Enerji sayacının çalışma tasarım prensibine göre, temel olarak 8 modüle ayrılabilir: güç modülü, ekran modülü, depolama modülü, örnekleme modülü, ölçüm modülü, iletişim modülü, kontrol modülü ve MCU işlem modülü. Her modül, MCU işlem modülü tarafından entegre ve koordineli bir şekilde kendi görevlerini yerine getirerek bir bütün oluşturur.
1. Enerji sayacının güç modülü
Elektrik sayacının güç modülü, sayacın normal çalışması için enerji merkezidir. Güç modülünün ana işlevi, 220V alternatif akımı (AC) yüksek voltajdan 12V/5V/3.3V doğru akım (DC) düşük voltajlı güç kaynağına dönüştürmektir; bu da sayacın diğer modüllerindeki çip ve cihazlar için çalışma güç kaynağı sağlar. Yaygın olarak kullanılan üç tip güç modülü vardır: transformatörler, direnç-kapasitans düşürücüler ve anahtarlamalı güç kaynakları.
Transformatör tipi: 220V AC güç kaynağı, transformatör aracılığıyla 12V AC'ye dönüştürülür ve doğrultma, voltaj düşürme ve voltaj düzenleme işlemleriyle gerekli voltaj aralığına ulaşılır. Düşük güç tüketimi, yüksek kararlılık, elektromanyetik girişime karşı dayanıklılık.
Direnç-kapasitans düşürücü güç kaynağı, belirli bir frekanstaki alternatif akım sinyali altında bir kapasitör tarafından üretilen kapasitif reaktansı kullanarak maksimum çalışma akımını sınırlayan bir devredir. Küçük boyut, düşük maliyet, düşük güç tüketimi, yüksek güç tüketimi avantajlarına sahiptir.
Anahtarlamalı güç kaynağı, güç elektroniği anahtarlama cihazları (transistörler, MOS transistörler, kontrol edilebilir tristörler vb.) aracılığıyla, kontrol devresi üzerinden, elektronik anahtarlama cihazlarının periyodik olarak "açılıp" "kapanması" prensibiyle çalışır. Bu sayede güç elektroniği anahtarlama cihazları giriş voltajını darbe modülasyonuna tabi tutarak voltaj dönüşümü sağlar ve çıkış voltajı ayarlanabilir ve otomatik voltaj regülasyonu fonksiyonu elde edilebilir. Düşük güç tüketimi, küçük boyut, geniş voltaj aralığı, yüksek frekanslı girişim ve yüksek fiyat dezavantajlarıdır.
Enerji sayaçlarının geliştirilmesi ve tasarımında, ürünün fonksiyonel gereksinimlerine, kasa boyutuna, maliyet kontrol gereksinimlerine, ulusal ve bölgesel politika gereksinimlerine göre hangi güç kaynağı türünün kullanılacağına karar verilir.
2. Enerji sayacı ekran modülü
Enerji sayacı ekran modülü esas olarak güç tüketimini okumak için kullanılır ve dijital ekran, sayaç, normal ekran gibi birçok farklı ekran türü mevcuttur.LCDNokta vuruşlu LCD, dokunmatik LCD vb. Dijital ekran ve sayaç gibi iki görüntüleme yöntemi yalnızca tek bir elektrik tüketimini gösterebilir. Akıllı şebekelerin gelişmesiyle birlikte, giderek daha fazla elektrik sayacının güç verilerini göstermesi gerekmektedir ve dijital ekran ve sayaç akıllı güç sürecini karşılayamamaktadır. LCD, mevcut enerji sayaçlarında ana akım görüntüleme modudur ve geliştirme ve tasarımda görüntüleme içeriğinin karmaşıklığına göre farklı LCD türleri seçilecektir.
3. Enerji sayacı depolama modülü
Enerji sayacı depolama modülü, sayaç parametrelerini, elektriği ve geçmiş verileri depolamak için kullanılır. Yaygın olarak kullanılan bellek aygıtları EEP çipi, ferroelektrik ve flash çiptir; bu üç bellek çipi türünün enerji sayacında farklı uygulamaları vardır. Flash, bazı geçici verileri, yük eğrisi verilerini ve yazılım güncelleme paketlerini depolayan bir flash bellek türüdür.
EEPROM, kullanıcıların cihaz üzerinde veya özel bir cihaz aracılığıyla depolanan bilgileri silmesine ve yeniden programlamasına olanak tanıyan, canlı olarak silinebilen, programlanabilir, salt okunur bir bellektir. Bu özelliğiyle EEPROM, verilerin sık sık değiştirilmesi ve güncellenmesi gereken senaryolarda kullanışlıdır. EEPROM, 1 milyon defaya kadar veri depolayabilir ve enerji sayacında elektrik miktarı gibi güç verilerini depolamak için kullanılır. Depolama süreleri, enerji sayacının tüm yaşam döngüsü boyunca ihtiyaç duyduğu depolama sürelerini karşılayabilir ve fiyatı düşüktür.
