Theo nguyên lý thiết kế hoạt động của đồng hồ đo năng lượng, về cơ bản có thể chia thành 8 module: module công suất, module hiển thị, module lưu trữ, module lấy mẫu, module đo lường, module truyền thông, module điều khiển, module xử lý MUC. Mỗi module thực hiện chức năng riêng thông qua module xử lý MCU để tích hợp và phối hợp thống nhất, tạo thành một tổng thể thống nhất.
1. Mô-đun công suất của đồng hồ đo năng lượng
Mô-đun nguồn của đồng hồ đo điện là trung tâm năng lượng cho hoạt động bình thường của đồng hồ đo điện. Chức năng chính của mô-đun nguồn là chuyển đổi điện áp cao AC 220V thành nguồn điện áp thấp DC 12V/5V/3.3V, cung cấp nguồn điện hoạt động cho chip và các thiết bị khác của đồng hồ đo điện. Có ba loại mô-đun nguồn thường được sử dụng: biến áp, hạ áp điện trở-điện dung và nguồn chuyển mạch.
Loại biến áp: Nguồn điện xoay chiều 220V được chuyển đổi thành AC12V thông qua biến áp, đạt được dải điện áp mong muốn thông qua chỉnh lưu, giảm điện áp và điều chỉnh điện áp. Công suất thấp, độ ổn định cao, ít bị nhiễu điện từ.
Bộ nguồn hạ áp điện trở-điện dung là mạch sử dụng điện dung kháng của tụ điện tạo ra dưới một tần số nhất định của tín hiệu AC để giới hạn dòng điện hoạt động tối đa. Kích thước nhỏ, giá thành thấp, công suất nhỏ, tiêu thụ điện năng lớn.
Nguồn điện chuyển mạch là nguồn điện thông qua các thiết bị chuyển mạch điện tử công suất (như transistor, transistor MOS, thyristor điều khiển, v.v.) thông qua mạch điều khiển, để các thiết bị chuyển mạch điện tử "bật" và "tắt" định kỳ, để các thiết bị chuyển mạch điện tử công suất điều chế xung điện áp đầu vào, từ đó đạt được khả năng chuyển đổi điện áp và điều chỉnh điện áp đầu ra, đồng thời có chức năng tự động điều chỉnh điện áp. Tiêu thụ điện năng thấp, kích thước nhỏ, dải điện áp rộng, nhiễu tần số cao, giá thành cao.
Trong quá trình phát triển và thiết kế đồng hồ đo năng lượng, cần căn cứ vào yêu cầu chức năng của sản phẩm, kích thước vỏ máy, yêu cầu kiểm soát chi phí, yêu cầu chính sách quốc gia và khu vực để xác định loại nguồn điện nào.
2. Mô-đun hiển thị đồng hồ đo năng lượng
Mô-đun hiển thị đồng hồ đo năng lượng chủ yếu được sử dụng để đọc mức tiêu thụ điện năng và có nhiều loại màn hình bao gồm ống kỹ thuật số, bộ đếm, thông thườngMàn hình LCDMàn hình LCD ma trận điểm, màn hình LCD cảm ứng, v.v. Hai phương pháp hiển thị là ống kỹ thuật số và bộ đếm chỉ có thể hiển thị một lần mức tiêu thụ điện. Với sự phát triển của lưới điện thông minh, ngày càng cần nhiều loại đồng hồ đo điện để hiển thị dữ liệu điện năng, ống kỹ thuật số và bộ đếm không thể đáp ứng được quy trình điện năng thông minh. Màn hình LCD là chế độ hiển thị chủ đạo trong đồng hồ đo điện năng hiện nay, tùy thuộc vào độ phức tạp của nội dung hiển thị trong quá trình phát triển và thiết kế mà sẽ lựa chọn các loại màn hình LCD khác nhau.
3. Mô-đun lưu trữ đồng hồ đo năng lượng
Mô-đun lưu trữ đồng hồ đo năng lượng được sử dụng để lưu trữ các thông số đồng hồ, điện năng và dữ liệu lịch sử. Các thiết bị bộ nhớ thường được sử dụng là chip EEP, chip sắt điện và chip flash. Ba loại chip nhớ này có các ứng dụng khác nhau trong đồng hồ đo năng lượng. Flash là một dạng bộ nhớ flash lưu trữ một số dữ liệu tạm thời, dữ liệu đường cong tải và các gói nâng cấp phần mềm.
EEPROM là bộ nhớ chỉ đọc có thể lập trình, xóa được, cho phép người dùng xóa và lập trình lại thông tin được lưu trữ trên thiết bị hoặc thông qua một thiết bị chuyên dụng, giúp EEPROM trở nên hữu ích trong các trường hợp dữ liệu cần được sửa đổi và cập nhật thường xuyên. EEPROM có thể lưu trữ 1 triệu lần và được sử dụng để lưu trữ dữ liệu điện năng như lượng điện trong đồng hồ đo điện. Thời gian lưu trữ có thể đáp ứng yêu cầu về thời gian lưu trữ của đồng hồ đo điện năng trong toàn bộ vòng đời, và giá thành thấp.
