Wyobraź sobie, jak fajnie byłoby, gdybyś mógł zobaczyć zużycie energii w swoim domu lub mieszkaniu komercyjnym w dowolnym miejscu na świecie. Czy to nie brzmi fajnie? To wprowadza pojęcie inteligentnego pomiaru. Więc co to jest inteligentny licznik? - Inteligentny licznik to urządzenie elektroniczne, które wykazuje tendencje od 15 lat, rejestrujące zużycie energii elektrycznej i przekazujące dostawcy energii elektrycznej informacje do rozliczenia, podobnie jak inne zwykłe liczniki energii elektrycznej.
Paraskevakos otrzymał patent USA na tę konkretną technologię w 1974 roku. Wprowadził na rynek Metretek, który opracował i wyprodukował pierwszy w pełni zautomatyzowany, dostępny na rynku system zdalnego odczytu liczników i zarządzania obciążeniem bez połączenia z Internetem w 1977 roku. Które kraje mają inteligentne liczniki? - Wdrożenie zostało zakończone we Włoszech, Finlandii i Szwecji. Wdrożenia są planowane lub w trakcie w niektórych krajach europejskich. Około 2020 r. 17 krajów europejskich wprowadzi inteligentne liczniki.
Czego wymagają inteligentne liczniki energii?
- Szybka, solidna komunikacja bezprzewodowa i przewodowa.
- Rejestracja w czasie rzeczywistym lub zbliżonym zużyciu energii elektrycznej i ewentualnie energii elektrycznej wytwarzanej lokalnie, np. W przypadku ogniw fotowoltaicznych.
- Dokładny pomiar prądu i napięcia przekładników prądowych, boczników lub innych czujników.
- Zabezpieczenie przed manipulacją magnetyczną i mechaniczną
Opis
Ponieważ dana konstrukcja działa na sprzęcie zasilanym bezpośrednio z sieci AC; lepiej, jeśli profesjonaliści, którzy przeszli odpowiednie szkolenie techniczne, powinni obsługiwać sprzęt, jeśli chcesz go wdrożyć. Ten projekt wykorzystuje Texas Instruments CC3200MOD i MSP430i2040 jako platformę programistyczną odpowiednio do komunikacji i pomiarów elektrycznych. Począwszy od TI Design TIDM-3OUTSMTSTRP jako źródła danych pomiarowych, do komunikacji Wi-Fi dodawana jest płytka komunikacyjna zaprojektowana przy użyciu CC3200MOD. Następnie można odczytać dane pomiarowe i sterować przekaźnikiem za pomocą przeglądarki.
Schemat obwodu
MSP430i2040 - 16-bitowy mikrokontroler sygnałów mieszanych
MSP430i2040 jest używany w tej konstrukcji jako procesor metrologiczny. Jego cztery 24-bitowe przetworniki analogowo-cyfrowe sigma-delta (ADC) umożliwiają dokładne pomiary energii, zapewniając odczyt napięcia, prądu, mocy (czynnej, biernej, pozornej), współczynnika mocy i częstotliwości trzech gniazd AC. MSP430i2040 wymaga tylko kilku pasywnych komponentów zewnętrznych do bezpośredniego połączenia z dzielnikiem napięcia i bocznikiem prądowym w celu pomiaru napięcia i prądu.
CC3200 - Simple Link Wi-Fi CC3200 Bezprzewodowy moduł MCU Internet-on-a-Chip
CC3200MOD jest używany w tej konstrukcji jako kontroler Wi-Fi, który integruje MCU ARM® Cortex ™ -M4, umożliwiając klientom tworzenie całej aplikacji za pomocą jednego urządzenia. Dzięki wbudowanemu Wi-Fi, Internetowi i solidnym protokołom bezpieczeństwa nie jest wymagane wcześniejsze doświadczenie Wi-Fi do szybszego rozwoju.
UCC28910, UCC28911 Wysokonapięciowy przełącznik Flyback
Regulacja stałonapięciowa (CV) i stałoprądowa (CC) bez sprzęgacza optycznego, posiada wyłącznik termiczny, zabezpieczenie nadnapięciowe linii i wyjścia niskiego napięcia.
ULN2003LV 7-kanałowy przekaźnik i sterownik obciążenia indukcyjnego
Posiada 7-kanałowe sterowniki wysokoprądowe i obsługuje do 8-V wyjściowego napięcia pullup.
Projekt inteligentnego licznika
1. Pomiar
Ten projekt wykorzystuje MSP430i2040 jako procesor metrologiczny. TI Design TIDM-3OUTSMTSTRP jest używany jako platforma części pomiarowej. Sprzęt i oprogramowanie układowe są nieznacznie zmodyfikowane, aby dodać sterowanie przekaźnikiem podświetlone do przejścia przez zero.
2. Dostęp do danych pomiarowych
Ten projekt wykorzystuje serwer sieciowy HTTP w urządzeniu CC3200 do przesyłania danych ze sprzętu pomiarowego MSP430i2040. Transfer ten umożliwia dostęp do danych pomiarowych za pomocą przeglądarki internetowej na dowolnej platformie. Serwer HTTP nasłuchuje w gnieździe HTTP (domyślnie 80), a następnie obsługuje żądanie (HTTP GET lub HTTP POST), pobierając pliki stron internetowych z pamięci flash. Następnie serwer wywołuje procedurę obsługi zdarzeń HTTP w celu wykonania operacji na zawartości zmiennej. Następnie tworzy odpowiedź HTTP i wysyła z powrotem do klienta przez łącze Wi-Fi.