Ferroelektrik çipler, ferroelektrik malzemenin özelliğinden yararlanarak yüksek hızda, düşük güç tüketimiyle, yüksek güvenilirlikte veri depolama ve mantıksal işlem gerçekleştirir; 1 milyar veriye kadar depolama kapasitesine sahiptir; güç kesintisi sonrasında veriler silinmez, bu da ferroelektrik çipleri yüksek depolama yoğunluğu, yüksek hız ve düşük enerji tüketimi özelliklerine sahip kılar. Ferroelektrik çipler çoğunlukla enerji sayaçlarında elektrik ve diğer güç verilerini depolamak için kullanılır, fiyatı daha yüksektir ve yalnızca yüksek frekanslı kelime depolama gereksinimleri olan ürünlerde kullanılır.
4. Enerji ölçüm cihazı örnekleme modülü
Watt-saat ölçüm cihazının örnekleme modülü, watt-saat ölçüm cihazının veri toplamasını kolaylaştırmak için büyük akım sinyalini ve büyük gerilim sinyalini küçük akım sinyaline ve küçük gerilim sinyaline dönüştürmekten sorumludur. Yaygın olarak kullanılan akım örnekleme cihazları şunlardır:şönt, akım transformatörüRoche bobini vb. cihazlarda voltaj örneklemesi genellikle yüksek hassasiyetli dirençli kısmi voltaj örneklemesi yöntemiyle yapılır.
5. Enerji ölçüm modülü
Ölçüm modülünün temel işlevi, analog akım ve gerilim ölçümünü tamamlamak ve analogu dijitale dönüştürmektir; tek fazlı ölçüm modülü ve üç fazlı ölçüm modülü olmak üzere ikiye ayrılabilir.
6. Enerji sayacı iletişim modülü
Enerji sayacı iletişim modülü, veri iletimi ve veri etkileşiminin, akıllı şebeke verilerinin, zekanın, hassas bilimsel yönetimin ve Nesnelerin İnterneti'nin (IoT) insan-bilgisayar etkileşimini gerçekleştirmesinin temelidir. Geçmişte, iletişim modu eksikliği esas olarak kızılötesi ve RS485 iletişimiyle sınırlıydı; iletişim teknolojisinin ve Nesnelerin İnterneti teknolojisinin gelişmesiyle birlikte, enerji sayacı iletişim modu seçenekleri genişledi: PLC, RF, RS485, LoRa, Zigbee, GPRS, NB-IoT vb. Farklı uygulama senaryolarına ve her iletişim modunun avantaj ve dezavantajlarına göre, pazar talebine uygun iletişim modu seçilir.
7. Güç ölçer kontrol modülü
Güç sayacı kontrol modülü, güç yükünü etkili bir şekilde kontrol edebilir ve yönetebilir. Yaygın yöntem, güç sayacının içine manyetik tutucu röle takmaktır. Güç verileri, kontrol şeması ve gerçek zamanlı komutlar aracılığıyla güç yükü yönetilir ve kontrol edilir. Enerji sayacındaki yaygın işlevler arasında, yük kontrolü ve hat korumasını gerçekleştirmek için aşırı akım ve aşırı yük kesme rölesi; zaman periyoduna göre açma kontrolü; ön ödemeli fonksiyonda, kredi yetersiz olduğunda rölenin devre dışı bırakılması; gerçek zamanlı komutlar gönderilerek uzaktan kontrol fonksiyonu yer almaktadır.
8, enerji ölçer MCU işlem modülü
Watt-saat sayacının MCU işlem modülü, sayacın beynidir; her türlü veriyi hesaplar, her türlü talimatı dönüştürür ve yürütür ve işlevi gerçekleştirmek için her modülü koordine eder.
Enerji sayacı, elektronik teknoloji, güç teknolojisi, güç ölçüm teknolojisi, iletişim teknolojisi, ekran teknolojisi, depolama teknolojisi ve benzeri birçok alanı entegre eden karmaşık bir elektronik ölçüm ürünüdür. İstikrarlı, güvenilir ve doğru bir watt-saat sayacı elde etmek için her fonksiyonel modülün ve her elektronik teknolojinin bir bütün oluşturacak şekilde entegre edilmesi gereklidir.
Yayın tarihi: 28 Mayıs 2024