Představte si, jaké by to bylo hezké, kdybyste viděli spotřebu energie vašeho domu nebo jakéhokoli komerčního bytu, který sedí kdekoli na světě. Nezní to skvěle? Tím se zavádí koncept inteligentního měření. Co je tedy inteligentní měřič? - Inteligentní měřič je elektronické zařízení s trendem od 15 let, které zaznamenává spotřebu elektřiny a poskytuje informace dodavateli elektřiny pro fakturaci jako ostatní běžné elektroměry.
Paraskevakos získal americký patent na tuto konkrétní technologii v roce 1974. V roce 1977 uvedl na trh společnost Metretek, která vyvinula a vyrobila první plně automatizovaný, komerčně dostupný systém vzdáleného odečítání a správy zatížení bez připojení k internetu. - Zavádění je dokončeno v Itálii, Finsku, Švédsku. Zavádění je plánováno nebo probíhá v některých evropských zemích. Kolem roku 2020 zavede inteligentní měřiče 17 evropských zemí.
Co vyžadují inteligentní měřiče energie?
- Vysokorychlostní, robustní bezdrátová a kabelová komunikace.
- Registrace využití elektřiny v reálném čase nebo v blízké době a případně elektřiny vyrobené lokálně, např. V případě fotovoltaických článků.
- Přesné měření proudu a napětí transformátorů proudu, bočníků nebo jiných senzorů.
- Zabezpečení proti magnetické a mechanické manipulaci
Popis
Vzhledem k tomu, že daný design pracuje s hardwarem napájeným přímo ze zdroje střídavého proudu; je lepší, pokud by hardware měli provozovat odborníci, kteří prošli příslušným technickým školením. Tento design využívá Texas Instruments CC3200MOD a MSP430i2040 jako vývojovou platformu pro komunikaci a elektrické měření. Počínaje zdrojem měřených dat TI Design TIDM-3OUTSMTSTRP je pro komunikaci Wi-Fi přidána komunikační deska navržená pomocí CC3200MOD. Data měření lze poté načíst a relé lze ovládat pomocí prohlížeče.
Kruhový diagram
MSP430i2040 - 16bitový mikrokontrolér se smíšeným signálem
MSP430i2040 se v tomto provedení používá jako metrologický procesor. Jeho čtyři 24bitové analogově-digitální převodníky sigma-delta (ADC) umožňují přesné měření energie a umožňují čtení napětí, proudu, výkonu (aktivní, reaktivní, zdánlivé), účiníku a frekvence tří AC zásuvek. MSP430i2040 vyžaduje pouze několik pasivních externích komponent pro přímé připojení k děliči napětí a zkratu proudu pro měření napětí a proudu.
CC3200 - Simple Link Wi-Fi CC3200 Internet-on-a-Chip bezdrátový modul MCU
CC3200MOD se v tomto designu používá jako řadič Wi-Fi, který integruje MCU ARM® Cortex ™ -M4 a umožňuje zákazníkům vyvíjet celou aplikaci s jediným zařízením. Díky Wi-Fi, internetu a robustním bezpečnostním protokolům na čipu není pro rychlejší vývoj vyžadována žádná předchozí zkušenost s Wi-Fi.
Přepínač vysokého napětí UCC28910, UCC28911
Regulace výstupu konstantního napětí (CV) a konstantního proudu (CC) bez optického vazebního členu, má tepelné vypnutí, ochranu proti nízkému vedení a přepětí na výstupu.
7kanálové relé ULN2003LV a indukční budič zátěže
Má 7kanálové budiče s vysokým proudem a podporuje výstupní napětí až 8 V.
Návrh inteligentního měřiče
1. Měření
Tento design používá jako metrologický procesor MSP430i2040. Jako platforma měřicí části se používá TI Design TIDM-3OUTSMTSTRP. Hardware a firmware jsou mírně upraveny tak, aby přidávaly ovládání relé při přechodu na nulu.
2. Měření přístupu k datům
Tento design využívá webový server HTTP na přenos dat CC3200 z měřicího hardwaru MSP430i2040. Tento přenos umožňuje přístup k datům měření pomocí webového prohlížeče na jakékoli platformě. Server HTTP naslouchá na soketu HTTP (výchozí hodnota je 80) a poté zpracovává požadavek (HTTP GET nebo HTTP POST) načtením souborů webové stránky ze sériového blesku. Server poté zavolá obslužnou rutinu události HTTP, aby fungovala s obsahem proměnné. Poté vytvoří odpověď HTTP a odešle zpět klientovi přes odkaz Wi-Fi.
3. Zacházení s dynamickými datovými položkami
Aby bylo možné číst data měření pomocí souboru HTML s dynamickým obsahem, podporuje webový server HTTP sadu předdefinovaných tokenů, které budou serverem za běhu nahrazeny dynamicky generovaným obsahem. Některé tokeny jsou na serveru HTTP předdefinovány dalšími tokeny, které lze definovat v uživatelské aplikaci.
