kā arī ATMEL vai NEC ražotāji.

Elektroniskajā skaitītājā gandrīz visu funkciju veikšana tiek piešķirta mikrokontrolleram. Tas ir ADC pārveidotājs (pārveido ieejas signālu no strāvas transformatora digitālā formā, veic tā matemātisko apstrādi un izvada rezultātu uz digitālo displeju.) Mikrokontrollers arī saņem komandas no vadības ierīcēm un kontrolē interfeisa izejas.

Atkārtoju, ka mikrokontrollera iespējas ir atkarīgas no tā programmatūras (programmatūras). Bez programmatūras tas ir tikai plastmasas silikona kuba smaids. Tāpēc veikto pakalpojumu funkciju un uzdevumu dažādība ir atkarīga no tā, kāds tehniskais uzdevums tika uzstādīts programmētājam.

Pašlaik elektronisko skaitītāju izstrāde galvenokārt ir saistīta ar “zvanu un svilpienu” pievienošanu, dažādi ražotāji pievieno jaunas funkcijas, piemēram, dažas ierīces var uzraudzīt energoapgādes tīkla statusu, pārraidot šo informāciju uz dispečeru centriem utt.

Diezgan bieži elektrības skaitītājā tiek ieviesta jaudas ierobežošanas funkcija. Šajā gadījumā, kad tiek pārsniegts enerģijas patēriņš, elektrības skaitītājs atvieno patērētāju no tīkla. Lai kontrolētu sprieguma padevi, ir uzstādīts elektrības skaitītājs kontaktoru uz atbilstošo strāvu. Izslēgšana ir iespējama arī tad, ja patērētājs ir pārsniedzis noteikto elektroenerģijas limitu vai beigusies priekšapmaksa par elektrību. Starp citu, daži elektrības skaitītāji ļauj papildināt naudas atlikumu tieši caur iebūvētiem plastikāta karšu lasītājiem. Šīs grupas elektriskajos skaitītājos ietilpst STK-1-10 un STK-3-10, kas ražoti Odesā.

JAUTĀT

Mēģinājumi izveidot ASKUE (automatizētu vadības sistēmu elektroenerģijas uzskaitei) ir saistīti ar salīdzinoši pieņemamu mikroprocesoru ierīču parādīšanos, tomēr to augstās izmaksas padarīja grāmatvedības sistēmas pieejamas tikai lieliem rūpniecības uzņēmumiem. ASKUE izstrādi veica veseli pētniecības institūti.

Iesaistītās problēmas risinājums:

• indukcijas elektrības skaitītāju aprīkošana ar apgriezienu sensoriem;

• tādu ierīču izveidošana, kas var skaitīt ienākošos impulsus un pārsūtīt rezultātu uz datoru;

• skaitīšanas rezultātu uzkrāšana datorā un atskaites dokumentu veidošana.

Pirmās grāmatvedības sistēmas bija ārkārtīgi dārgas, neuzticamas un neinformējošas kompleksi, taču tās ļāva būt par pamatu ASKUE nākamo paaudžu izveidošanai.

Pagrieziena punkts ASKUE attīstībā bija personālo datoru parādīšanās un elektronisko elektrības skaitītāju izveidošana. Plaši izplatītā mobilo sakaru ieviešana deva vēl lielāku impulsu automatizētu uzskaites sistēmu izstrādei, kas ļāva izveidot bezvadu sistēmas, jo komunikāciju kanālu organizēšanas jautājums bija viens no galvenajiem šajā virzienā.

ASKUE sistēmas galvenais mērķis ir savāc visus datus par elektroenerģijas plūsmām visos sprieguma līmeņos pieņemamos laika intervālos un apstrādā datus tā, lai sniegtu pārskatus par patērēto vai izlādēto elektrību (jaudu), analizētu un sastādītu prognozes par patēriņu (ražošanu). ), veic izmaksu rādītāju analīzi un, visbeidzot, - pats galvenais - veic aprēķinus par elektroenerģiju.

