Sobre medidores eletrônicos e ASKUE para "manequins"

Medidores eletrônicos

Um contador eletrônico é um conversor de um sinal analógico para uma taxa de repetição de pulso, cujo cálculo fornece a quantidade de energia consumida.

A principal vantagem dos medidores eletrônicos em comparação aos de indução é a ausência de elementos rotativos. Além disso, eles fornecem uma faixa mais ampla de tensões de entrada, facilitam a organização de sistemas de medição de tarifas múltiplas e têm um modo retrospectivo - ou seja, permitem ver a quantidade de energia consumida por um determinado período - geralmente mensalmente; medir o consumo de energia, caber facilmente na configuração Sistemas ASKUE e possui muito mais funções de serviço adicionais.

Uma variedade desses recursos está no software. microcontrolador, que é um atributo indispensável de um medidor de eletricidade eletrônico moderno.

Construtivamente medidor elétrico o medidor consiste em uma caixa com bloco de terminais, um transformador de medição de corrente e uma placa de circuito impresso na qual todos os componentes eletrônicos estão instalados.

Os principais componentes de um medidor eletrônico moderno são: transformador de corrente, display LCD, fonte de alimentação de circuito eletrônico, microcontrolador, relógio em tempo real, saída telemétrica, supervisor, controles, porta óptica (opcional).

O LCD é um indicador alfanumérico de vários dígitos e destina-se a indicar modos de operação, informações sobre a eletricidade consumida, exibir a data e a hora atual.

A fonte de energia é usada para obter a tensão de alimentação do microcontrolador e outros elementos do circuito eletrônico. Um supervisor é associado diretamente à fonte. O supervisor gera um sinal de redefinição para o microcontrolador quando a energia é ligada e desligada e também monitora as alterações na tensão de entrada.

O relógio em tempo real foi projetado para contar a hora e a data atuais. Em alguns medidores elétricos, essas funções são atribuídas ao microcontrolador; no entanto, para reduzir sua carga, eles geralmente usam um chip separado, por exemplo, DS1307N. O uso de um chip separado permite liberar a energia do microcontrolador e direcioná-lo para tarefas mais exigentes.

A saída telemétrica é usada para conectar-se ao sistema ASKUE ou diretamente ao computador (como regra, através do conversor de interface RS485 / RS232). A porta óptica, que não está disponível em todos os medidores elétricos, permite que você obtenha informações diretamente do medidor elétrico e, em alguns casos, serve para sua programação (parametrização).

O coração do medidor eletrônico é um microcontrolador. Poderia ser como Microchip chip (controlador PIC), bem como fabricantes de ATMEL ou NEC.

Em um medidor eletrônico, o desempenho de quase todas as funções é atribuído ao microcontrolador. É um conversor ADC (converte o sinal de entrada do transformador de corrente em um formato digital, executa seu processamento matemático e envia o resultado para um display digital.) O microcontrolador também recebe comandos dos controles e controla as saídas da interface.

As capacidades que o microcontrolador possui, repito, dependem de seu software (software). Sem software - é apenas um sorriso de plástico - cubo de silício. Portanto, a variedade de funções e tarefas de serviço executadas depende de qual tarefa técnica foi definida para o programador.

Atualmente, o desenvolvimento de medidores eletrônicos é principalmente em termos de adição de "sinos e assobios", vários fabricantes estão adicionando novas funções, por exemplo, alguns dispositivos podem monitorar o status da rede de fornecimento de energia com a transmissão dessas informações para os centros de despacho, etc.

Muitas vezes, uma função de limitação de energia é introduzida no medidor elétrico. Nesse caso, quando o consumo de energia é excedido, o medidor elétrico desconecta o consumidor da rede. Para controlar o suprimento de tensão, dentro do medidor elétrico está instalado contator à corrente apropriada. O desligamento também é possível se o consumidor exceder o limite de eletricidade alocado ou o pagamento antecipado da eletricidade tiver terminado. A propósito, alguns medidores elétricos permitem reabastecer o saldo de caixa diretamente através dos leitores de cartão de plástico embutidos. Os medidores elétricos deste grupo incluem STK-1-10 e STK-3-10, fabricados em Odessa.

