Predstavte si, aké by to bolo pekné, keby ste videli spotrebu energie vášho domu alebo ľubovoľného komerčného bytu kdekoľvek na svete. Neznie to v pohode? Týmto sa zavádza koncept inteligentného merania. Čo je to teda inteligentný merač? - Inteligentný merač je elektronické zariadenie s trendom od 15 rokov, ktoré zaznamenáva spotrebu elektriny a poskytuje informácie dodávateľovi elektriny o fakturácii ako iný bežný elektromer.
Paraskevakos získal americký patent na túto konkrétnu technológiu v roku 1974. V roku 1977 uviedol na trh spoločnosť Metretek, ktorá vyvinula a vyrobila prvý plne automatizovaný komerčne dostupný systém diaľkového odpočtu a správy záťaže bez pripojenia na internet. Ktoré krajiny majú inteligentné merače? - Zavádzanie je dokončené v Taliansku, Fínsku, Švédsku. Zavádzanie je plánované alebo prebieha v niektorých európskych krajinách. Okolo roku 2020 zavedie inteligentné merače 17 európskych krajín.
Čo vyžadujú inteligentné merače energie?
- Vysokorýchlostná, robustná bezdrôtová a káblová komunikácia.
- Registrácia spotreby elektriny v reálnom alebo blízkom čase a prípadne elektriny vyrobenej lokálne, napr. V prípade fotovoltaických článkov.
- Presné meranie prúdu a napätia prúdových transformátorov, bočníkov alebo iných snímačov.
- Zabezpečenie proti magnetickému a mechanickému poškodeniu
Popis
Pretože daný dizajn pracuje s hardvérom napájaným priamo zo zdroja striedavého prúdu; je lepšie, ak hardvér používajú odborníci, ktorí dostali príslušné technické školenie, ak ho chcete implementovať. Tento dizajn využíva prístroje Texas Instruments CC3200MOD a MSP430i2040 ako vývojovú platformu pre komunikáciu a elektrické meranie. Počnúc TI Design TIDM-3OUTSMTSTRP ako zdrojom nameraných údajov je pre Wi-Fi komunikáciu pridaná komunikačná doska navrhnutá pomocou CC3200MOD. Potom je možné načítať namerané údaje a relé je možné ovládať pomocou prehľadávača.
Schéma zapojenia
MSP430i2040 - 16-bitový zmiešaný signálny mikrokontrolér
MSP430i2040 sa v tomto prevedení používa ako metrologický procesor. Jeho štyri 24-bitové analógovo-digitálne prevodníky sigma-delta (ADC) umožňujú presné meranie energie a poskytujú čítanie napätia, prúdu, výkonu (aktívne, reaktívne, zdanlivé), účinníka a frekvencie troch striedavých zásuviek. MSP430i2040 vyžaduje iba niekoľko pasívnych externých komponentov na priame pripojenie k deliču napätia a skratu prúdu na meranie napätia a prúdu.
CC3200 - Simple Link Wi-Fi CC3200 Bezdrôtový modul MCU typu internet na čipu
Model CC3200MOD sa v tomto dizajne používa ako radič Wi-Fi, ktorý integruje procesor MCM ARM® Cortex ™ -M4 a umožňuje zákazníkom vyvinúť celú aplikáciu na jednom zariadení. Vďaka Wi-Fi na internete, internetu a robustným bezpečnostným protokolom nie sú pre rýchlejší vývoj potrebné žiadne predchádzajúce skúsenosti s Wi-Fi.
UCC28910, UCC28911 Vysokonapäťový spätný prepínač vysokého napätia
Regulácia výstupu konštantného napätia (CV) a konštantného prúdu (CC) bez optického väzbového člena, má tepelné vypnutie, ochranu spodného vedenia a prepätia na výstupe.
7-kanálové relé a budič indukčného zaťaženia ULN2003LV
Má 7-kanálové budiče vysokého prúdu a podporuje výstupné napätie až 8 V.
Návrh inteligentného merača
1. Meranie
Tento dizajn využíva ako metrologický procesor MSP430i2040. Ako platforma meracieho dielu sa používa TI Design TIDM-3OUTSMTSTRP. Hardvér a firmvér sú mierne upravené tak, aby zvyšovali riadenie relé pri prechode cez nulu.
2. Meranie prístupu k dátam
Tento dizajn využíva webový server HTTP na prenos údajov CC3200 z meracieho hardvéru MSP430i2040. Tento prenos umožňuje prístup k údajom o meraní pomocou webového prehliadača na ľubovoľnej platforme. Server HTTP počúva na sokete HTTP (predvolené je 80), potom spracuje požiadavku (HTTP GET alebo HTTP POST) načítaním súborov webovej stránky zo sériového blesku. Server potom zavolá obslužnú rutinu udalosti HTTP, aby mohla pracovať s obsahom premennej. Potom vytvorí odpoveď HTTP a odošle ju späť klientovi cez pripojenie Wi-Fi.
3. Zaobchádzanie s položkami dynamických údajov
Aby bolo možné čítať údaje o meraní pomocou súboru HTML s dynamickým obsahom, podporuje webový server HTTP množinu preddefinovaných tokenov, ktoré budú serverom za chodu nahradené dynamicky generovaným obsahom. Niektoré tokeny sú na serveri HTTP preddefinované ďalšími tokenmi, ktoré je možné definovať v používateľskej aplikácii.
