Volgens het werkingsprincipe van de energiemeter kan deze in principe worden onderverdeeld in 8 modules: vermogensmodule, displaymodule, opslagmodule, meetmodule, meetmodule, communicatiemodule, besturingsmodule en MCU-verwerkingsmodule. Elke module voert zijn eigen taken uit, die worden aangestuurd door de MCU-verwerkingsmodule voor een uniforme integratie en coördinatie, waardoor een geheel ontstaat.
1. Vermogensmodule van de energiemeter
De voedingsmodule van de energiemeter is het energiecentrum voor de normale werking van de energiemeter. De belangrijkste functie van de voedingsmodule is het omzetten van de hoge wisselspanning van 220V naar een lage gelijkspanning van 12V, 5V of 3,3V, die de chip en de andere modules van de energiemeter van stroom voorziet. Er zijn drie veelgebruikte typen voedingsmodules: transformatoren, weerstand-condensator-step-down-omvormers en schakelende voedingen.
Transformatortype: De 220V wisselstroom wordt via de transformator omgezet in 12V wisselstroom. Het benodigde spanningsbereik wordt bereikt door gelijkrichting, spanningsverlaging en spanningsregeling. Laag stroomverbruik, hoge stabiliteit, gevoelig voor elektromagnetische interferentie.
Een weerstand-condensator step-down voeding is een schakeling die gebruikmaakt van de capacitieve reactantie die door een condensator wordt gegenereerd onder een bepaalde frequentie van een wisselstroomsignaal om de maximale bedrijfsstroom te beperken. Klein formaat, lage kosten, laag vermogen, hoog stroomverbruik.
Schakelende voedingen werken met behulp van vermogenselektronica (zoals transistoren, MOS-transistoren, regelbare thyristoren, enz.) die via een besturingscircuit periodiek aan- en uitgeschakeld worden. Hierdoor wordt de ingangsspanning gepulseerd, wat resulteert in spanningsomzetting en een regelbare uitgangsspanning met automatische spanningsregeling. Kenmerken zijn een laag stroomverbruik, een klein formaat, een breed spanningsbereik, hoge frequentie-interferentie en een hoge prijs.
Bij de ontwikkeling en het ontwerp van energiemeters wordt, afhankelijk van de functionele eisen van het product, de afmetingen van de behuizing, de kostenbeheersing en de nationale en regionale beleidsvoorschriften, bepaald welk type energievoorziening nodig is.
2. Energiemeter displaymodule
De displaymodule van de energiemeter wordt voornamelijk gebruikt om het stroomverbruik af te lezen. Er zijn veel verschillende soorten displays, waaronder digitale displays, tellers en gewone displays.LCDDotmatrix-lcd's, touchscreen-lcd's, enz. De twee weergavemethoden, digitale displays en tellers, kunnen slechts één type elektriciteitsverbruik weergeven. Met de ontwikkeling van slimme netwerken is het steeds gebruikelijker om elektriciteitsmeters te voorzien van gegevens over het stroomverbruik. Digitale displays en tellers voldoen niet langer aan de eisen van slimme energiesystemen. LCD is de meest gebruikte weergavemethode in de huidige energiemeters. Afhankelijk van de complexiteit van de weergegeven inhoud, wordt bij de ontwikkeling en het ontwerp gekozen voor een specifiek type LCD.
3. Energiemeter-opslagmodule
De geheugenmodule van de energiemeter wordt gebruikt om meterparameters, elektriciteitsverbruik en historische gegevens op te slaan. Veelgebruikte geheugenchips zijn de EEP-chip, ferro-elektrische chip en flash-chip. Deze drie soorten geheugenchips hebben verschillende toepassingen in de energiemeter. Flash-geheugen is een vorm van flashgeheugen die tijdelijke gegevens, gegevens over de belastingcurve en software-updates opslaat.
Een EEPROM is een programmeerbaar, wisbaar en alleen-lezen geheugen waarmee gebruikers de opgeslagen informatie kunnen wissen en herprogrammeren, zowel op het apparaat zelf als via een speciaal apparaat. Dit maakt een EEPROM nuttig in situaties waarin gegevens regelmatig moeten worden gewijzigd en bijgewerkt. Een EEPROM kan tot 1 miljoen keer worden opgeslagen en wordt gebruikt om energiegegevens op te slaan, zoals de hoeveelheid elektriciteit in een energiemeter. De opslagcapaciteit is voldoende om te voldoen aan de opslagvereisten van de energiemeter gedurende de gehele levenscyclus, en de prijs is laag.