Lai sakārtotu ASKUE sistēmu, nepieciešams:

• Enerģijas mērīšanas punktos uzstādiet augstas precizitātes mērīšanas ierīces - elektroniskos skaitītājus

• Digitālie signāli, kas jāpārraida tā saucamajos "papildinātājos", kas aprīkoti ar atmiņu.

• Izveidojiet sakaru sistēmu (parasti nesen viņi tam izmanto GSM - komunikāciju), kas nodrošina turpmāku informācijas pārsūtīšanu vietējiem (uzņēmumā) un augšējiem līmeņiem.

• Organizēt un aprīkot informācijas apstrādes centrus ar moderniem datoriem un programmatūru.

ASKUE shēma

Vienkāršas ASKUE organizācijas shēmas piemērs ir parādīts attēlā. Tas var izdalīt vairākus atsevišķus galvenos līmeņus:

1. Pirmais līmenis ir informācijas vākšanas līmenis.

Šī līmeņa elementi ir elektrības skaitītāji un dažādas ierīces, kas mēra sistēmas parametrus. Kā šādas ierīces var izmantot dažādus sensorus, gan ar izeju RS-485 interfeisa pievienošanai, gan sensorus, kas savienoti ar sistēmu, izmantojot īpašus analogos-digitālos pārveidotājus. Jāpievērš uzmanība faktam, ka ir iespējams izmantot ne tikai elektroniskos elektriskos skaitītājus, bet arī parastos indukcijas skaitītājus, kas aprīkoti ar diska apgriezienu skaita pārveidotājiem elektriskos impulsos.

ASKUE sistēmās sensoru savienošanai ar kontrolieriem tiek izmantota RS-485 saskarne.Informācijas signāla uztvērēja ieejas pretestība caur RS-485 saskarni parasti ir 12 kOhm. Tā kā raidītāja jauda ir ierobežota, tas ierobežo arī līnijai pievienoto uztvērēju skaitu. Saskaņā ar RS-485 interfeisa specifikāciju, ņemot vērā beigu rezistorus, uztvērējs var vadīt līdz 32 sensoriem.

2. Otrais līmenis ir savienojošais līmenis.

Šajā līmenī ir dažādi kontrolieri, kas nepieciešami signāla transportēšanai. ASKUE shēmā, kas parādīta 9. attēlā, otrā līmeņa elements ir pārveidotājs, kas pārveido elektronisko signālu no RS-485 saskarnes līnijas uz RS-232 saskarnes līniju, tas ir nepieciešams datu nolasīšanai ar datoru vai vadības kontrolieri.

Ja ir nepieciešams pieslēgt vairāk nekā 32 sensorus, tad šajā līmenī ķēdē parādās ierīces, ko sauc par centrmezgliem. Attēlā parādīta ASKUE sistēmas konstrukcijas shēma sensoru skaitam no 1 līdz 247 gab.

Trešais līmenis ir datu vākšanas, analīzes un glabāšanas līmenis. Šī līmeņa elements ir dators, kontrolieris vai serveris. Galvenā prasība šī līmeņa iekārtām ir specializētas programmatūras pieejamība sistēmas elementu konfigurēšanai.

Pašlaik gandrīz visi elektroniskie elektroenerģijas skaitītāji ir aprīkoti ar saskarni iekļaušanai ASKUE sistēmā. Pat tos, kuriem nav šīs funkcijas, var aprīkot ar optisko portu vietējiem lasījumu uzņemšana tieši skaitītāja uzstādīšanas vietā, nolasot informāciju personālajā datorā. Tāpēc šodien elektrības skaitītājs ir sarežģīta elektroniska ierīce.

Tomēr jums nevajadzētu domāt, ka attālinātai nolasīšanai var izmantot tikai elektroniskos skaitītājus (proti, šis mērķis ir galvenais ASKUE sistēmās).

