Gemäß dem Funktionsprinzip des Energiezählers lässt er sich grundsätzlich in acht Module unterteilen: Leistungsmodul, Anzeigemodul, Speichermodul, Abtastmodul, Messmodul, Kommunikationsmodul, Steuermodul und MUC-Verarbeitungsmodul. Jedes Modul erfüllt seine spezifischen Aufgaben mithilfe des MUC-Verarbeitungsmoduls, wodurch eine einheitliche Integration und Koordination gewährleistet und ein Gesamtsystem entsteht.
1. Leistungsmodul des Energiezählers
Das Leistungsmodul des Stromzählers ist dessen Energiezentrum für den ordnungsgemäßen Betrieb. Seine Hauptfunktion besteht darin, die Wechselspannung von 220 V in eine Gleichspannung von 12 V, 5 V oder 3,3 V umzuwandeln. Diese Gleichspannung versorgt die Chips und Geräte der anderen Module des Stromzählers mit Strom. Üblicherweise werden drei Arten von Leistungsmodulen verwendet: Transformatoren, RC-Abwärtswandler und Schaltnetzteile.
Transformatortyp: Die 220-V-Wechselstromversorgung wird mittels Transformator in 12-V-Wechselstrom umgewandelt. Der erforderliche Spannungsbereich wird durch Gleichrichtung, Spannungsreduzierung und Spannungsregelung erreicht. Geringer Stromverbrauch, hohe Stabilität, unempfindlich gegenüber elektromagnetischen Störungen.
Ein RC-Abwärtswandler ist eine Schaltung, die den maximalen Betriebsstrom durch die kapazitive Reaktanz eines Kondensators bei einer bestimmten Frequenz des Wechselstromsignals begrenzt. Er zeichnet sich durch geringe Größe, niedrige Kosten, geringen Stromverbrauch und eine hohe Leistungsaufnahme aus.
Schaltnetzteile arbeiten mit leistungselektronischen Schaltelementen (wie Transistoren, MOSFETs, steuerbaren Thyristoren usw.) und einer Steuerschaltung. Dadurch werden die Schaltelemente periodisch ein- und ausgeschaltet, was eine Pulsmodulation der Eingangsspannung bewirkt. So wird die Spannungswandlung realisiert, und die Ausgangsspannung kann eingestellt und automatisch geregelt werden. Merkmale sind geringer Stromverbrauch, kleine Baugröße, ein breiter Spannungsbereich, hohe Störanfälligkeit und ein hoher Preis.
Bei der Entwicklung und Konstruktion von Energiezählern wird anhand der Produktfunktionsanforderungen, der Gehäusegröße, der Kostenkontrollanforderungen sowie der nationalen und regionalen politischen Vorgaben die Art der Stromversorgung bestimmt.
2. Energiezähler-Anzeigemodul
Das Anzeigemodul des Energiezählers dient hauptsächlich zur Anzeige des Stromverbrauchs. Es gibt verschiedene Anzeigetypen, darunter Digitalanzeigen, Zähler und herkömmliche Anzeigen.LCDPunktmatrix-LCD, Touchscreen-LCD usw. Die beiden Anzeigemethoden Digitalanzeige und Zähler können nur einen Stromverbrauch anzeigen. Mit der Entwicklung intelligenter Stromnetze werden immer mehr Stromzähler benötigt, die Leistungsdaten anzeigen können. Digitalanzeige und Zähler genügen diesen Anforderungen nicht mehr. LCD ist heutzutage die gängigste Anzeigemethode für Energiezähler. Je nach Komplexität der anzuzeigenden Inhalte werden bei der Entwicklung und Konstruktion unterschiedliche LCD-Typen ausgewählt.
3. Energiespeichermodul
Das Speichermodul des Energiezählers dient der Speicherung von Zählerparametern, Stromverbrauchsdaten und historischen Daten. Gängige Speicherbausteine sind EEP-Chips, ferroelektrische Chips und Flash-Speicher. Diese drei Speichertypen haben unterschiedliche Anwendungsbereiche im Energiezähler. Flash-Speicher sind eine Form des Flash-Speichers, der temporäre Daten, Lastkurvendaten und Software-Update-Pakete speichert.