Server HTTP vyhľadá na stránke HTML predponu „__SL_G_“. Ak server nájde predponu, skontroluje celý token. Akonáhle sa zhoduje so známym tokenom, nahradí token v HTML príslušnými údajmi (reťazcom), ktoré sa zhodujú s týmto tokenom. Ak token nie je v preddefinovanom zozname, server vygeneruje asynchrónnu udalosť get_token_value s názvom tokenu. Táto požiadavka nakoniec zavolá obslužnú rutinu udalosti HTTP v súbore kódu main.c. Obslužný program potom interpretuje token a na hodnotu tokenu odpovie hodnotou send_token_value. Webový server HTTP použije túto hodnotu tokenu a vráti ju klientovi. Na odoslanie údajov z klienta na server HTTP skontroluje server predponu „__SL_P_“.Potom server prejde zoznamom parametrov a skontroluje názov každej premennej, či sa zhoduje s jedným zo známych preddefinovaných tokenov. Ak sa názvy premenných zhodujú s preddefinovanými tokenmi, server tieto hodnoty spracuje. Ak webový server HTTP prijme požiadavku HTTP POST, ktorá obsahuje tokeny, ktoré sa nenachádzajú v preddefinovanom zozname, server vygeneruje pre hostiteľa asynchrónnu udalosť post_token_value, ktorá obsahuje nasledujúce informácie: názov akcie formulára, názov tokenu a hodnota tokenu. Hostiteľ potom môže spracovať požadované informácie.názov tokenu a hodnota tokenu. Hostiteľ potom môže spracovať požadované informácie.názov tokenu a hodnota tokenu. Hostiteľ potom môže spracovať požadované informácie.
4. Implementácia obsluhy udalostí
Na uľahčenie dynamických údajov je pre množinu údajov, ktoré sa majú načítať, definovaný používateľom definovaný token:
Prejdite dokumentom Texas Instruments Wi-Fi link for energy Monitoring document - http://www.ti.com/tool/TIDC-WIFI-METER-READING, kde nájdete podrobné vysvetlenie spracovania udalostí, hardvérového pripojenia a stiahnutia softvérových súborov nájdete v dokumente odkaz vyššie s názvom TIDC-WIFIMETER-READING. Softvérové súbory sa distribuujú pomocou samorozbaľovacieho spustiteľného súboru, ktorý sa predvolene inštaluje na softvér TIDCWIFI-METER-READING-SOFTWARE na plochu používateľa.
- Po pripojení hardvéru stiahnite firmvér na zodpovedajúci hardvér.
- Akonáhle je pripojenie hotové, dostanete sa k programovacej časti. Nastavte modul Wi-Fi do programovacieho režimu prepnutím prepínača SOP2 DIP na module Wi-Fi do polohy ON.
- Po načítaní firmvéru a jeho nastavení podľa popisu v odkaze ste pripravení na testovanie.
Vyskúšajte nastavenie
Ak chcete otestovať dizajn, nastavte hardvér s firmvérom. Potom na vstup AC predlžovacieho kábla priložte striedavé napätie. LED diódy na TIDM-3OUTSMTSTRP sa rozsvietia; LED na Wi-Fi by tiež mala blikať. Ak chcete začať testovať, použite smartphone, tablet alebo počítač s Wi-Fi. Vyhľadajte identifikátor SSID „mysimplelink-XXXXXX“ (kde „XXXXXX“ je šesťmiestne hexadecimálne číslo) a pripojte sa k nemu. Spustite prehliadač a zadajte adresu URL „mysimplelink.net“. Hlavná stránka sa zobrazí s názvom merača v ľavom hornom rohu (čo je „MSP430i2040 3 SOCKET POWER STRI“). Potom kliknite na „Čítanie“, aby ste videli podrobnosti.
O potenciálnych výhodách inteligentného merania nie je pochýb. Inteligentné merače sú nevyhnutné pre všetky subjekty na trhu:
- pre spoločnosti zaoberajúce sa meraním znížiť náklady na odpočet meračov;
- pre prevádzkovateľov sietí, ktorí chcú pripraviť svoju sieť na budúcnosť;
- pre dodávateľov energie, ktorí chcú zaviesť nové zákaznícke služby a znížiť náklady call centra;
- pre vlády, aby dosiahli ciele v oblasti úspory energie a efektívnosti a zlepšili procesy na voľnom trhu;
- pre koncových používateľov na zvýšenie energetického povedomia a zníženie spotreby energie a nákladov na energiu.
Zavedenie inteligentného merania je tiež logickým krokom vo svete, kde je všetka komunikácia digitalizovaná a štandardizovaná (internet, e-mail, SMS, chatovacie schránky atď.) A kde náklady na „digitálnu inteligenciu“ stále rýchlo klesajú. Podľa mnohých úradníkov nie sú účinky inteligentných meračov na zdravie nebezpečné. Aj keď výskum pokračuje, keďže ľudia na celom svete hlásia, že bezdrôtové pripojenie ovplyvňuje ich zdravie.
Zistili sme, že inteligentné merače sú veľmi presné a vďaka väčšej kontrole nad účtami za elektrinu ich máme.
O autorovi
Priyanka Umrani pracuje ako analógová dizajnérka v spoločnosti Texas Instruments v Indii