Согласно принципу работы, счётчик электроэнергии можно разделить на 8 модулей: модуль питания, модуль отображения, модуль хранения, модуль отбора проб, модуль измерения, модуль связи, модуль управления и модуль обработки многофункционального контроллера (MUC). Каждый модуль выполняет свои функции благодаря процессорному модулю MCU, обеспечивая единую интеграцию и координацию, объединяя их в единое целое.
1. Модуль питания счетчика электроэнергии
Модуль питания счётчика мощности является энергетическим центром, обеспечивающим его нормальную работу. Его основная функция — преобразование высокого напряжения переменного тока 220 В в низковольтное постоянное напряжение 12/5/3,3 В, которое обеспечивает питание микросхемы и других модулей счётчика мощности. Обычно используются три типа модулей питания: трансформаторы, резистивно-ёмкостные понижающие преобразователи и импульсные источники питания.
Тип трансформатора: Трансформатор преобразует переменный ток 220 В в переменный ток 12 В, обеспечивая необходимый диапазон напряжения путем выпрямления, понижения и регулирования напряжения. Низкое энергопотребление, высокая стабильность, устойчивость к электромагнитным помехам.
Резистивно-ёмкостный понижающий источник питания — это схема, использующая ёмкостное сопротивление, создаваемое конденсатором при определённой частоте переменного тока, для ограничения максимального рабочего тока. Компактные размеры, низкая стоимость, малая мощность, высокое энергопотребление.
Импульсный источник питания осуществляется через силовые электронные коммутационные устройства (такие как транзисторы, МОП-транзисторы, управляемые тиристоры и т.д.) через цепь управления, что обеспечивает периодическое включение и выключение электронных коммутационных устройств. Силовые электронные коммутационные устройства осуществляют импульсную модуляцию входного напряжения, что позволяет преобразовывать напряжение и регулировать выходное напряжение, а также осуществлять автоматическую регулировку напряжения. Низкое энергопотребление, компактные размеры, широкий диапазон напряжений, высокая цена.
При разработке и проектировании счетчиков электроэнергии необходимо учитывать требования к функциональности изделия, размер корпуса, требования к контролю затрат, требования национальной и региональной политики для определения типа источника питания.
2. Модуль отображения счетчика электроэнергии
Модуль отображения счетчика электроэнергии в основном используется для считывания показаний потребления электроэнергии, и существует много типов дисплеев, включая цифровую трубку, счетчик, обычныйЖК-дисплей, матричный ЖК-дисплей, сенсорный ЖК-дисплей и т. д. Два способа отображения информации – цифровая трубка и счетчик – могут отображать только данные по потреблению электроэнергии. С развитием интеллектуальных сетей все больше и больше типов счетчиков электроэнергии требуют отображения данных по электроэнергии. Цифровая трубка и счетчик не могут удовлетворить потребности интеллектуальных систем электроснабжения. ЖК-дисплей является основным способом отображения информации в современных счетчиках электроэнергии. В зависимости от сложности отображаемого содержимого при разработке и проектировании выбираются различные типы ЖК-дисплеев.
3. Модуль хранения счетчика электроэнергии
Модуль памяти счётчика электроэнергии используется для хранения параметров счётчика, данных об электроэнергии и исторических данных. Обычно используются микросхемы памяти EEP, сегнетоэлектрические микросхемы и флэш-память. Эти три типа микросхем памяти имеют различное применение в счётчиках электроэнергии. Флэш-память — это разновидность флэш-памяти, предназначенная для хранения временных данных, данных о кривых нагрузки и пакетов обновлений программного обеспечения.
EEPROM — это оперативно стираемая программируемая постоянная память, которая позволяет пользователям стирать и перепрограммировать хранящуюся в ней информацию как на самом устройстве, так и с помощью специального устройства. EEPROM полезна в ситуациях, когда данные требуют частого изменения и обновления. EEPROM может хранить до 1 миллиона записей и используется для хранения данных об энергопотреблении, например, о количестве электроэнергии в счётчике электроэнергии. Сроки хранения соответствуют требованиям к срокам хранения счётчика электроэнергии на протяжении всего его жизненного цикла, а цена невысокая.
Ферроэлектрические чипы используют свойства ферроэлектрического материала для обеспечения высокой скорости, низкого энергопотребления и высокой надежности хранения данных и логических операций, обеспечивая время хранения 1 миллиарда записей. Данные не стираются после отключения питания, что обеспечивает ферроэлектрическим чипам высокую плотность хранения, высокую скорость и низкое энергопотребление. Ферроэлектрические чипы в основном используются в счетчиках электроэнергии для хранения данных об электроэнергии и других энергоресурсах, но стоят дороже и применяются только в устройствах, требующих высокочастотной памяти.
4, модуль выборки показаний счетчика электроэнергии
Модуль дискретизации счётчика ватт-часов отвечает за преобразование большого сигнала тока и большого сигнала напряжения в малый сигнал тока и малый сигнал напряжения для облегчения получения показаний счётчика ватт-часов. Обычно используются следующие устройства дискретизации тока:шунт, трансформатор тока, катушка Роша и т. д., при выборке напряжения обычно применяется высокоточная резистивная выборка частичного напряжения.
5, модуль измерения счетчика электроэнергии
Основной функцией измерительного модуля счетчика является завершение сбора аналоговых данных тока и напряжения и преобразование аналоговых сигналов в цифровые. Его можно разделить на однофазный измерительный модуль и трехфазный измерительный модуль.
6. Модуль связи со счетчиком электроэнергии
Модуль связи счётчика электроэнергии является основой передачи и взаимодействия данных, основой интеллектуальных сетей передачи данных, интеллектуального интеллекта, точного научного управления и развития Интернета вещей для обеспечения взаимодействия человека с компьютером. В прошлом основным способом связи были инфракрасный порт и порт RS485. С развитием коммуникационных технологий и технологий Интернета вещей выбор способов связи счётчиков электроэнергии стал шире: PLC, RF, RS485, LoRa, ZigBee, GPRS, NB-IoT и т. д. В зависимости от различных сценариев применения, а также преимуществ и недостатков каждого способа связи, выбирается способ связи, соответствующий рыночному спросу.
7. Модуль управления измерителем мощности
Модуль управления электросчетчиком позволяет эффективно контролировать и управлять нагрузкой. Обычно внутри электросчетчика устанавливается магнитное удерживающее реле. Управление нагрузкой осуществляется с помощью данных о мощности, схемы управления и команд в режиме реального времени. К основным функциям электросчетчика относятся реле отключения при перегрузке и перегрузке, обеспечивающее управление нагрузкой и защиту линии; управление временем включения; функция предоплаты, при которой сумма на счете недостаточна для отключения реле; функция дистанционного управления реализуется путем отправки команд в режиме реального времени.
8. Модуль обработки микроконтроллера счетчика электроэнергии
Модуль обработки микроконтроллера счетчика ватт-часов является мозгом счетчика ватт-часов, который вычисляет все виды данных, преобразует и выполняет все виды инструкций, а также координирует каждый модуль для выполнения функции.
Счётчик электроэнергии — это сложное электронное измерительное устройство, объединяющее в себе множество областей электронных технологий, энергетических технологий, технологий измерения мощности, коммуникационных технологий, технологий отображения информации, технологий хранения данных и т. д. Для создания стабильного, надёжного и точного счётчика электроэнергии необходимо объединить все функциональные модули и все электронные технологии в единое целое.
Время публикации: 28 мая 2024 г.