Das Prinzip der Arbeitsweise des elektronischen Zählers

Um die elektrische Energie über einen bestimmten Zeitraum verbrauchten berechnen, ist es notwendig , in der Zeit , die Momentanwerte der Wirkleistung zu integrieren. Für einen sinusförmigen Ausgangssignalspannung zu dem Produkt aus dem Strom in dem Netzwerk zu einem gegebenen Zeitpunkt gleich ist . Nach diesem Prinzip arbeitet jeden Meter von elektrischer Energie. Fig. 1 ist ein Blockdiagramm des elektromechanischen Zählers.

Das Blockschaltbild des elektromechanischen Strommesser

Fig. 1. Blockdiagramm des elektromechanischen Zähler Strom

Umsetzung des digitalen Zählers der elektrischen Energie (Fig. 2) erfordert spezialisierte IC fähig Multiplikationssignale zu erzeugen und bereitzustellen , die sich ergebende Wert in einer bequemen Form für den Mikrocontroller. Zum Beispiel kann der aktive Leistungswandler - einer Pulswiederholungsfrequenz. Insgesamt kam Impulse gezählt Mikrocontroller , den Energieverbrauch direkt proportional ist.

Das Blockschaltbild eines digitalen Zählers elektrischer Energie

Fig. 2. Blockschaltbild des digitalen Zählers von elektrischer Energie

Nicht weniger wichtige Rolle , die verschiedenen Service - Funktionen wie Remote - Zugriff auf das Gerät, um Informationen über die gespeicherte Energie und vielen anderen gespielt. Verfügbarkeit von Digitalanzeige, gesteuert durch den Mikrocontroller, die Software ermöglicht es Ihnen , verschiedene Arten der Anzeige von Informationen, zum Beispiel zu setzen, zeigen Informationen über die Energie für jeden Monat verbraucht, mit unterschiedlichen Geschwindigkeiten und so weiter.

Für einige Nicht-Standard - Funktionen, beispielsweise Anpassungsschichten werden zusätzliche ICs eingesetzt. Wer begann spezialisierte integrierte Schaltungen zu produzieren - Strom Frequenzumrichter - und spezialisierte Mikrocontroller , die solche Wandler auf dem Chip enthalten. Aber oft sind sie zu teuer für den Einsatz in kommunalen Induktionszähler. Deshalb entwickeln viele internationale Hersteller von Mikrocontrollern spezialisierten Chips für diese Anwendung entwickelt.

Lassen Sie uns auf die Analyse der Konstruktion der einfachsten Version des digitalen Messgerät auf höchstens einen billigen bewegen (weniger als einem US - Dollar) 8-Bit - Mikrocontroller von Motorola. In der vorliegenden Entscheidung sind alle mindestens erforderlichen Funktionen implementiert. Es basiert auf der Verwendung von preiswerten Leistungswandler ICs KR1095PP1 Pulsfrequenz und einem 8-Bit - Mikrocontroller MC68HC05KJ1 (Fig. 3). Mit dieser Struktur wird der Mikrokontroller benötigt , um die Anzahl der Impulse zu fassen die Informationen angezeigt werden und führen deren Schutz in einer Vielzahl von Notfallbedingungen. Sie gilt als die Zähler ist eigentlich eine digitale Funktions analog der bestehenden mechanischen zu einer weiteren Verbesserung ausgestattet Meter.

Die Hauptkomponenten der einfachsten digitalen Stromzähler

Fig. 3. Die Hauptkomponenten der einfachsten digitalen Stromzähler

Signale , die proportional zu der Spannung und dem Strom in dem Netzwerk, von dem Sensor entfernt , und an den Eingang des Wechselrichters. IP - Konverter multipliziert die Eingangssignale sofort den Stromverbrauch zu geben. Dieses Signal wird an den Mikrocontroller Eingang gesendet wird , es in Wh und da die Anhäufung von Signalen transformiert, die Zählerstände zu verändern. Häufige Unterbrechungen der Versorgungsspannung führt zu der Notwendigkeit EEPROM zu verwenden , um die Zählerstände zu speichern. Da die Stromausfälle die typische Notsituation sind, einen solchen Schutz ist notwendig , in jedem digitalen Zähler.

Der Algorithmus des Programms (Fig. 4) für die einfachste Version dieses Zählers ist recht einfach. Bei Leistungs Mikrocontrollers in Übereinstimmung mit dem Programm aus dem EEPROM den zuletzt gespeicherten Wert und gibt Lese konfiguriert zur Anzeige. Dann wird die Steuerung geht in den puls Zählmodus vom Sender IC empfangen werden , und die Akkumulation jedes Wh, erhöht den Zählerstand.