Chip sắt điện sử dụng đặc tính của vật liệu sắt điện, đạt được tốc độ cao, tiêu thụ điện năng thấp, lưu trữ dữ liệu độ tin cậy cao và hoạt động logic, thời gian lưu trữ lên đến 1 tỷ lần; dữ liệu sẽ không bị xóa sau khi mất điện, giúp chip sắt điện có mật độ lưu trữ cao, tốc độ nhanh và mức tiêu thụ năng lượng thấp. Chip sắt điện chủ yếu được sử dụng trong các đồng hồ đo năng lượng để lưu trữ điện năng và các dữ liệu điện năng khác, giá thành cao hơn và chỉ được sử dụng trong các sản phẩm cần yêu cầu lưu trữ dữ liệu tần số cao.
4, mô-đun lấy mẫu đo năng lượng
Mô-đun lấy mẫu của đồng hồ đo watt-giờ có nhiệm vụ chuyển đổi tín hiệu dòng điện lớn và tín hiệu điện áp lớn thành tín hiệu dòng điện nhỏ và tín hiệu điện áp nhỏ để tạo điều kiện thuận lợi cho việc thu thập đồng hồ đo watt-giờ. Các thiết bị lấy mẫu dòng điện thường được sử dụng làsự phân luồng, máy biến dòng điện, cuộn dây Roche, v.v., lấy mẫu điện áp thường sử dụng lấy mẫu điện áp một phần điện trở có độ chính xác cao.
5, mô-đun đo lường công tơ năng lượng
Chức năng chính của mô-đun đo lường công tơ là hoàn thành việc thu thập dòng điện và điện áp tương tự, và chuyển đổi tín hiệu tương tự sang tín hiệu số; Có thể chia thành mô-đun đo lường một pha và mô-đun đo lường ba pha.
6. Mô-đun giao tiếp đồng hồ đo năng lượng
Mô-đun giao tiếp đồng hồ đo năng lượng là nền tảng của việc truyền dữ liệu và tương tác dữ liệu, là nền tảng của dữ liệu lưới điện thông minh, trí tuệ nhân tạo, quản lý khoa học tinh vi, và là nền tảng cho sự phát triển của Internet vạn vật (IoT) để đạt được tương tác giữa người và máy. Trước đây, phương thức giao tiếp chủ yếu là hồng ngoại và RS485, nhưng với sự phát triển của công nghệ truyền thông, công nghệ Internet vạn vật (IoT), việc lựa chọn phương thức giao tiếp đồng hồ đo năng lượng đã trở nên đa dạng hơn, bao gồm PLC, RF, RS485, LoRa, Zigbee, GPRS, NB-IoT, v.v. Tùy thuộc vào các tình huống ứng dụng khác nhau và ưu nhược điểm của từng phương thức giao tiếp, chúng tôi sẽ lựa chọn phương thức giao tiếp phù hợp với nhu cầu thị trường.
7. Mô-đun điều khiển công tơ điện
Mô-đun điều khiển đồng hồ đo điện có thể điều khiển và quản lý tải điện hiệu quả. Cách phổ biến là lắp đặt rơle giữ từ bên trong đồng hồ đo điện. Thông qua dữ liệu điện năng, sơ đồ điều khiển và lệnh thời gian thực, tải điện được quản lý và điều khiển. Các chức năng phổ biến trong đồng hồ đo điện được tích hợp trong rơle ngắt quá dòng và quá tải để thực hiện điều khiển tải và bảo vệ đường dây; Điều khiển thời gian theo khoảng thời gian để điều khiển bật nguồn; Trong chức năng trả trước, tín dụng không đủ để ngắt rơle; Chức năng điều khiển từ xa được thực hiện bằng cách gửi lệnh theo thời gian thực.
8, mô-đun xử lý MCU đo năng lượng
Mô-đun xử lý MCU của đồng hồ đo watt-giờ là bộ não của đồng hồ đo watt-giờ, có chức năng tính toán mọi loại dữ liệu, biến đổi và thực hiện mọi loại lệnh, đồng thời phối hợp từng mô-đun để thực hiện chức năng.
Công tơ điện là sản phẩm đo lường điện tử phức tạp, tích hợp nhiều lĩnh vực công nghệ điện tử, công nghệ điện năng, công nghệ đo lường điện năng, công nghệ truyền thông, công nghệ hiển thị, công nghệ lưu trữ, v.v. Cần tích hợp từng module chức năng và công nghệ điện tử để tạo thành một tổng thể hoàn chỉnh, tạo nên một công tơ điện ổn định, đáng tin cậy và chính xác.
Thời gian đăng: 28-05-2024