Imaginați-vă cât de frumos ar fi dacă puteți vedea consumul de energie al casei sau al oricărui apartament comercial așezat oriunde în lume. Nu sună cool? Aceasta introduce conceptul de măsurare inteligentă. Deci, ce este contorul inteligent? - Un contor inteligent este un dispozitiv electronic care are tendințe de 15 ani, care înregistrează consumul de energie electrică și oferă informații furnizorului de energie electrică pentru facturare la fel ca alte contoare normale de energie electrică.
Paraskevakos a primit un brevet american pentru această tehnologie specială în anul 1974. El a lansat Metretek, care a dezvoltat și produs primul sistem automatizat de citire a contoarelor și de gestionare a încărcării, disponibil în comerț, fără conexiune la internet, în 1977. Care țări au contoare inteligente? - Lansarea este finalizată în Italia, Finlanda, Suedia. Lansările sunt planificate sau sunt în curs de desfășurare în unele țări europene. În jurul anului 2020, 17 țări europene vor lansa contoare inteligente.
Ce necesită contoare inteligente de energie?
- Comunicații wireless și cablate de mare viteză, robuste.
- Înregistrarea în timp real sau aproape în timp a utilizării energiei electrice și, eventual, a energiei electrice generate local, de exemplu, în cazul celulelor fotovoltaice.
- Măsurarea precisă a curentului și a tensiunii transformatoarelor de curent, a șunturilor sau a altor senzori.
- Securitate împotriva manipulării magnetice și mecanice
Descriere
Deoarece proiectul dat operează hardware-ul alimentat direct de la sursa de curent alternativ; este mai bine dacă profesioniștii care au primit o pregătire tehnică adecvată ar trebui să opereze hardware-ul dacă doriți să implementați. Acest design folosește Texas Instruments CC3200MOD și MSP430i2040 ca platformă de dezvoltare pentru comunicații și, respectiv, contorizare electrică. Începând de la TI Design TIDM-3OUTSMTSTRP ca sursă de date de măsurare, se adaugă o placă de comunicație proiectată folosind CC3200MOD pentru comunicații Wi-Fi. Datele de măsurare pot fi apoi citite, iar releul poate fi controlat folosind un browser.
Diagrama circuitului
MSP430i2040 - Microcontroler de semnal mixt pe 16 biți
MSP430i2040 este utilizat în acest design ca procesor de metrologie. Cele patru convertoare analog-digitale (ADC) de 24 biți sigma-delta permit măsurători precise de energie, oferind citirea tensiunii, curentului, puterii (activ, reactiv, aparent), factorului de putere și frecvenței a trei ieșiri de curent alternativ. MSP430i2040 necesită doar câteva componente externe pasive pentru a interfața direct cu divizorul de tensiune și șuntul de curent pentru măsurarea tensiunii și curentului.
CC3200 - Modul MCU fără fir CC3200 Internet-on-a-Chip fără fir Wi-Fi Link
CC3200MOD este utilizat în acest design ca controler Wi-Fi care integrează un MCU ARM® Cortex ™ -M4, permițând clienților să dezvolte o aplicație întreagă cu un singur dispozitiv. Cu Wi-Fi on-chip, Internet și protocoale de securitate robuste, nu este necesară o experiență Wi-Fi anterioară pentru o dezvoltare mai rapidă.
UCC28910, UCC28911 Comutator de înaltă tensiune Flyback
Reglarea ieșirii de tensiune constantă (CV) și de curent constant (CC) fără cuplaj optic, are oprire termică, protecție la supratensiune de ieșire și linie joasă.
Releu ULN2003LV cu 7 canale și șofer de chiuvetă inductivă
Are drivere pentru chiuvetă cu curent mare de 7 canale și acceptă tensiune de ieșire de până la 8 V.
Proiectarea contorului inteligent
1. Măsurare
Acest design folosește MSP430i2040 ca procesor de metrologie. TI Design TIDM-3OUTSMTSTRP este utilizat ca platformă a piesei de măsurare. Hardware-ul și firmware-ul sunt ușor modificate pentru a adăuga controlul relei la zero.
2. Măsurarea accesului la date
Acest design utilizează serverul Web HTTP pe datele de transfer CC3200 de pe hardware-ul de măsurare MSP430i2040. Acest transfer permite accesarea datelor de măsurare utilizând un browser web pe orice platformă. Serverul HTTP ascultă în socketul HTTP (implicit la 80), apoi gestionează cererea (HTTP GET sau HTTP POST) recuperând fișierele paginii web din blițul serial. Serverul apelează apoi la un handler de evenimente HTTP pentru a opera asupra conținutului variabil. Apoi compune un răspuns HTTP și trimite înapoi către client prin linkul Wi-Fi.
3. Manipularea elementelor de date dinamice
Pentru a permite citirea datelor de măsurare cu un fișier HTML cu conținut dinamic, serverul web HTTP acceptă un set de jetoane predefinite, care vor fi înlocuite din mers de către server, cu conținut generat dinamic. Unele jetoane sunt predefinite în serverul HTTP cu jetoane suplimentare care pot fi definite în aplicația utilizator.
