Zgodnie z zasadą działania licznika energii, można go zasadniczo podzielić na 8 modułów: moduł zasilania, moduł wyświetlacza, moduł pamięci, moduł pobierania próbek, moduł pomiarowy, moduł komunikacyjny, moduł sterujący i moduł przetwarzania MUC. Każdy moduł realizuje swoje własne zadania poprzez moduł przetwarzania MCU, co zapewnia ujednoliconą integrację i koordynację, scalając go w całość.
1. Moduł mocy licznika energii
Moduł mocy miernika mocy stanowi centrum energetyczne dla jego normalnej pracy. Jego główną funkcją jest konwersja wysokiego napięcia przemiennego 220 V na niskie napięcie stałe DC12\DC5V\DC3,3 V, które zapewnia zasilanie układu scalonego i innych modułów miernika mocy. Powszechnie stosowane są trzy rodzaje modułów mocy: transformatory, moduły obniżające napięcie rezystancyjno-pojemnościowe oraz zasilacze impulsowe.
Typ transformatora: Zasilanie AC 220 V jest przetwarzane na AC 12 V poprzez transformator, a wymagany zakres napięcia jest osiągany poprzez prostowanie, redukcję i regulację napięcia. Niska moc, wysoka stabilność, podatność na zakłócenia elektromagnetyczne.
Zasilacz obniżający napięcie rezystancyjno-pojemnościowy to układ, który wykorzystuje reaktancję pojemnościową generowaną przez kondensator przy określonej częstotliwości sygnału prądu przemiennego do ograniczenia maksymalnego prądu roboczego. Charakteryzuje się małymi rozmiarami, niskim kosztem, niską mocą i dużym poborem mocy.
Zasilanie impulsowe odbywa się za pośrednictwem elektronicznych elementów przełączających (takich jak tranzystory, tranzystory MOS, sterowane tyrystory itp.) w układzie sterowania, dzięki czemu elektroniczne elementy przełączające okresowo włączają się i wyłączają, a impulsowa modulacja napięcia wejściowego umożliwia konwersję napięcia i regulację napięcia wyjściowego oraz funkcję automatycznej regulacji napięcia. Niskie zużycie energii, niewielkie rozmiary, szeroki zakres napięć, zakłócenia o wysokiej częstotliwości i wysoka cena.
Podczas opracowywania i projektowania liczników energii należy brać pod uwagę wymagania dotyczące funkcji produktu, rozmiar obudowy, wymagania dotyczące kontroli kosztów oraz wymagania polityki krajowej i regionalnej, aby określić rodzaj zasilania.
2. Moduł wyświetlacza licznika energii
Moduł wyświetlacza licznika energii służy głównie do odczytu zużycia energii. Istnieje wiele typów wyświetlaczy, w tym cyfrowy, licznikowy, zwykłyLCDWyświetlacz LCD z matrycą punktową, wyświetlacz dotykowy LCD itp. Dwie metody wyświetlania – cyfrowy wyświetlacz liniowy i licznik – umożliwiają jedynie jednoczesną prezentację zużycia energii. Wraz z rozwojem inteligentnych sieci energetycznych, coraz więcej typów liczników energii elektrycznej wymaga wyświetlania danych o zużyciu. Cyfrowy wyświetlacz liniowy i licznik nie są w stanie sprostać wymaganiom inteligentnego zasilania. LCD to dominujący tryb wyświetlania we współczesnych licznikach energii. W zależności od złożoności wyświetlanej zawartości, w procesie projektowania i rozwoju, wybierane są różne typy wyświetlaczy LCD.
3. Moduł magazynujący licznik energii
Moduł pamięci licznika energii służy do przechowywania parametrów licznika, energii elektrycznej i danych historycznych. Powszechnie stosowanymi układami pamięci są układy EEP, ferroelektryczne i flash. Te trzy rodzaje układów pamięci mają różne zastosowania w liczniku energii. Flash to rodzaj pamięci flash, która przechowuje dane tymczasowe, dane krzywych obciążenia i pakiety aktualizacji oprogramowania.
EEPROM to programowalna pamięć tylko do odczytu, kasowalna i mobilna, która umożliwia użytkownikom kasowanie i ponowne programowanie przechowywanych w niej informacji zarówno na urządzeniu, jak i za pośrednictwem dedykowanego urządzenia. Dzięki temu EEPROM jest przydatny w sytuacjach, w których dane wymagają częstej modyfikacji i aktualizacji. Pamięć EEPROM może być zapisywana do miliona razy i służy do przechowywania danych o zużyciu energii, takich jak ilość energii elektrycznej w liczniku energii. Czas przechowywania danych spełnia wymagania licznika energii w całym cyklu jego życia, a jej cena jest niska.
