Zamislite kako bi bilo lijepo kad možete vidjeti potrošnju energije svoje kuće ili bilo kojeg komercijalnog stana koji sjedi bilo gdje u svijetu. Ne zvuči li cool? To uvodi koncept pametnog mjerenja. Pa, što je pametno brojilo? - Pametno brojilo je elektronički uređaj koji je u trendu od 15 godina i bilježi potrošnju električne energije i daje informacije dobavljaču električne energije za naplatu poput ostalih uobičajenih brojila električne energije.
Paraskevakos je dobio američki patent za ovu određenu tehnologiju 1974. godine. Pokrenuo je Metretek koji je razvio i proizveo prvi potpuno automatizirani, komercijalno dostupan sistem daljinskog očitavanja i upravljanja opterećenjem bez internetske veze 1977. Koje države imaju pametna brojila? - Uvođenje je dovršeno u Italiji, Finskoj, Švedskoj. U nekim europskim zemljama planirano je ili će se provoditi uvođenje. Otprilike 2020. godine 17 europskih zemalja uvest će pametne brojila.
Što zahtijevaju pametna brojila energije?
- Brze, robusne bežične i žične komunikacije.
- Registracija uporabe električne energije u stvarnom vremenu ili iz blizine, a možda i lokalno proizvedene električne energije, npr. U slučaju fotonaponskih ćelija.
- Precizno mjerenje struje i napona strujnih transformatora, šantova ili drugih senzora.
- Sigurnost protiv magnetskog i mehaničkog miješanja
Opis
Budući da zadani dizajn upravlja hardverom koji se napaja izravno iz izmjeničnog napajanja; bolje je da profesionalci koji su prošli odgovarajuću tehničku obuku upravljaju hardverom ako ga želite implementirati. Ovaj dizajn koristi Texas Instruments CC3200MOD i MSP430i2040 kao razvojnu platformu za komunikaciju, odnosno električno mjerenje. Polazeći od TI Design TIDM-3OUTSMTSTRP kao izvora podataka za mjerenje, za Wi-Fi komunikaciju dodana je komunikacijska ploča dizajnirana pomoću CC3200MOD. Podaci mjerenja mogu se zatim čitati, a relejem se može upravljati pomoću preglednika.
Kružni dijagram
MSP430i2040 - 16-bitni mikrokontroler s mješovitim signalom
MSP430i2040 koristi se u ovom dizajnu kao mjeriteljski procesor. Njegova četiri 24-bitna sigma-delta analogno-digitalna pretvarača (ADC) omogućuju precizna mjerenja energije, pružajući očitavanje napona, struje, snage (aktivne, reaktivne, prividne), faktora snage i frekvencije triju izmjeničnih utičnica. MSP430i2040 zahtijeva samo nekoliko pasivnih vanjskih komponenata koje se izravno povezuju s razdjelnikom napona i strujnim razvodnikom za mjerenje napona i struje.
CC3200 - bežični MCU modul Internet-on-a-Chip s jednostavnom vezom Wi-Fi CC3200
CC3200MOD koristi se u ovom dizajnu kao Wi-Fi kontroler koji integrira ARM® Cortex ™ -M4 MCU, omogućavajući kupcima da razviju cijelu aplikaciju s jednim uređajem. Uz Wi-Fi, Internet i robusne sigurnosne protokole na čipu nije potrebno prethodno Wi-Fi iskustvo za brži razvoj.
UCC28910, UCC28911 Visokonaponski povratni prekidač
Regulacija izlaza konstantnog napona (CV) i konstantne struje (CC) bez optičke spojnice, ima toplinsko isključivanje, zaštitu od niskog napona i prenapona.
ULN2003LV 7-kanalni relej i pogon indukcijskog sudopera
Ima 7-kanalne pokretače sudopera za jaku struju i podržava izlazni napon do 8 V.
Dizajn pametnog brojača
1. Mjerenje
Ovaj dizajn koristi MSP430i2040 kao mjeriteljski procesor. TI Design TIDM-3OUTSMTSTRP koristi se kao platforma mjernog dijela. Hardver i firmware su malo modificirani kako bi dodali kontrolu releja u smjeru nule.
2. Mjerenje pristupa podacima
Ovaj dizajn koristi HTTP web poslužitelj na CC3200 podacima za prijenos s mjernog hardvera MSP430i2040. Ovaj prijenos omogućuje pristup mjernim podacima putem web preglednika na bilo kojoj platformi. HTTP poslužitelj preslušava na HTTP utičnici (zadano na 80), a zatim obrađuje zahtjev (HTTP GET ili HTTP POST) dohvaćajući datoteke web stranica iz serijskog blica. Poslužitelj zatim poziva HTTP-ov rukovatelj događajima da radi na promjenjivom sadržaju. Zatim sastavlja HTTP odgovor i šalje natrag klijentu putem Wi-Fi veze.
3. Rukovanje dinamičkim podacima
Da bi omogućio čitanje podataka mjerenja pomoću HTML datoteke s dinamičkim sadržajem, HTTP web poslužitelj podržava skup unaprijed definiranih tokena, koje će poslužitelj u hodu zamijeniti dinamički generiranim sadržajem. Neki su tokeni unaprijed definirani na HTTP poslužitelju s dodatnim tokenima koji se mogu definirati u korisničkoj aplikaciji.