3. Obsługa dynamicznych elementów danych
Aby umożliwić odczyt danych pomiarowych za pomocą pliku HTML z dynamiczną zawartością, serwer WWW HTTP obsługuje zestaw predefiniowanych tokenów, które zostaną zastąpione przez serwer w locie dynamicznie generowaną zawartością. Niektóre tokeny są wstępnie zdefiniowane na serwerze HTTP z dodatkowymi tokenami, które można zdefiniować w aplikacji użytkownika.
Serwer HTTP skanuje stronę HTML w poszukiwaniu prefiksu „__SL_G_”. Jeśli serwer znajdzie prefiks, sprawdza cały token. Po dopasowaniu znanego tokenu zastępuje token w kodzie HTML odpowiednimi danymi (ciągiem znaków), które pasują do tego tokenu. Jeśli tokenu nie ma na predefiniowanej liście, serwer generuje asynchroniczne zdarzenie get_token_value z nazwą tokenu. To żądanie ostatecznie wywołuje procedurę obsługi zdarzeń HTTP w pliku kodu main.c. Procedura obsługi następnie interpretuje token i odpowiada na wartość tokenu wartością send_token_value. Serwer WWW HTTP używa tej wartości tokenu i zwraca ją do klienta. Aby wysłać dane od klienta do serwera HTTP, serwer sprawdzi prefiks „__SL_P_”.Następnie serwer przegląda listę parametrów i sprawdza nazwę każdej zmiennej, aby zobaczyć, czy pasuje ona do jednego ze znanych predefiniowanych tokenów. Jeśli nazwy zmiennych pasują do wstępnie zdefiniowanych tokenów, serwer przetwarza wartości. Jeśli serwer WWW HTTP otrzyma żądanie HTTP POST, które zawiera tokeny, których nie ma na predefiniowanej liście, serwer generuje asynchroniczne zdarzenie post_token_value dla hosta, które zawiera następujące informacje: nazwę akcji formularza, nazwę tokenu i wartość tokenu. Host może następnie przetworzyć wymagane informacje.nazwa tokenu i wartość tokenu. Host może następnie przetworzyć wymagane informacje.nazwa tokenu i wartość tokenu. Host może następnie przetworzyć wymagane informacje.
4. Implementacja programu obsługi zdarzeń
Aby ułatwić tworzenie danych dynamicznych, dla zbioru danych do pobrania definiuje się token zdefiniowany przez użytkownika:
Przejdź przez łącze Wi-Fi Texas Instruments do dokumentu monitorowania energii - http://www.ti.com/tool/TIDC-WIFI-METER-READING, aby uzyskać szczegółowe wyjaśnienie obsługi zdarzeń, połączenia sprzętowego i pobrać pliki oprogramowania, zobacz link powyżej z nazwą TIDC-WIFIMETER-READING. Pliki oprogramowania są dystrybuowane przy użyciu samorozpakowującego się pliku wykonywalnego, który domyślnie instaluje się w oprogramowaniu TIDCWIFI-METER-READING-SOFTWARE na pulpicie użytkownika.
- Po podłączeniu sprzętu pobierz oprogramowanie układowe na odpowiedni sprzęt.
- Po nawiązaniu połączenia dojdziesz do części programistycznej. Ustaw moduł Wi-Fi w tryb programowania, przełączając przełącznik SOP2 DIP na module Wi-Fi do pozycji ON.
- Po załadowaniu oprogramowania i skonfigurowaniu go zgodnie z opisem w linku, jesteś gotowy do testowania.
Konfiguracja testowa
Aby przetestować projekt, skonfiguruj sprzęt załadowany z oprogramowaniem układowym. Następnie podłącz napięcie AC do wejścia AC listwy zasilającej. Diody LED na TIDM-3OUTSMTSTRP zaświecą się; dioda LED na Wi-Fi również powinna migać. Aby rozpocząć testowanie, użyj smartfona, tabletu lub komputera z Wi-Fi. Poszukaj SSID „mysimplelink-XXXXXX” (gdzie „XXXXXX” to sześciocyfrowa liczba szesnastkowa) i połącz się z nim. Uruchom przeglądarkę i wpisz adres URL „mysimplelink.net”. Zostanie wyświetlona strona główna z nazwą miernika w lewym górnym rogu (czyli „MSP430i2040 3 SOCKET POWER STRI”). Następnie kliknij „Czytanie”, aby zobaczyć szczegóły.
Nie ma wątpliwości co do potencjalnych korzyści płynących z inteligentnych pomiarów. Inteligentne liczniki są niezbędne dla wszystkich uczestników rynku:
- dla firm pomiarowych w celu zmniejszenia kosztów odczytów liczników;
- dla operatorów sieci, którzy chcą przygotować swoją sieć na przyszłość;
- dla dostawców energii, którzy chcą wprowadzić nowe usługi świadczone przez klientów i obniżyć koszty call center;
- aby rządy osiągnęły cele w zakresie oszczędności energii i wydajności oraz usprawniły procesy wolnego rynku;
- dla użytkowników końcowych w celu zwiększenia świadomości energetycznej oraz zmniejszenia zużycia energii i kosztów energii.
Wprowadzenie inteligentnych liczników wydaje się również logicznym krokiem w świecie, w którym cała komunikacja jest zdigitalizowana i ustandaryzowana (Internet, poczta elektroniczna, SMS, czaty itp.), A koszt „inteligencji cyfrowej” wciąż szybko spada. Zdaniem wielu urzędników wpływ inteligentnych liczników na zdrowie nie jest niebezpieczny. Chociaż badania trwają, ponieważ ludzie na całym świecie zgłaszają, że bezprzewodowe mają wpływ na ich zdrowie.
Okazało się, że inteligentne liczniki są bardzo dokładne, a uzyskanie większej kontroli nad rachunkami za prąd sprawia, że je mamy.
o autorze
Priyanka Umrani pracuje jako inżynier projektowania układów analogowych w Texas Instruments w Indiach