Server HTTP vyhledá na stránce HTML předponu „__SL_G_“. Pokud server najde předponu, zkontroluje celý token. Jakmile se shoduje se známým tokenem, nahradí token v HTML příslušnými daty (řetězci), které odpovídají tomuto tokenu. Pokud token není v předdefinovaném seznamu, server vygeneruje asynchronní událost get_token_value s názvem tokenu. Tento požadavek nakonec volá obslužnou rutinu události HTTP v souboru kódu main.c. Obslužná rutina poté interpretuje token a reaguje na hodnotu tokenu pomocí send_token_value. Webový server HTTP používá tuto hodnotu tokenu a vrací ji klientovi. Chcete-li odeslat data z klienta na server HTTP, server zkontroluje předponu „__SL_P_“.Poté server projde seznam parametrů a zkontroluje název každé proměnné, zda odpovídá jednomu ze známých předdefinovaných tokenů. Pokud se názvy proměnných shodují s předdefinovanými tokeny, server tyto hodnoty zpracuje. Pokud webový server HTTP obdrží požadavek HTTP POST, který obsahuje tokeny, které nejsou v předdefinovaném seznamu, server vygeneruje pro hostitele asynchronní událost post_token_value, která obsahuje následující informace: název akce formuláře, název tokenu a hodnota tokenu. Hostitel pak může zpracovat požadované informace.název tokenu a hodnota tokenu. Hostitel pak může zpracovat požadované informace.název tokenu a hodnota tokenu. Hostitel pak může zpracovat požadované informace.
4. Implementace HTTP Event Handler
Pro usnadnění dynamických dat je definován uživatelsky definovaný token pro sadu dat, která se mají načíst:
Projděte dokument Texas Instruments Wi-Fi link for energy Monitoring document - http://www.ti.com/tool/TIDC-WIFI-METER-READING, kde najdete podrobné vysvětlení zpracování událostí, připojení hardwaru a stažení softwarových souborů, viz výše uvedený odkaz s názvem TIDC-WIFIMETER-READING. Softwarové soubory jsou distribuovány pomocí samorozbalovacího spustitelného souboru, který se standardně instaluje na TIDCWIFI-METER-READING-SOFTWARE na plochu uživatele.
- Po připojení hardwaru stáhněte firmware na odpovídající hardware.
- Jakmile je připojení hotové, dostanete se k programovací části. Nastavte modul Wi-Fi do programovacího režimu přepnutím přepínače SOP2 DIP na modulu Wi-Fi do polohy ON.
- Po načtení firmwaru a jeho nastavení, jak je popsáno v odkazu, jste připraveni otestovat.
Vyzkoušejte nastavení
Chcete-li otestovat design, nastavte hardware načtený s firmwarem. Poté přiveďte střídavé napětí na AC vstup prodlužovacího kabelu. LED diody na TIDM-3OUTSMTSTRP se rozsvítí; LED na Wi-Fi by také měla blikat. Chcete-li zahájit testování, použijte chytrý telefon, tablet nebo počítač s Wi-Fi. Vyhledejte SSID „mysimplelink-XXXXXX“ (kde „XXXXXX“ je šestimístné šestnáctkové číslo) a připojte se k němu. Spusťte prohlížeč a zadejte adresu URL „mysimplelink.net“. Hlavní stránka se zobrazí s názvem měřiče v levém horním rohu (což je „MSP430i2040 3 SOCKET POWER STRI“). Podrobnosti zobrazíte kliknutím na „Čtení“.
O potenciálních výhodách inteligentního měření není pochyb. Inteligentní měřiče jsou nepostradatelné pro všechny účastníky trhu:
- pro společnosti zabývající se měřením snížit náklady na odečty měřidel;
- pro provozovatele distribuční soustavy, kteří chtějí připravit svou síť na budoucnost;
- pro dodavatele energie, kteří chtějí zavést nové služby vytvořené zákazníkem a snížit náklady call centra;
- aby vlády dosáhly cílů v oblasti úspory energie a účinnosti a zlepšily procesy na volném trhu;
- pro koncové uživatele ke zvýšení povědomí o energii a snížení spotřeby energie a nákladů na energii.
Zavedení inteligentního měření se také jeví jako logický krok ve světě, kde je veškerá komunikace digitalizována a standardizována (internet, e-mail, SMS, chatovací boxy atd.) A kde náklady na „digitální inteligenci“ stále rychle klesají. Účinky inteligentních měřičů na zdraví nejsou podle mnoha úředníků nebezpečné. Ačkoli výzkum probíhá, protože lidé z celého světa hlásí, že bezdrátové připojení ovlivňuje jejich zdraví.
Inteligentní měřiče jsou shledány velmi přesnými a díky větší kontrole nad účty za elektřinu je máme mít.
o autorovi
Priyanka Umrani pracuje jako Analog Layout Design Engineer ve společnosti Texas Instruments, Indie