電力メーターの動作設計原理によれば、電力メーターは基本的に8つのモジュール、すなわち電源モジュール、表示モジュール、ストレージモジュール、サンプリングモジュール、計測モジュール、通信モジュール、制御モジュール、MCU処理モジュールに分けられます。各モジュールはMCU処理モジュールによって独自の機能を実行し、統合・協調することで全体を構成します。
1. エネルギーメーターの電源モジュール
電力計の電源モジュールは、電力計の正常な動作を支えるエネルギー源です。電源モジュールの主な機能は、AC 220Vの高電圧をDC12V、DC5V、DC3.3Vの低電圧DC電源に変換し、電力計の他のモジュールのチップやデバイスに動作電源を供給することです。一般的に使用される電源モジュールには、トランス、抵抗・容量降圧型、スイッチング電源の3種類があります。
トランス式：AC220V電源はトランスを介してAC12Vに変換され、整流、降圧、電圧調整によって必要な電圧範囲に達します。低消費電力、高安定性、電磁干渉の影響を受けにくい。
抵抗容量降圧電源は、特定の周波数の交流信号下でコンデンサが生成する容量性リアクタンスを利用して最大動作電流を制限する回路です。小型、低コスト、低消費電力、大電力消費を実現しています。
スイッチング電源は、電力電子スイッチング素子（トランジスタ、MOSトランジスタ、制御サイリスタなど）を制御回路に通すことで、電力電子スイッチング素子を周期的に「オン」と「オフ」に切り替え、入力電圧をパルス変調することで、電圧変換と出力電圧の調整、および自動電圧調整機能を実現します。消費電力が低く、小型で、電圧範囲が広く、高周波干渉が多く、価格が高いという欠点があります。
エネルギーメーターの開発と設計では、製品の機能要件、ケースのサイズ、コスト管理要件、国と地域の政策要件に応じて、どのようなタイプの電源を使用するかを決定します。
2. エネルギーメーター表示モジュール
エネルギーメーターの表示モジュールは主に消費電力の読み取りに使用され、デジタルチューブ、カウンター、通常のものなど多くの種類の表示があります。液晶、ドットマトリックスLCD、タッチLCDなど。デジタル管とカウンターの2つの表示方法は、電力消費量を単独で表示することしかできません。スマートグリッドの発展に伴い、ますます多くの種類の電力メーターが電力データを表示する必要があり、デジタル管とカウンターはインテリジェント電力のプロセスを満たすことができません。LCDは現在、エネルギーメーターの主流の表示モードであり、開発と設計の際の表示内容の複雑さに応じて、さまざまなタイプのLCDが選択されます。
3. エネルギーメーターストレージモジュール
電力メーターのストレージモジュールは、メーターのパラメータ、電力、履歴データを保存するために使用されます。一般的に使用されるメモリデバイスには、EEPチップ、強誘電体チップ、フラッシュチップがあり、これら3種類のメモリチップは電力メーターにおいてそれぞれ異なる用途を持っています。フラッシュメモリは、一時データ、負荷曲線データ、ソフトウェアアップグレードパッケージなどを保存するフラッシュメモリの一種です。
EEPROMは、デバイス上または専用デバイスを介して保存された情報を消去および再プログラムできる、ライブ消去可能なプログラマブル読み出し専用メモリです。そのため、データの頻繁な変更や更新が必要なシナリオでEEPROMは有用です。EEPROMは100万回の保存が可能で、電力メーターの電力量などの電力データの保存に使用されます。保存回数は、電力メーターのライフサイクル全体にわたる保存回数要件を満たすことができ、価格も低く抑えられています。
強誘電体チップは、強誘電体材料の特性を活かし、高速、低消費電力、高信頼性のデータ保存と論理演算、10億回もの保存回数を実現します。停電後もデータが消失しないため、強誘電体チップは高い保存密度、高速、低消費電力を実現します。強誘電体チップは主に電力メーターに電力などの電力データを保存するために使用されていますが、価格が高く、高頻度のワード保存を必要とする製品にのみ使用されています。
4、エネルギーメーターサンプリングモジュール
電力量計のサンプリングモジュールは、大電流信号と大電圧信号を小電流信号と小電圧信号に変換し、電力量計の測定を容易にする役割を果たします。一般的に使用される電流サンプリング装置は以下のとおりです。シャント, 変流器、ロッシュコイルなどでは、電圧サンプリングは通常、高精度の抵抗部分電圧サンプリングを採用しています。
5、エネルギーメーター測定モジュール
メーター計測モジュールの主な機能は、アナログ電流と電圧の取得を完了し、アナログをデジタルに変換することです。単相計測モジュールと三相計測モジュールに分けられます。
6. エネルギーメーター通信モジュール
エネルギーメーター通信モジュールは、データ伝送とデータインタラクションの基盤であり、スマートグリッドデータ、インテリジェンス、微細科学的管理の基盤であり、モノのインターネットの発展によるヒューマンコンピュータインタラクションの実現の基盤でもあります。従来、通信方式は主に赤外線通信やRS485通信に限られていましたが、通信技術、モノのインターネット技術の発展に伴い、エネルギーメーター通信方式の選択肢はPLC、RF、RS485、LoRa、Zigbee、GPRS、NB-IoTなど、多岐にわたります。さまざまなアプリケーションシナリオと各通信方式の長所と短所に応じて、市場の需要に適した通信方式が選択されます。
7. 電力計制御モジュール
電力計制御モジュールは、電力負荷を効果的に制御・管理できます。一般的な方法は、電力計内に磁気保持リレーを設置することです。電力データ、制御スキーム、リアルタイムコマンドを通じて、電力負荷を管理・制御します。エネルギー計の一般的な機能は、過電流および過負荷遮断リレーに実装されており、負荷制御と回線保護を実現します。時間制御は、電源投入時間に応じて制御します。プリペイド機能では、クレジットが不足するとリレーを遮断します。リモート制御機能は、リアルタイムでコマンドを送信することで実現します。
8、エネルギーメーターMCU処理モジュール
電力量計のMCU処理モジュールは電力量計の頭脳であり、各種データを計算し、各種命令を変換して実行し、各モジュールを調整して機能を実現します。
電力計は、電子技術、電力技術、電力計測技術、通信技術、表示技術、記憶技術など、複数の分野を統合した複雑な電子計測製品です。安定性、信頼性、精度に優れた電力計を実現するためには、各機能モジュールと電子技術を統合し、完全な一体感を形成する必要があります。
投稿日時: 2024年5月28日