HTTP poslužitelj skenira HTML stranicu u potrazi za prefiksom "__SL_G_". Ako poslužitelj pronađe prefiks, provjerava kompletan token. Jednom kada se podudara s poznatim tokenom, zamjenjuje token u HTML-u odgovarajućim podacima (nizom) koji odgovaraju tom tokenu. Ako se token ne nalazi na unaprijed definiranom popisu, poslužitelj generira asinkroni događaj get_token_value s imenom tokena. Ovaj zahtjev na kraju poziva obrađivač HTTP događaja u datoteci koda main.c. Zatim rukovatelj interpretira token i na vrijednost tokena odgovara send_token_value. HTTP web poslužitelj koristi ovu vrijednost tokena i vraća je klijentu. Za slanje podataka s klijenta na HTTP poslužitelj, poslužitelj će provjeriti postoji li prefiks "__SL_P_".Tada poslužitelj prelazi preko popisa parametara i provjerava svako ime varijable kako bi utvrdio podudara li se s jednim od poznatih predefiniranih tokena. Ako se imena varijabli podudaraju s unaprijed definiranim tokenima, poslužitelj obrađuje vrijednosti. Ako HTTP web poslužitelj primi HTTP POST zahtjev koji sadrži tokene koji nisu na unaprijed definiranom popisu, poslužitelj generira asinhroni događaj post_token_value hostu, koji sadrži sljedeće informacije: naziv radnje obrasca, naziv tokena i vrijednost tokena. Domaćin tada može obraditi potrebne podatke.ime tokena i vrijednost tokena. Domaćin tada može obraditi potrebne podatke.ime tokena i vrijednost tokena. Domaćin tada može obraditi potrebne podatke.
4. Implementacija HTTP rukovatelja događaja
Da bi se olakšali dinamički podaci, korisnički definirani token definiran je za skup podataka koji se dohvaćaju:
Prođite kroz Texas Instruments Wi-Fi vezu za dokument praćenja energije - http://www.ti.com/tool/TIDC-WIFI-METER-READING za detaljno objašnjenje rukovanja događajima, hardverske veze i za preuzimanje softverskih datoteka, pogledajte gornja veza s nazivom TIDC-WIFIMETER-READING. Softverske datoteke distribuiraju se pomoću samoraspakirajuće izvršne datoteke koja se prema zadanim postavkama instalira na TIDCWIFI-METER-READING-SOFTWARE na korisničkoj radnoj površini.
- Nakon povezivanja hardvera preuzmite firmware na odgovarajući hardver.
- Nakon što je veza završena, doći ćete do programskog dijela. Postavite Wi-Fi modul u mod programiranja prebacivanjem SOP2 DIP prekidača na Wi-Fi modulu u položaj ON.
- Nakon učitavanja firmvera i postavljanja kako je opisano u poveznici, spremni ste za testiranje.
Postavljanje testa
Da biste testirali dizajn, postavite hardver učitan s firmwareom. Zatim primijenite izmjenični napon na izmjenični ulaz razvodne trake. LED diode na TIDM-3OUTSMTSTRP će svijetliti; trebala bi treptati i LED na Wi-Fi mreži. Da biste započeli testiranje, upotrijebite pametni telefon, tablet ili računalo s Wi-Fi mrežom. Potražite SSID "mysimplelink-XXXXXX" (gdje je "XXXXXX" šesteroznamenkasti heksadecimalni broj) i povežite se s njim. Pokrenite preglednik i upišite URL "mysimplelink.net". Glavna stranica bit će prikazana s imenom mjerača u gornjem lijevom kutu (što je "MSP430i2040 3 SOCKET POWER STRI"). Zatim kliknite "Čitanje" da biste vidjeli detalje.
Nema sumnje u potencijalne koristi pametnog mjerenja. Pametna brojila neophodna su za sve tržišne stranke:
- za mjerne tvrtke da smanje troškove očitavanja brojila;
- za mrežne operatore koji žele pripremiti svoju mrežu za budućnost;
- za dobavljače energije koji žele uvesti nove usluge koje su napravili kupci i smanjiti troškove call centra;
- za vlade da postignu ciljeve uštede energije i učinkovitosti i poboljšaju procese slobodnog tržišta;
- za krajnje korisnike da povećaju svijest o energiji i smanje potrošnju energije i troškove energije.
Uvođenje pametnog mjerenja čini se također logičnim korakom u svijetu u kojem se sva komunikacija digitalizira i standardizira (Internet, e-pošta, SMS, chat boksevi itd.) I gdje se troškovi 'digitalne inteligencije' i dalje brzo smanjuju. Učinak pametnih brojila na zdravlje nije opasan prema mnogim dužnosnicima. Iako se istraživanje nastavlja jer ljudi širom svijeta prijavljuju da bežična veza utječe na njihovo zdravlje.
Smatra se da su pametna brojila vrlo precizna i dobivanje veće kontrole nad računima za električnu energiju nas tjera da ih imamo.
o autoru
Priyanka Umrani radi kao inženjerka za dizajn analognih izgleda u Texas Instrumentsu, Indija