Ein EEPROM (Energy-Erasable Programmable Read-Only Memory) ist ein dynamisch löschbarer, programmierbarer Festwertspeicher, der es Benutzern ermöglicht, die darin gespeicherten Informationen entweder direkt im Gerät oder über ein spezielles Gerät zu löschen und neu zu programmieren. Dadurch eignet sich ein EEPROM besonders für Szenarien, in denen Daten häufig geändert und aktualisiert werden müssen. EEPROMs können bis zu einer Million Mal beschrieben werden und werden beispielsweise zur Speicherung von Stromdaten wie der Strommenge im Energiezähler verwendet. Die Speicherkapazität deckt die Anforderungen des Energiezählers über dessen gesamten Lebenszyklus ab, und der Preis ist niedrig.
Ferroelektrische Chips nutzen die Eigenschaften ferroelektrischer Materialien, um Datenspeicherung und logische Operationen mit hoher Geschwindigkeit, geringem Stromverbrauch und hoher Zuverlässigkeit zu ermöglichen. Sie bieten Speicherkapazitäten von bis zu einer Milliarde Datenzyklen. Selbst nach einem Stromausfall bleiben die Daten erhalten. Dadurch zeichnen sich ferroelektrische Chips durch hohe Speicherdichte, hohe Geschwindigkeit und geringen Energieverbrauch aus. Sie werden hauptsächlich in Energiezählern zur Speicherung von Strom- und anderen Energiedaten eingesetzt. Aufgrund ihres höheren Preises finden sie nur in Produkten Verwendung, die eine Speicherung hochfrequenter Daten erfordern.
4, Energiezähler-Abtastmodul
Das Abtastmodul des Wattstundenzählers wandelt das hohe Strom- und Spannungssignal in ein niedriges Strom- und Spannungssignal um, um die Datenerfassung zu ermöglichen. Gängige Stromabtastgeräte sind:Shunt, StromwandlerBei Roche-Spule usw. wird üblicherweise eine hochpräzise Widerstands-Teilspannungsabtastung angewendet.
5, Energiemessmodul
Die Hauptfunktion des Messmoduls besteht in der Erfassung von analogem Strom und Spannung sowie in der Umwandlung des Analogen in Digitales; es kann in einphasiges Messmodul und dreiphasiges Messmodul unterteilt werden.
6. Kommunikationsmodul für Energiezähler
Das Kommunikationsmodul für Energiezähler bildet die Grundlage für Datenübertragung und -interaktion, für intelligente Stromnetzdaten, intelligente Steuerung und präzises wissenschaftliches Management sowie für die Entwicklung des Internets der Dinge (IoT) zur Mensch-Computer-Interaktion. Früher beschränkten sich die Kommunikationsmöglichkeiten hauptsächlich auf Infrarot und RS485. Mit der Weiterentwicklung der Kommunikations- und IoT-Technologien hat sich die Auswahl an Kommunikationsmodi für Energiezähler deutlich erweitert und umfasst nun PLC, RF, RS485, LoRa, ZigBee, GPRS, NB-IoT usw. Je nach Anwendungsszenario und den jeweiligen Vor- und Nachteilen der einzelnen Kommunikationsmodi wird der für den Marktbedarf geeignete Modus ausgewählt.
7. Leistungszähler-Steuermodul
Das Stromzähler-Steuermodul ermöglicht die effektive Steuerung und Verwaltung der Stromlast. Üblicherweise wird hierfür ein magnetisches Halterelais im Stromzähler installiert. Mithilfe von Stromdaten, Steuerungsschema und Echtzeitbefehlen wird die Stromlast verwaltet und gesteuert. Zu den gängigen Funktionen des Stromzählers gehören Überstrom- und Überlastabschaltrelais zur Laststeuerung und zum Leitungsschutz; zeitgesteuerte Ein-/Ausschaltung; bei Prepaid-Zahlungen schaltet das Relais bei unzureichendem Guthaben ab; die Fernsteuerung erfolgt durch das Senden von Befehlen in Echtzeit.
8, Energiezähler-MCU-Verarbeitungsmodul
Das MCU-Verarbeitungsmodul des Wattstundenzählers ist das Gehirn des Wattstundenzählers. Es berechnet alle Arten von Daten, transformiert und führt alle Arten von Anweisungen aus und koordiniert jedes Modul, um die Funktion zu erreichen.
Der Energiezähler ist ein komplexes elektronisches Messgerät, das verschiedene Bereiche der Elektronik, Energietechnik, Leistungsmessung, Kommunikationstechnik, Displaytechnik, Speichertechnik usw. integriert. Um einen stabilen, zuverlässigen und genauen Wattstundenzähler zu gewährleisten, müssen alle Funktionsmodule und elektronischen Technologien zu einem vollständigen System zusammengeführt werden.
Veröffentlichungsdatum: 28. Mai 2024