ASKUE

As tentativas de criar um ASKUE (sistema de controle automatizado para medição de eletricidade) estão associadas à aparência de dispositivos de microprocessador relativamente acessíveis; no entanto, o alto custo desses últimos tornou os sistemas de contabilidade acessíveis apenas a grandes empresas industriais. O desenvolvimento do ASKUE foi realizado por institutos de pesquisa inteiros.

A solução para o problema envolveu:

• equipar medidores de energia elétrica por indução com sensores de revolução;

• criação de dispositivos capazes de contar pulsos recebidos e transmitir o resultado para um computador;

• acumulação em computador dos resultados da contagem e formação de documentos de relatório.

Os primeiros sistemas contábeis eram complexos extremamente caros, pouco confiáveis ​​e pouco informativos, mas permitiram formar a base para a criação da ASKUE nas próximas gerações.

O ponto de virada no desenvolvimento da ASKUE foi o surgimento de computadores pessoais e a criação de medidores eletrônicos de eletricidade. A ampla introdução das comunicações celulares deu um impulso ainda maior ao desenvolvimento de sistemas de medição automatizados, que possibilitaram a criação de sistemas sem fio, uma vez que a questão da organização dos canais de comunicação foi uma das principais nessa direção.

O principal objetivo do sistema ASKUE é coletar todos os dados sobre fluxos de energia elétrica em todos os níveis de tensão em intervalos de tempo razoáveis ​​e processar os dados de forma a fornecer relatórios sobre eletricidade consumida ou descarregada (energia), analisar e fazer previsões sobre o consumo (geração) ), faça uma análise dos indicadores de custo e, finalmente, o mais importante, faça cálculos para energia elétrica.

Para organizar o sistema ASKUE é necessário:

• Nos pontos de medição de energia, instale dispositivos de medição de alta precisão - medidores eletrônicos

• Sinais digitais para transmitir nos chamados "somadores", equipados com memória.

• Crie um sistema de comunicação (como regra, recentemente eles usam a comunicação GSM para isso), que fornece mais transferência de informações para os níveis local (na empresa) e superior.

• Organizar e equipar centros de processamento de informações com computadores e softwares modernos.

Esquema ASKUE

Um exemplo de um esquema de organização simples do ASKUE é mostrado na figura. Pode distinguir vários níveis principais separados:

1. O nível um é o nível de coleta de informações.

Elementos desse nível são medidores elétricos e vários dispositivos que medem os parâmetros do sistema. Como tais dispositivos, vários sensores podem ser usados, ambos com uma saída para conectar a interface RS-485 e sensores conectados ao sistema através de conversores analógico-digitais especiais. É necessário prestar atenção ao fato de que é possível usar não apenas medidores elétricos eletrônicos, mas também medidores de indução convencionais equipados com conversores do número de rotações do disco em pulsos elétricos.

Nos sistemas ASKUE, a interface RS-485 é usada para conectar sensores aos controladores.A impedância de entrada do receptor do sinal de informação através da interface RS-485 é geralmente de 12 kOhm. Como a potência do transmissor é limitada, isso também limita o número de receptores conectados à linha. De acordo com as especificações da interface RS-485, levando em consideração os resistores de terminação, o receptor pode conduzir até 32 sensores.

2. O segundo nível é o nível de conexão.

Nesse nível, estão os vários controladores necessários para transportar o sinal. No esquema ASKUE mostrado na Figura 9, o elemento de segundo nível é um conversor que converte o sinal eletrônico da linha de interface RS-485 para a linha de interface RS-232, isso é necessário para a leitura de dados por um computador ou por um controlador de controle.

Se for necessário conectar mais de 32 sensores, os dispositivos chamados hubs aparecerão no circuito nesse nível. A figura mostra o esquema de construção do sistema ASKUE para o número de sensores de 1 a 247 unidades.

O terceiro nível é o nível de coleta, análise e armazenamento de dados. Um elemento desse nível é um computador, controlador ou servidor. O principal requisito para equipamentos nesse nível é a disponibilidade de software especializado para configurar elementos do sistema.