Skaitītājiem, kas apzīmēti ar burtu “D”, piemēram, SR3U-I670D, ir telemetriska izeja (impulsa sensors), kas nodrošina informācijas nodošanu par aktīvo (reaktīvo) enerģiju, kas caur skaitītāju nonāk uz attālinātu datu savākšanas un apstrādes sistēmu, izmantojot divu vadu sakaru līniju. Attēlā ir parādīts tikai šāds elektrības skaitītājs ar noņemtu korpusa vāku:

Elektrības skaitītājs SR3U-I670D

Uz elektrības skaitītāja sānu paneļa ir uzstādīts impulsa sensors (2). Kā šis sensors darbojas?

Atcerēsimies indukcijas mērītāja ierīci. Tam ir tāds elements kā alumīnija disks. Tā griešanās ātrums ir tieši proporcionāls slodzes patērētajam spēkam. Šeit ir diska griešanās ātrums vai drīzāk apgriezienu skaits, un tas ir skaitlisks raksturojums, ko var pārveidot impulsos un pārsūtīt uz sakaru līniju. Tāpēc skaitītāji ar iebūvētiem sensoriem rada tādu parametru kā impulsu skaits uz 1 kW * h.

Kā impulsa avots tiek izmantots mērīšanas transformators, kura magnētiskā plūsma periodiski šķērso metāla sektoru, uzstādīta uz diska ass. No tā saņemtie impulsi tiek piegādāti paša sensora ķēdē un pēc tam uz sakaru līniju. Sensors saņem enerģiju tajā pašā līnijā.

Principā jebkuru indukcijas mērītāju var aprīkot ar impulsa sensoru, piemēram, piemēram, E870.

Impulsu sensors E870

E870 sensora darbības princips atšķiras no iepriekš aprakstītā. Lai tā darbotos, uz skaitītāja diska plakanās virsmas ar melnu krāsu tiek uzklāts aptumšots sektors.

Impulsu sensoram - pārveidotājam ir foto-LED galva tā dizainā - t.i. pāris fotodiode - LED. Sensors ir uzstādīts letes iekšpusē tā, lai galva būtu vērsta uz disku. Gaismas diodes izstarotais signāls tiek atstarots no diska un to saņem fotodiode. Sakarā ar aptumšoto diska sektoru, signāls ir pārtraukts.

Loģisko elementu elektroniskā shēma uzrauga šos pārtraukumus, pārveido un izdod secīgus impulsus sakaru līnijai.Šo impulsu darba cikls (atkārtošanās ātrums) ir tieši proporcionāls diska griešanās ātrumam, un tāpēc enerģijas patēriņu un to var vizuāli novērtēt ar indikatora gaismas diodi.

Sakaru līnijas otrajā pusē uztvērēja ierīce saņem šos impulsus, noteiktu laiku saskaita to skaitu un rezultātu nodrošina ar informācijas displeja ierīci. Tādējādi skaitītājs nolasa attālināti. Tā tika izveidotas pirmās attālas informācijas vākšanas sistēmas.

Tomēr rodas pamatots jautājums - iepriekš mēs pārbaudījām RS 485 un RS 232 saskarnes, bet šeit mums ir impulsu secība.

Izrādās, ka vienādi, vai mēs indukcijas skaitītājus nesavienosim ar iepriekš apskatītajām mūsdienu shēmām automatizētas elektroenerģijas uzskaites un uzskaites sistēmas izveidošanai? Principā to var izdarīt. Impulsu secības konvertēšana tajā pašā RS 232 interfeisā nav grūta, šis adapteris būs samērā vienkārša elektroniskā shēma. Bet tam nav daudz jēgas. Indukcijas elektriskie skaitītāji pakāpeniski kļūst par pagātni, un tur, kur tie tiek uzstādīti, tos izmanto tikai kā vietējās mērierīces.

Projektējot mūsdienīgas ASKUE sistēmas, tiek izmantoti tikai elektroniskie skaitītāji. Viņiem ir nenoliedzamas priekšrocības salīdzinājumā ar ievadīšanu “informācijas” plānā, un tām ir gandrīz neierobežotas pakalpojumu iespējas.

Mihails Tikhončuks

Lasiet arī par šo tēmu:Kā elektroniskais elektrības skaitītājs ir sakārtots un darbojas