Tänk dig hur trevligt det skulle vara om du kan se energiförbrukningen i ditt hus eller någon kommersiell lägenhet som sitter var som helst i världen. Låter det inte coolt? Det introducerar konceptet Smart Metering. Så vad är smart mätare? - En smart mätare är en elektronisk enhet som trenderar från 15 år som registrerar elförbrukningen och ger information till elleverantören för fakturering som andra normala elmätare.
Paraskevakos tilldelades ett amerikanskt patent för denna speciella teknik år 1974. Han lanserade Metretek som utvecklade och producerade det första helautomatiserade, kommersiellt tillgängliga fjärrmätaravläsnings- och lasthanteringssystemet utan internetanslutning 1977. Vilka länder har smarta mätare? - Utrullningen är klar i Italien, Finland, Sverige. Utbyggnad planeras eller genomgår n vissa europeiska länder. Runt 2020 kommer 17 europeiska länder att ha rullat ut smarta mätare.
Vad kräver smarta energimätare?
- Snabb, robust trådlös och trådbunden kommunikation.
- Realtids- eller närtidsregistrering av elanvändning och eventuellt genererad elektricitet lokalt, t.ex. vid solceller.
- Noggrann ström- och spänningsmätning av strömtransformatorer, shuntar eller andra sensorer.
- Säkerhet mot magnetisk och mekanisk manipulering
Beskrivning
Eftersom den givna konstruktionen driver hårdvaran direkt från växelströmförsörjningen; det är bättre om yrkesverksamma som fått lämplig teknisk utbildning bör använda hårdvaran om du vill implementera. Denna design använder Texas Instruments CC3200MOD och MSP430i2040 som utvecklingsplattform för kommunikation respektive elektrisk mätning. Med utgångspunkt från TI Design TIDM-3OUTSMTSTRP som mätdatakälla, läggs ett kommunikationskort utformat med CC3200MOD till för Wi-Fi-kommunikation. Mätdata kan sedan läsas och reläet kan styras med hjälp av en webbläsare.
Kretsschema
MSP430i2040 - 16-bitars mikrocontroller för blandad signal
MSP430i2040 används i denna design som metrologiprocessor. Dess fyra 24-bitars sigma-delta analoga till digitala omvandlare (ADC) möjliggör exakta energimätningar, vilket ger läsning av spänning, ström, effekt (aktiv, reaktiv, uppenbar), effektfaktor och frekvens av tre växeluttag. MSP430i2040 kräver endast några få passiva externa komponenter för att ansluta direkt till spänningsdelaren och ström shunt för spännings- och strömmätningar.
CC3200 - Enkel länk Wi-Fi CC3200 Internet-on-a-Chip Wireless MCU-modul
CC3200MOD används i denna design som Wi-Fi-styrenhet som integrerar en ARM® Cortex ™ -M4 MCU, så att kunderna kan utveckla en hel applikation med en enda enhet. Med Wi-Fi, Internet och robusta säkerhetsprotokoll på chip krävs ingen tidigare Wi-Fi-upplevelse för snabbare utveckling.
UCC28910, UCC28911 högspänning Flyback Switcher
Konstant spänning (CV) och konstantström (CC) utgångsreglering utan optisk kopplare, har termisk avstängning, låg linje och överspänningsskydd.
ULN2003LV 7-kanalsrelä och induktiv lastdiskdrivrutin
Den har 7-kanals diskdrivrutiner med hög ström och stöder upp till 8 V utdragsspänning.
Design av Smart Meter
1. Mätning
Denna design använder MSP430i2040 som metrologiprocessor. TI Design TIDM-3OUTSMTSTRP används som plattform för mätdelen. Hårdvaran och firmware är något modifierade för att lägga till relästyrning avstängd till nollkorsning.
2. Åtkomst till mätdata
Denna design använder HTTP-webbservern på CC3200-överföringsdata från MSP430i2040-mätmaskinvaran. Denna överföring möjliggör åtkomst till mätdata med en webbläsare på vilken plattform som helst. HTTP-servern lyssnar på HTTP-uttaget (standard till 80) och hanterar sedan begäran (HTTP GET eller HTTP POST) genom att hämta webbsidefilerna från den seriella blixten. Servern ringer sedan till en HTTP-händelsehanterare för att hantera det variabla innehållet. Den komponerar sedan ett HTTP-svar och skickar tillbaka till klienten via Wi-Fi-länken.
3.Hantering av dynamiska dataposter
För att möjliggöra att mätdata kan läsas med en HTML-fil med dynamiskt innehåll stöder HTTP-webbservern en uppsättning fördefinierade token som ersätts direkt av servern med dynamiskt genererat innehåll. Vissa tokens är fördefinierade i HTTP-servern med ytterligare tokens som kan definieras i användarprogrammet.
