Относно електронните измервателни уреди и ASKUE за „манекени“

Електронни измервателни уреди

Електронният брояч е преобразувател на аналогов сигнал към честота на повторение на импулса, изчисляването на което дава количеството консумирана енергия.

Основното предимство на електронните измервателни уреди в сравнение с индукционните е липсата на въртящи се елементи. Освен това те осигуряват по-широк диапазон от входни напрежения, улесняват организирането на многотарифни измервателни системи и имат ретроспективен режим - т.е. позволяват ви да видите количеството консумирана енергия за определен период - обикновено месечно; измервайте консумацията на енергия, лесно се вписват в конфигурацията ASKUE системи и имат много повече допълнителни функции за обслужване.

Разнообразие от тези функции се крие в софтуера. микроконтролер, което е незаменим атрибут на модерен електронен електромер.

структурно електромер глюкомерът се състои от корпус с клемен блок, токов измервателен трансформатор и печатна платка, върху която са инсталирани всички електронни компоненти.

Основните компоненти на съвременния електронен уред са: токов трансформатор, LCD дисплей, захранване с електронна верига, микроконтролер, часовник в реално време, телеметричен изход, супервизор, контроли, оптичен порт (по избор).

LCD е многоцифрен буквено-цифров индикатор и е предназначен да показва режимите на работа, информация за консумираната електроенергия, да показва датата и текущото време.

Източникът на енергия се използва за получаване на захранващото напрежение на микроконтролера и други елементи на електронната верига. Надзорникът е свързан директно с източника. Контролерът генерира сигнал за нулиране на микроконтролера, когато захранването е включено и изключено, а също така следи промените във входното напрежение.

Часовникът в реално време е проектиран да отчита текущото време и дата. В някои електрически измервателни уреди тези функции са възложени на микроконтролера, но за да намалят натоварването му, като правило използват отделен чип, например DS1307N. Използването на отделен чип ви позволява да освободите мощността на микроконтролера и да ги насочите към по-взискателни задачи.

Телеметричният изход се използва за свързване към ASKUE системата или директно към компютъра (като правило чрез интерфейсния преобразувател RS485 / RS232). Оптичният порт, който не е наличен във всички електромери, ви позволява да вземате информация директно от електромера и в някои случаи служи за тяхното програмиране (параметризация).

Сърцето на електронния уред е микроконтролер. Може да е като Микрочип чип (PIC контролер), както и производители на ATMEL или NEC.

В електронен електромер, изпълнението на почти всички функции е възложено на микроконтролера. Това е ADC преобразувател (преобразува входния сигнал от токовия трансформатор в цифрова форма, извършва математическата му обработка и извежда резултата на цифров дисплей.) Микроконтролерът също така получава команди от контролите и управлява изходите на интерфейса.

Възможностите, които микроконтролерът притежава, повтарям, зависят от неговия софтуер (софтуер). Без софтуер - това е просто пластмаса - усмивка от силиконов куб. Следователно, разнообразието от обслужвани функции и изпълнявани задачи зависи от това каква техническа задача е била зададена за програмиста.

В момента разработването на електронни измервателни уреди е главно по отношение на добавяне на „звънци“, различни производители добавят нови функции, например някои устройства могат да следят състоянието на електрозахранващата мрежа с предаването на тази информация на диспечерски центрове и т.н.

Доста често в електромера се въвежда функция за ограничаване на мощността. В този случай, когато консумацията на енергия е надвишена, електромерът изключва потребителя от мрежата. За да се контролира подаването на напрежение, вътре е инсталиран електромера контактор до съответния ток. Изключването е възможно и ако потребителят е превишил допустимия лимит на електроенергия или предплащането за електричество е приключило. Между другото, някои електромери ви позволяват да попълвате баланса на пари директно чрез вградените четци за пластмасови карти. Електромерите от тази група включват STK-1-10 и STK-3-10, произведени в Одеса.

