Según el principio de diseño del medidor de energía, este se divide básicamente en ocho módulos: módulo de potencia, módulo de visualización, módulo de almacenamiento, módulo de muestreo, módulo de medición, módulo de comunicación, módulo de control y módulo de procesamiento MCU. Cada módulo realiza sus propias funciones mediante el módulo de procesamiento MCU para una integración y coordinación unificadas, integrándose en un todo.
1. Módulo de potencia del medidor de energía
El módulo de potencia del medidor de potencia es el centro de energía para su funcionamiento normal. Su función principal es convertir la alta tensión de CA 220 V en una fuente de alimentación de CC de baja tensión de CC 12 V, CC 5 V y CC 3,3 V, que proporciona la alimentación necesaria para el chip y los dispositivos de los demás módulos del medidor. Existen tres tipos de módulos de potencia comúnmente utilizados: transformadores, reductores de resistencia-capacitancia y fuentes de alimentación conmutadas.
Tipo de transformador: La fuente de alimentación de CA 220 se convierte a CA 12 V mediante el transformador, alcanzando el rango de tensión requerido mediante rectificación, reducción y regulación de tensión. Bajo consumo, alta estabilidad y fácil interferencia electromagnética.
La fuente de alimentación reductora de resistencia-capacitancia es un circuito que utiliza la reactancia capacitiva generada por un condensador a una frecuencia de señal de CA determinada para limitar la corriente máxima de operación. Es de tamaño pequeño, bajo coste, baja potencia y alto consumo.
La fuente de alimentación conmutada se activa mediante dispositivos electrónicos de conmutación (como transistores, transistores MOS, tiristores controlables, etc.) a través del circuito de control. Estos dispositivos se activan y desactivan periódicamente, modulando así la tensión de entrada mediante pulsos, logrando así la conversión de tensión y ajustando la tensión de salida, además de la regulación automática de la tensión. Bajo consumo, tamaño compacto, amplio rango de tensión, alta interferencia de frecuencia y alto precio.
En el desarrollo y diseño de medidores de energía, de acuerdo con los requisitos de función del producto, el tamaño de la caja, los requisitos de control de costos, los requisitos de políticas nacionales y regionales para determinar qué tipo de fuente de alimentación.
2. Módulo de visualización del medidor de energía
El módulo de visualización del medidor de energía se utiliza principalmente para leer el consumo de energía y hay muchos tipos de pantallas, incluidos los de tubo digital, contador y pantallas comunes.Pantalla LCDLCD de matriz de puntos, LCD táctil, etc. Los dos métodos de visualización, el tubo digital y el contador, solo permiten visualizar el consumo eléctrico. Con el desarrollo de las redes inteligentes, se requieren cada vez más tipos de medidores de electricidad para mostrar datos de energía. El tubo digital y el contador no cumplen con el proceso de energía inteligente. La pantalla LCD es el modo de visualización principal en los medidores de energía actuales. Según la complejidad del contenido de la pantalla, se elegirán diferentes tipos de LCD durante el desarrollo y diseño.
3. Módulo de almacenamiento del medidor de energía
El módulo de almacenamiento del medidor de energía se utiliza para almacenar parámetros del medidor, electricidad y datos históricos. Los dispositivos de memoria más comunes son el chip EEP, el ferroeléctrico y el chip flash. Estos tres tipos de chips de memoria tienen diferentes aplicaciones en el medidor de energía. La memoria flash es un tipo de memoria flash que almacena datos temporales, datos de curvas de carga y paquetes de actualización de software.
Una EEPROM es una memoria de solo lectura programable y borrable en tiempo real que permite a los usuarios borrar y reprogramar la información almacenada, ya sea en el dispositivo o mediante un dispositivo dedicado. Esto la hace útil en situaciones donde los datos deben modificarse y actualizarse con frecuencia. La EEPROM puede almacenarse un millón de veces y se utiliza para almacenar datos de energía, como la cantidad de electricidad en el medidor de energía. Su tiempo de almacenamiento permite satisfacer las necesidades del medidor de energía durante toda su vida útil y su precio es bajo.
Los chips ferroeléctricos aprovechan las características de los materiales ferroeléctricos para lograr un almacenamiento de datos de alta velocidad, bajo consumo de energía y alta fiabilidad, así como un funcionamiento lógico, con una capacidad de almacenamiento de mil millones de datos. Los datos no se borran tras un corte de energía, lo que los convierte en chips con alta densidad de almacenamiento, alta velocidad y bajo consumo de energía. Los chips ferroeléctricos se utilizan principalmente en medidores de energía para almacenar electricidad y otros datos de energía; su precio es elevado y solo se utilizan en productos que requieren almacenamiento de datos de alta frecuencia.
4, módulo de muestreo del medidor de energía
El módulo de muestreo del medidor de vatios-hora se encarga de convertir las señales de corriente y voltaje en señales de corriente y voltaje para facilitar la adquisición de datos. Los dispositivos de muestreo de corriente más comunes son:derivación, transformador de corriente, Bobina Roche, etc., el muestreo de voltaje generalmente adopta un muestreo de voltaje parcial de resistencia de alta precisión.
5, módulo de medición del medidor de energía
La función principal del módulo de medición del medidor es completar la adquisición de corriente y voltaje analógicos y convertir lo analógico a digital; se puede dividir en módulo de medición monofásica y módulo de medición trifásica.
6. Módulo de comunicación del medidor de energía
El módulo de comunicación para medidores de energía es fundamental para la transmisión e interacción de datos, la inteligencia artificial, la gestión científica de alta precisión y el desarrollo del Internet de las Cosas (IoT) para la interacción persona-computadora. Anteriormente, los principales modos de comunicación eran infrarrojos y RS485. Sin embargo, con el desarrollo de la tecnología de la comunicación y el IoT, la gama de modos de comunicación para medidores de energía se ha ampliado: PLC, RF, RS485, LoRa, Zigbee, GPRS, NB-IoT, etc. En función de los diferentes escenarios de aplicación y las ventajas y desventajas de cada modo de comunicación, se selecciona el más adecuado para la demanda del mercado.
7. Módulo de control del medidor de potencia
El módulo de control del medidor de potencia permite controlar y gestionar la carga de potencia eficazmente. La forma habitual es instalar un relé de retención magnético en el medidor. Mediante datos de potencia, un esquema de control y comandos en tiempo real, se gestiona y controla la carga. Las funciones comunes del medidor de energía incluyen el relé de desconexión por sobrecorriente y sobrecarga, que controla la carga y protege la línea; el control de tiempo según el tiempo de encendido; la función de prepago, cuando el saldo es insuficiente para desconectar el relé; y la función de control remoto mediante el envío de comandos en tiempo real.
8. Módulo de procesamiento MCU del medidor de energía
El módulo de procesamiento MCU del medidor de vatios-hora es el cerebro del medidor de vatios-hora, que calcula todo tipo de datos, transforma y ejecuta todo tipo de instrucciones y coordina cada módulo para lograr la función.
El medidor de energía es un producto de medición electrónica complejo que integra múltiples campos de la tecnología electrónica, como la tecnología de potencia, la tecnología de medición de potencia, la tecnología de comunicación, la tecnología de visualización, la tecnología de almacenamiento, etc. Es necesario integrar cada módulo funcional y cada tecnología electrónica para formar un conjunto completo que dé como resultado un medidor de vatios-hora estable, fiable y preciso.
Hora de publicación: 28 de mayo de 2024