Serverul HTTP scanează pagina HTML după prefixul „__SL_G_”. Dacă serverul găsește un prefix, verifică jetonul complet. Odată ce se potrivește cu un simbol cunoscut, acesta înlocuiește simbolul din HTML cu datele corespunzătoare (șir) care se potrivește cu acel simbol. Dacă simbolul nu se află în lista predefinită, serverul generează un eveniment asincron get_token_value cu numele simbolului. Această cerere apelează în cele din urmă către gestionarul de evenimente HTTP din fișierul de cod main.c. Handlerul apoi interpretează jetonul și răspunde la valoarea jetonului cu o valoare send_token_value. Serverul web HTTP folosește această valoare token și o returnează clientului. Pentru a trimite date de la client la serverul HTTP, serverul va verifica prefixul „__SL_P_”.Apoi serverul trece peste lista de parametri și verifică fiecare nume de variabilă pentru a vedea dacă se potrivește cu unul dintre jetoanele predefinite cunoscute. Dacă numele variabilelor se potrivesc cu jetoanele predefinite, serverul procesează valorile. Dacă serverul web HTTP primește o solicitare HTTP POST care conține jetoane care nu se află în lista predefinită, serverul generează un eveniment asincron post_token_value către gazdă, care conține următoarele informații: numele acțiunii formularului, numele jetonului și valoarea jetonului. Gazda poate procesa apoi informațiile solicitate.numele simbolului și valoarea simbolului. Gazda poate procesa apoi informațiile solicitate.numele simbolului și valoarea simbolului. Gazda poate procesa apoi informațiile solicitate.
4. Implementarea HTTP Event Handler
Pentru a facilita datele dinamice, simbolul definit de utilizator este definit pentru setul de date care trebuie recuperat:
Accesați link-ul Wi-Fi pentru instrumente Texas pentru documentul de monitorizare a energiei- http://www.ti.com/tool/TIDC-WIFI-METER-READING pentru explicații detaliate despre gestionarea evenimentelor, conexiunea hardware și pentru a descărca fișierele software, consultați link de mai sus cu numele TIDC-WIFIMETER-READING. Fișierele software sunt distribuite utilizând un fișier executabil auto-extragibil, care se instalează implicit pe TIDCWIFI-METER-READING-SOFTWARE pe desktopul utilizatorului.
- După conectarea hardware-ului, descărcați firmware-ul pe hardware-ul corespunzător.
- Odată ce conexiunea este realizată, veți ajunge la partea de programare. Setați modulul Wi-Fi în modul de programare prin comutarea comutatorului SOP2 DIP de pe modulul Wi-Fi în poziția ON.
- După încărcarea firmware-ului și configurarea acestuia așa cum este descris în link, sunteți gata să testați.
Configurare test
Pentru a testa designul, configurați hardware-ul încărcat cu firmware-ul. Apoi aplicați tensiune AC la intrarea AC a benzii de alimentare. LED-urile de pe TIDM-3OUTSMTSTRP se vor aprinde; LED-ul de pe Wi-Fi ar trebui să clipească și el. Pentru a începe testarea, utilizați un smartphone, tabletă sau computer cu Wi-Fi. Căutați SSID „mysimplelink-XXXXXX” (unde „XXXXXX” este un număr hexazecimal din șase cifre) și conectați-vă la acesta. Lansați un browser și introduceți adresa URL „mysimplelink.net”. Pagina principală va fi afișată cu numele contorului în colțul din stânga sus (care este „MSP430i2040 3 SOCKET POWER STRI”). Apoi faceți clic pe „Lectură” pentru a vedea detaliile.
Nu există nicio îndoială cu privire la beneficiile potențiale ale contorizării inteligente. Contoarele inteligente sunt indispensabile pentru toate petrecerile de pe piață:
- pentru companiile de contorizare pentru a reduce costurile de citire a contoarelor;
- pentru operatorii de rețea care doresc să își pregătească rețeaua pentru viitor;
- pentru furnizorii de energie care doresc să introducă noi servicii realizate de clienți și să reducă costurile centrului de apeluri;
- pentru ca guvernele să atingă obiective de economisire și eficiență energetică și să îmbunătățească procesele de freemarket;
- pentru utilizatorii finali să crească gradul de conștientizare a energiei și să reducă consumul de energie și costul energiei.
Introducerea contorizării inteligente pare, de asemenea, un pas logic într-o lume în care toate comunicațiile sunt digitalizate și standardizate (Internet, e-mail, SMS, casete de chat etc.) și în care costul „inteligenței digitale” este încă în scădere rapidă. Efectele contoarelor inteligente asupra sănătății nu sunt periculoase, potrivit multor oficiali. Deși cercetările se desfășoară, întrucât oamenii din întreaga lume raportează că conexiunea wireless le afectează sănătatea.
Contoarele inteligente se dovedesc a fi foarte exacte și obținerea unui control mai mare asupra facturilor de energie electrică ne face să avem una.
Despre autor
Priyanka Umrani lucrează ca inginer de proiectare a aspectului analogic la Texas Instruments, India