AMR

Опитите за създаване на ASKUE (автоматизирана система за управление на измерването на електроенергия) са свързани с появата на сравнително достъпни микропроцесорни устройства, но високата цена на последните направи счетоводните системи достъпни само за големи промишлени предприятия. Разработването на ASKUE е извършено от цели изследователски институти.

Решението на проблема включва:

• оборудване на индукционните електромери с датчици за въртене;

• създаване на устройства, способни да отчитат входящите импулси и да предават резултата на компютър;

• натрупване в компютъра на резултатите от броенето и формирането на отчетни документи.

Първите счетоводни системи бяха изключително скъпи, ненадеждни и неинформативни комплекси, но те позволиха да формират основата за създаването на ASKUE на следващите поколения.

Повратният момент в развитието на ASKUE беше появата на персонални компютри и създаването на електронни електромери. Широкото въвеждане на клетъчни комуникации даде още по-голям тласък на развитието на автоматизирани измервателни системи, което направи възможно създаването на безжични системи, тъй като въпросът за организиране на комуникационни канали беше един от основните в тази посока.

Основната цел на системата ASKUE е да събира всички данни за потоците на електрическа енергия на всички нива на напрежение в разумни интервали от време и да обработва данните по такъв начин, че да предоставя отчети за консумираната или разредена електроенергия (мощност), анализира и конструира прогнози за потребление (производство) ), извърши анализ на показателите за разходи и накрая - най-важното - направи изчисления за електрическа енергия.

За да организирате системата ASKUE е необходимо:

• В пунктовете за измерване на енергия инсталирайте високо прецизни измервателни устройства - електронни измервателни уреди

• Цифрови сигнали за предаване в така наречените „добавки“, оборудвани с памет.

• Създайте система за комуникация (като правило напоследък те използват GSM - комуникация за това), която осигурява допълнителен трансфер на информация на местно (в предприятието) и на горните нива.

• Да организира и оборудва центрове за обработка на информация с модерни компютри и софтуер.

ASKUE схема

Пример за проста схема на организация ASKUE е показана на фигурата. Той може да различи няколко отделни основни нива:

1. Първо ниво е нивото на събиране на информация.

Елементите на това ниво са електромери и различни устройства, които измерват параметрите на системата. Като такива устройства могат да се използват различни сензори, които имат изход за свързване на интерфейса RS-485 и сензори, свързани към системата чрез специални аналогово-цифрови преобразуватели. Необходимо е да се обърне внимание на факта, че е възможно да се използват не само електронни електромери, но и конвенционални индукционни измервателни уреди, оборудвани с преобразуватели на броя на оборотите на диска в електрически импулси.

В системите ASKUE интерфейсът RS-485 се използва за свързване на сензори към контролери.Входният импеданс на приемника на информационен сигнал през интерфейса RS-485 обикновено е 12 kOhm. Тъй като мощността на предавателя е ограничена, това ограничава и броя на приемниците, свързани към линията. Според спецификацията на интерфейса RS-485, като се вземат предвид крайните резистори, приемникът може да проведе до 32 сензора.

2. Второто ниво е нивото на свързване.

На това ниво са различните контролери, необходими за транспортиране на сигнала. В схемата ASKUE, показана на фигура 9, елементът от второ ниво е конвертор, който преобразува електронния сигнал от интерфейсна линия RS-485 в интерфейсна линия RS-232, това е необходимо за четене на данни от компютър или от контролен контролер.

Ако са необходими повече от 32 сензора, тогава устройства, наречени хъбове, се появяват във веригата на това ниво. На фигурата е показана конструктивната схема на системата ASKUE за броя на сензорите от 1 до 247 бр.

Третото ниво е нивото на събиране, анализ и съхранение на данни. Елемент от това ниво е компютър, контролер или сървър. Основното изискване за оборудване на това ниво е наличието на специализиран софтуер за конфигуриране на системни елементи.