Ferroelektrische chips maken gebruik van de eigenschappen van ferroelektrisch materiaal om snelle, energiezuinige en zeer betrouwbare gegevensopslag en logische bewerkingen te realiseren, met een opslagcapaciteit van 1 miljard. Gegevens blijven behouden na een stroomstoring, waardoor ferroelektrische chips een hoge opslagdichtheid, hoge snelheid en een laag energieverbruik hebben. Ferroelektrische chips worden voornamelijk gebruikt in energiemeters voor de opslag van elektriciteits- en andere energiegegevens. De prijs is hoger en ze worden alleen toegepast in producten die een hoge frequentie van gegevensopslag vereisen.
4, module voor het bemonsteren van energiemeters
De bemonsteringsmodule van de kilowattuurmeter is verantwoordelijk voor het omzetten van grote stroomsignalen en grote spanningssignalen naar kleinere stroomsignalen en kleinere spanningssignalen, zodat de kilowattuurmeter de metingen kan uitvoeren. De meest gebruikte stroombemonsteringsapparaten zijn:shunt, stroomtransformatorBij bijvoorbeeld Roche-spoelen wordt bij spanningsbemonstering meestal gebruikgemaakt van zeer nauwkeurige weerstandsgedeeltelijke spanningsbemonstering.
5, energiemeter meetmodule
De belangrijkste functie van de meetmodule is het analoog meten van stroom en spanning en het omzetten van analoge signalen naar digitale signalen. Deze modules kunnen worden onderverdeeld in eenfasige meetmodules en driefasige meetmodules.
6. Communicatiemodule energiemeter
De communicatiemodule van de energiemeter vormt de basis voor gegevensoverdracht en -uitwisseling, de basis voor slimme netwerkdata, intelligentie, nauwkeurig wetenschappelijk beheer en de basis voor de ontwikkeling van het Internet of Things (IoT) om mens-computerinteractie mogelijk te maken. In het verleden waren de communicatiemethoden voornamelijk infrarood en RS485, maar met de ontwikkeling van communicatietechnologie en het Internet of Things is de keuze aan communicatiemethoden voor energiemeters aanzienlijk uitgebreid, zoals PLC, RF, RS485, LoRa, Zigbee, GPRS, NB-IoT, enzovoort. Afhankelijk van de verschillende toepassingsscenario's en de voor- en nadelen van elke communicatiemethode, wordt de meest geschikte communicatiemethode voor de marktvraag geselecteerd.
7. Regelmodule voor de energiemeter
De besturingsmodule van de energiemeter kan de stroombelasting effectief regelen en beheren. De meest gebruikelijke methode is het installeren van een magnetisch relais in de energiemeter. Aan de hand van stroomgegevens, een besturingsschema en realtime commando's wordt de stroombelasting beheerd en gecontroleerd. De meest voorkomende functies in de energiemeter zijn onder andere een overstroom- en overbelastingsbeveiliging voor belastingregeling en lijnbeveiliging; tijdsgestuurde inschakelregeling op basis van een ingestelde tijdsperiode; een prepaid-functie die het relais uitschakelt wanneer het tegoed ontoereikend is; en een functie voor bediening op afstand door het realtime verzenden van commando's.
8. Energiemeter MCU-verwerkingsmodule
De microcontroller (MCU) van de kilowattuurmeter is het brein van de meter. Deze module berekent allerlei gegevens, transformeert en voert allerlei instructies uit en coördineert elke module om de gewenste functionaliteit te realiseren.
Een energiemeter is een complex elektronisch meetproduct dat meerdere vakgebieden van elektronische technologie, energietechnologie, energiemetingstechnologie, communicatietechnologie, displaytechnologie, opslagtechnologie enzovoort integreert. Het is noodzakelijk om elke functionele module en elke elektronische technologie te integreren tot een compleet geheel om een stabiele, betrouwbare en nauwkeurige kilowattuurmeter te creëren.
Geplaatst op: 28 mei 2024