Układy scalone ferroelektryczne wykorzystują właściwości materiału ferroelektrycznego, aby zapewnić wysoką prędkość, niskie zużycie energii, wysoką niezawodność przechowywania danych i operacji logicznych, z czasem przechowywania rzędu 1 miliarda. Dane nie są usuwane po awarii zasilania, co zapewnia układom ferroelektrycznym wysoką gęstość zapisu, szybkość i niskie zużycie energii. Układy ferroelektryczne są najczęściej stosowane w licznikach energii do przechowywania danych o energii elektrycznej i innych danych dotyczących energii. Są one droższe i stosowane wyłącznie w produktach wymagających wysokiej częstotliwości przechowywania słów.
4. Moduł pobierania próbek licznika energii
Moduł próbkujący licznika watogodzin odpowiada za konwersję sygnału prądowego i napięciowego o dużym natężeniu na sygnał prądowy i napięciowy o małym natężeniu, co ułatwia pomiary licznika. Powszechnie stosowane urządzenia próbkujące prąd to:bocznica, transformator prądowyCewka Roche'a itp., próbkowanie napięcia zwykle wykorzystuje wysoce precyzyjne częściowe próbkowanie napięcia rezystancji.
5. moduł pomiaru licznika energii
Główną funkcją modułu pomiarowego jest wykonywanie pomiarów analogowych prądu i napięcia oraz konwersja danych analogowych na cyfrowe. Można je podzielić na moduły pomiarowe jednofazowe i moduły pomiarowe trójfazowe.
6. Moduł komunikacyjny licznika energii
Moduł komunikacyjny licznika energii elektrycznej stanowi podstawę transmisji danych i interakcji danych, podstawę danych inteligentnych sieci elektroenergetycznych, inteligencji, precyzyjnego zarządzania naukowego oraz rozwoju Internetu Rzeczy (IoT) w celu umożliwienia interakcji człowiek-komputer. W przeszłości jedynym trybem komunikacji była podczerwień i komunikacja RS485. Wraz z rozwojem technologii komunikacyjnej, Internetu Rzeczy (IoT), wybór trybów komunikacji liczników energii elektrycznej stał się szeroki: PLC, RF, RS485, LoRa, ZigBee, GPRS, NB-IoT itp. W zależności od różnych scenariuszy zastosowań oraz zalet i wad każdego trybu komunikacji, wybierany jest tryb komunikacji odpowiedni do zapotrzebowania rynku.
7. Moduł sterujący licznikiem energii
Moduł sterujący licznika energii elektrycznej umożliwia efektywne sterowanie i zarządzanie obciążeniem. Powszechną metodą jest instalacja przekaźnika magnetycznego wewnątrz licznika energii elektrycznej. Zarządzanie i sterowanie obciążeniem odbywa się za pomocą danych o mocy, schematu sterowania i poleceń w czasie rzeczywistym. Typowe funkcje licznika energii elektrycznej obejmują przekaźnik odłączający nadprądowo i przeciążeniowo, który umożliwia sterowanie obciążeniem i ochronę linii; sterowanie czasowe zgodnie z okresem włączania zasilania; w przypadku płatności przedpłaconych, saldo nie wystarcza do odłączenia przekaźnika; funkcja zdalnego sterowania jest realizowana poprzez wysyłanie poleceń w czasie rzeczywistym.
8, moduł przetwarzania MCU licznika energii
Moduł przetwarzający MCU licznika watogodzin stanowi mózg licznika watogodzin, który oblicza wszelkiego rodzaju dane, przekształca i wykonuje wszelkiego rodzaju instrukcje oraz koordynuje pracę każdego modułu w celu realizacji swojej funkcji.
Licznik energii to złożony elektroniczny produkt pomiarowy, integrujący wiele dziedzin technologii elektronicznej, technologii energetycznej, technologii pomiaru mocy, technologii komunikacyjnej, technologii wyświetlania, technologii przechowywania danych itd. Aby stworzyć stabilny, niezawodny i dokładny licznik watogodzin, konieczna jest integracja każdego modułu funkcjonalnego i każdej technologii elektronicznej w jedną całość.
Czas publikacji: 28 maja 2024 r.