Понастоящем почти всички електронни електромери са оборудвани с интерфейс за включване в системата ASKUE. Дори тези, които нямат тази функция, могат да бъдат оборудвани с оптичен порт за локално вземане на показания директно на мястото на инсталиране на електромера, като четете информация в личен компютър. Следователно днес електромерът е сложно електронно устройство.

Не бива обаче да мислите, че за дистанционно отчитане могат да се използват само електронни измервателни уреди (а именно тази цел е основната в ASKUE системите).

Метрите, отбелязани с буквата „D“, например SR3U-I670D, имат телеметричен изход (импулсен сензор), който осигурява предаването на информация за активна (реактивна) енергия, преминаваща през електромера към отдалечената система за събиране и обработка на данни чрез двупроводна комуникационна линия. Фигурата просто показва такъв електромер с отстранен капак на корпуса:

Електромер SR3U-I670D

На страничния панел на електромера е инсталиран сензор за импулс (2). Как работи този сензор?

Нека си спомним устройството на индукционния метър. Той има такъв елемент като алуминиев диск. Скоростта му на въртене е пряко пропорционална на мощността, консумирана от товара. Ето скоростта на въртене на диска, или по-скоро броя на оборотите и е числова характеристика, която може да бъде преобразувана в импулси и предадена на комуникационната линия. Следователно броячите с вградени сензори причиняват такъв параметър като броя на импулсите на 1 kW * h.

Като източник на импулс се използва измервателен трансформатор, чийто магнитен поток периодично пресича металния сектор, монтиран върху оста на диска. Импулсите, получени от него, се подават към веригата на самия сензор, а след това към комуникационната линия. Сензорът получава захранване на същата линия.

По принцип всеки индукционен измервателен уред може да бъде оборудван със сензор за импулс, например E870.

Импулсен датчик E870

Принципът на работа на сензора E870 е различен от описания по-горе. За неговото функциониране се затъмнява сектор с черна боя върху плоската повърхност на диска на електромера.

Импулсният сензор - преобразувател има фото-LED глава в своя дизайн - т.е. двойка фотодиод - LED, Сензорът е инсталиран вътре в брояча, така че главата да е насочена към диска. Сигналът, излъчван от светодиода, се отразява от диска и се получава от фотодиода. Поради затъмнения сектор на диска, сигналът е прекъсващ.

Електронната схема на логическите елементи следи тези прекъсвания, преобразува и издава последователни импулси към комуникационната линия.Коефициентът на работа (честота на повторение) на тези импулси е пряко пропорционален на скоростта на въртене на диска, и следователно, консумацията на енергия и тя може да бъде оценена визуално чрез индикатора LED.

От другата страна на комуникационната линия приемащото устройство приема тези импулси, отчита броя им за определен период от време и предоставя резултата на устройството за показване на информация. По този начин глюкомерът отчита дистанционно. Така са изградени първите системи за отдалечено събиране на информация.

Въпреки това възниква легитимен въпрос - по-горе разгледахме интерфейсите RS 485 и RS 232, но тук имаме последователност от импулси.

Оказва се, все пак, няма да свържем индукционни броячи в модерните схеми за изграждане на автоматизирана система за измерване и отчитане на енергия, разгледана по-горе? По принцип това може да се направи. Преобразуването на импулсна последователност в същия RS 232 интерфейс не е голяма работа; този адаптер ще бъде сравнително проста електронна схема. Но в това няма много смисъл. Индукционните електромери постепенно се превръщат в минало и там, където са инсталирани, те се използват само като локални измервателни устройства.

При проектирането на съвременни системи ASKUE се използват само електронни измервателни уреди. Те имат неоспорими предимства пред индукцията в „информационния“ план и имат почти неограничени възможности за обслужване.

Михаил Тихончук

Прочетете също по тази тема:Как се подрежда и работи електронният електромер