Atualmente, quase todos os medidores eletrônicos de eletricidade estão equipados com uma interface para inclusão no sistema ASKUE. Mesmo aqueles que não possuem esse recurso podem ser equipados com uma porta óptica para fazendo leituras diretamente no local de instalação do medidor, lendo as informações em um computador pessoal. Portanto, hoje o medidor elétrico é um dispositivo eletrônico complexo.

No entanto, você não deve pensar que apenas medidores eletrônicos podem ser usados ​​para leitura remota (ou seja, esse objetivo é o principal nos sistemas ASKUE).

Os medidores marcados com a letra "D", por exemplo, SR3U-I670D, possuem uma saída telemétrica (sensor de pulso), que garante a transmissão de informações sobre energia ativa (reativa) que passa pelo medidor para o sistema remoto de coleta e processamento de dados por meio de uma linha de comunicação de dois fios. A figura mostra apenas um medidor de eletricidade com a tampa da caixa removida:

Medidor elétrico SR3U-I670D

Um sensor de pulso (2) está instalado no painel lateral do medidor elétrico. Como esse sensor funciona?

Vamos lembrar o dispositivo do medidor de indução. Tem um elemento como um disco de alumínio. Sua velocidade de rotação é diretamente proporcional à energia consumida pela carga. Aqui está a velocidade de rotação do disco, ou melhor, o número de rotações, e é uma característica numérica que pode ser convertida em pulsos e transmitida à linha de comunicação. Portanto, contadores com sensores embutidos causam um parâmetro como o número de pulsos por 1 kW * h.

Um transformador de medição serve como fonte de pulso, cujo fluxo magnético atravessa periodicamente o setor de metal, montado no eixo do disco. Os pulsos recebidos dele são fornecidos ao circuito do próprio sensor e depois à linha de comunicação. O sensor recebe energia na mesma linha.

Em princípio, qualquer medidor de indução pode ser equipado com um sensor de pulso, por exemplo, como o E870.

Sensor de pulso E870

O princípio de operação do sensor E870 é diferente do descrito acima. Para seu funcionamento, um setor escurecido é aplicado com tinta preta na superfície plana do disco do medidor.

O sensor de pulso - conversor possui uma cabeça de foto-LED em seu design - ou seja, um par fotodiodo - LED. O sensor é instalado dentro do balcão para que a cabeça seja direcionada para o disco. O sinal emitido pelo LED é refletido no disco e recebido pelo fotodiodo. Devido ao setor escurecido do disco, o sinal é intermitente.

O circuito eletrônico nos elementos lógicos monitora essas interrupções, converte e emite pulsos consecutivos para a linha de comunicação.O ciclo de trabalho (taxa de repetição) desses pulsos é diretamente proporcional à velocidade de rotação do disco e, portanto, ao consumo de energia e pode ser visualmente avaliado pelo LED indicador.

Do outro lado da linha de comunicação, o dispositivo receptor recebe esses pulsos, conta seu número por um certo período de tempo e fornece o resultado ao dispositivo de exibição de informações. Assim, o medidor lê remotamente. Foi assim que os primeiros sistemas de coleta remota de informações foram construídos.

No entanto, surge uma pergunta legítima - acima examinamos as interfaces RS 485 e RS 232, mas aqui temos uma sequência de pulsos.

Acontece que, mesmo assim, não vincularemos os contadores de indução aos esquemas modernos para a construção de um sistema automatizado de medição e contabilidade de energia considerado acima? Em princípio, isso pode ser feito. Converter uma sequência de pulsos na mesma interface RS 232 não é grande coisa; esse adaptador será um circuito eletrônico relativamente simples. Mas não há muito sentido nisso. Os medidores elétricos de indução estão gradualmente se tornando uma coisa do passado e, onde são instalados, são usados ​​apenas como dispositivos locais de medição.

Ao projetar sistemas modernos ASKUE, apenas medidores eletrônicos são usados. Eles têm vantagens inegáveis ​​sobre a indução no plano de "informações" e têm recursos de serviço quase ilimitados.

Mikhail Tikhonchuk

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