Der Algorithmus des Zählers Programm

Fig. 4. Der Algorithmus des Programms

Wenn Sie mit dem EEPROM - Wert gespeicherte Energie Schreiben kann zum Zeitpunkt des Stromausfalls verloren. Aus diesen Gründen der Energieakkumulationswert bei einer bestimmten Anzahl von Änderungen in der Zählerstand in dem EEPROM zyklisch nacheinander aufgezeichnet sind , die vorbestimmte Programm, von der gewünschten Genauigkeit abhängig. Dies verhindert einen Datenverlust an gespeicherter Energie. Wenn die Spannung Mikrocontroller analysiert alle Werte im EEPROM und wählt diese. Für einen minimalen Verlust genug , um den Wert in Schritten von 100 Wh aufzuzeichnen. Dieser Wert kann in einem Programm geändert werden.

Antriebsdigitalcomputer ist in Fig. 5. Stecker X1 verbindet die Versorgungsspannung von 220 V und der Last. Mit den Strom- und Spannungssignale werden an den Wandler - Chip eingespeist KR1095PP1 optisch isolierte Frequenzausgang. Die Basis des Zählers ist ein Mikrocontroller MC68HC05KJ1 Firma Motorola, hergestellt in einem 16-Pin - Gehäuse (DIP oder SOIC) und hat 1,2 Kbyte ROM und 64 Byte RAM. Für die Speicherung der kumulierten Menge von Stromausfällen auf Ernährung EEPROM 24S00 kleines Volumen (16 Byte) von Microchip. Da die Anzeige verwendet 8-stelligen 7-Segment - LCD, von jeder Low-Cost - Controller in Kommunikation mit dem zentralen Mikrocontroller für SPI - Protokoll oder I 2C gesteuert, und an den Anschluss X2 verbunden ist .

Die Implementierung des Algorithmus benötigt weniger als 1 KB des Speichers und weniger als die Hälfte MC68HC05KJ1 Mikrocontroller I / O - Ports. Seine Kapazität reicht aus, um einige Service - Funktionen, wie die Vereinigung der Zähler über die RS-485 - Schnittstelle zum Netzwerk hinzuzufügen. Diese Funktion wird Informationen über die gespeicherte Energie in der Servicezentrale und aus Strom im Falle der Nichtzahlung bieten. Net dieser Zähler kann mit einem mehrstöckigen Wohnhaus ausgestattet werden. Alle Angaben auf dem Netz wird in der Zentrale empfangen werden.

Einige Interesse ist eine Familie von 8-Bit - Mikrocontroller mit On-Chip - Flash-Speicher. Denn es kann direkt auf die bestückte Platine programmiert werden , gibt Schutz - Code und die Möglichkeit , die Software ohne Installation zu aktualisieren.

Digital-Computer-Digital-Stromzähler

Fig. 5. Ein digitaler Computer digitale Stromzähler

Noch interessanter Version des Stromzählers ohne externen EEPROM und teure externe nichtflüchtige RAM. Darin Sie in einem Notfall können Erkenntnisse und geschützte Informationen im internen Flash-Speicher des Mikrocontrollers zu erfassen. Es sorgt auch für die Vertraulichkeit der Informationen, die mit einem externen Kristall getan werden kann, ist nicht vor unbefugtem Zugriff geschützt. Solche Stromzähler von beliebiger Komplexität können auf dem Chip befindet sich mit Mikrocontrollern Firma Motorola HC08 Familie mit FLASH-Speicher implementiert werden.

Der Übergang zum digitalen automatischen System der Rechnungslegung und die Kontrolle über Elektrizität - eine Frage der Zeit. Vorteile solcher Systeme sind evident. Ihr Preis wird ständig fallen. Und selbst die einfachsten Mikrocontroller solche digitalen Leistungsmesser hat offensichtliche Vorteile: Zuverlässigkeit durch völlige Fehlen von Reibelementen; Kompaktheit; die Möglichkeit der Errichtung der Schale berücksichtigt das Innere der modernen Wohngebäuden nehmen; erhöhen Kalibrierungsperiode mehrmals; Wartbarkeit und eine einfache Wartung und espluatatsii. Mit wenig zusätzlicher Hardware und Softwareaufwand, auch eine einfache digitale Zähler kann eine Anzahl von Servicefunktionen, die in jedem mechanischen abwesend sind, beispielsweise die Implementierung von Mehrraten - Zahlung für die verbrauchte Energie und die Fähigkeit , Abrechnungs- und Steuerstromverbrauch zu automatisieren.