HTTP-servern skannar HTML-sidan efter prefixet "__SL_G_". Om servern hittar ett prefix kontrollerar den hela token. När den matchar en känd token ersätter den token i HTML-filen med lämplig data (sträng) som matchar den token. Om token inte finns i den fördefinierade listan genererar servern en asynkron händelse get_token_value med tokennamnet. Denna begäran anropar så småningom till HTTP-händelsehanteraren i main.c-kodfilen. Hanteraren tolkar sedan token och svarar på tokenvärdet med en send_token_value. HTTP-webbservern använder detta tokenvärde och returnerar det till klienten. För att skicka data från klienten till HTTP-servern kommer servern att söka efter prefixet "__SL_P_".Sedan går servern över parametrarna och kontrollerar varje variabelnamn för att se om den matchar ett av de kända fördefinierade tokens. Om variabelnamnen matchar de fördefinierade tokens, bearbetar servern värdena. Om HTTP-webbservern tar emot en HTTP POST-begäran som innehåller tokens som inte finns i den fördefinierade listan genererar servern en post_token_value asynkron händelse till värden, som innehåller följande information: formuläråtgärdsnamn, tokennamn och tokenvärde. Värden kan sedan bearbeta den information som krävs.token namn och token värde. Värden kan sedan bearbeta den information som krävs.token namn och token värde. Värden kan sedan bearbeta den information som krävs.
4. Implementering av HTTP Event Handler
För att underlätta dynamisk data definieras den användardefinierade token för den uppsättning data som ska hämtas:
Gå igenom Texas-instrumentets Wi-Fi-länk för energiovervakningsdokument- http://www.ti.com/tool/TIDC-WIFI-METER-READING för detaljerad förklaring av händelsehantering, hårdvaruanslutning och för att ladda ner programvarufilerna, se länk ovan med namnet TIDC-WIFIMETER-LÄSNING. Programvarufilerna distribueras med en självutdragande körbar fil, som standard installeras på TIDCWIFI-METER-READING-SOFTWARE på användarens skrivbord.
- När hårdvaran är ansluten, ladda ner firmware till motsvarande maskinvara.
- När anslutningen är klar når du programmeringsdelen. Ställ in Wi-Fi-modulen i programmeringsläge genom att sätta SOP2 DIP-omkopplaren på Wi-Fi-modulen i läge ON.
- När du har laddat firmware och ställt in den enligt beskrivningen i länken är du redo att testa.
Testuppsättning
För att testa designen ställer du in hårdvaran som laddas med firmware. Anslut sedan växelspänningen till nätuttagets nätingång. Lysdioderna på TIDM-3OUTSMTSTRP tänds; lysdioden på Wi-Fi bör också blinka. För att börja testa, använd en smartphone, surfplatta eller PC med Wi-Fi. Leta efter SSID "mysimplelink-XXXXXX" (där "XXXXXX" är ett sexsiffrigt hexadecimalt tal) och anslut till det. Starta en webbläsare och skriv in webbadressen "mysimplelink.net". Huvudsidan visas med mätarens namn i det övre vänstra hörnet (vilket är "MSP430i2040 3 SOCKET POWER STRI"). Klicka sedan på "Läsning" för att se detaljerna.
Det råder ingen tvekan om de potentiella fördelarna med smart mätning. Smarta mätare är oumbärliga för alla marknadspartier:
- för mätföretag att sänka mätaravläsningskostnaderna;
- för nätoperatörer som vill förbereda sitt nät för framtiden;
- för energileverantörer som vill introducera nya, kundtillverkade tjänster och minska kostnaderna för callcenter;
- för regeringar att nå energibesparings- och effektivitetsmål och att förbättra freemarket-processer;
- för slutanvändare att öka energimedvetenheten och minska energianvändningen och energikostnaden.
Introduktion av smart mätning verkar också vara ett logiskt steg i en värld där all kommunikation är digitaliserad och standardiserad (Internet, e-post, SMS, chattrutor etc.) och där kostnaden för "digital intelligens" fortfarande sjunker snabbt. Effekterna av smarta mätare på hälsan är enligt många tjänstemän inte farliga. Även om forskningen pågår eftersom människor rapporterar trådlöst runt om i världen påverkar deras hälsa.
Smarta mätare visar sig vara mycket exakta och att få mer kontroll över elräkningarna gör att vi har en.
Om författaren
Priyanka Umrani arbetar som Analog Layout Design Engineer med Texas Instruments, Indien