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§ 13 Wirkungsweise von elektronischen Zählern.


Implementierung eines digitalen elektrischen Leistungsmesser (Fig. 2) erfordert spezielle ICs, der fähig Multiplikationssignale zu erzeugen und bereitzustellen , die sich ergebende Wert in einer bequemen Form für den Mikrocontroller. Zum Beispiel kann der aktive Leistungswandler - eine Pulswiederholfrequenz. Insgesamt kamen Impulse durch den Mikrocontroller gezählt, direkt an der Stromverbrauch proportional ist.

Fig. 2. Blockschaltbild eines digitalen elektrischen Leistungsmesser

Nicht weniger wichtige Rolle , die verschiedenen Servicefunktionen, wie zum Beispiel Remote - Zugriff auf das Messgerät, um die Informationen über die gespeicherte Energie und viele anderen gespielt. Das Vorhandensein einer digitalen Anzeige, durch Mikrocontroller gesteuert, ermöglicht die Software Ihnen verschiedene Arten der Anzeige von Informationen, zum Beispiel zu setzen, auf der Energie für jeden Monat, mit unterschiedlichen Geschwindigkeiten und so weiter verbraucht Informationen angezeigt werden soll .

Um einige Nicht-Standard - Funktionen, wie zum Beispiel der Koordination der Ebenen, zusätzliche ICs ausführen verwendet. Wer begann spezialisierte Schaltungen zu produzieren - Leistungswandler in der Frequenz - und spezielle Mikrocontroller , die solche Wandler auf dem Chip enthalten. Aber oft sind sie zu teuer für den Einsatz in kommunalen Induktionszähler. Daher sind viele globale Hersteller von Mikrocontrollern entwickeln spezialisierte Chips für diese Anwendung entwickelt. Wir wenden uns an die Analyse bauen die einfachste Version des digitalen Zählers höchstens einem billigen (weniger als ein Dollar) 8-Bit - Mikrocontroller von Motorola. In der vorgestellten Lösung implementiert alle minimal notwendigen Funktionen. Es basiert auf der Verwendung von preiswerten ICs Leistungswandler KR1095PP1 Pulsfrequenz und ein 8-Bit - Mikrocontroller MC68HC05KJ1 (Fig. 3). Mit dieser Struktur benötigt der Mikrocontroller die Anzahl der ausgegebenen Impulse Informationen auf dem Display zu summieren und führen ihren Schutz in verschiedenen Notfallsituationen. Betrachtet der Zähler ist eigentlich ein Digital funktionelle Analogon der bestehenden mechanischen zur weiteren Verbesserung ausgestattet Meter.

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 - Wandler multipliziert die Eingangssignale den momentanen Stromverbrauch zu erhalten. Dieses Signal wird an den Mikrocontroller Eingang zugeführt wird, wandelt es in Wh und mindestens Akkumulationssignale, Zählerstände ändern. Häufige Unterbrechungen der Versorgungsspannung macht es erforderlich , EEPROM zu verwenden , um die Zählerstände zu speichern. Wegen der Stromausfälle die typische Notsituation sind, ein solcher Schutz ist in jedem digitalen Zähler erforderlich.

Der Algorithmus des Programms (Abb. 4) für die einfachste Version eines solchen Zählers ist ganz einfach. Beim Einschalten Mikrocontroller wird in Übereinstimmung mit dem Programm aus dem EEPROM ihn den zuletzt gespeicherten Wertes und gibt Lese konfiguriert ist, um die Anzeige. Dann geht die Regler - Modus-Zählimpuls von dem IP - Wandler kommt und zumindest jeder Akkumulations Wh, erhöht den Zähler.

Fig. 4. Der Algorithmus des Programms.

Wenn im EEPROM gespeicherte Energie Schreiben kann zum Zeitpunkt des Stromausfalls verloren. Aus diesen Gründen wird die gespeicherte Energie in dem EEPROM geschrieben zyklisch miteinander durch eine bestimmte Anzahl von Änderungen in der Zählerablesung, das vorbestimmten Programm in Abhängigkeit von der gewünschten Genauigkeit. Dies vermeidet Datenverlust der gespeicherten 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 im Programm geändert werden.

Scheme Digitalrechner
Es ist in Fig. 5. X1 Verbinder 220 verbindet die Versorgungsspannung V und der Last. Da der Strom und Spannungssignale KR1095PP1 optisch isolierten Sender Frequenzausgang Chip angewandt. Die Basis des Zählers ist ein Mikrocontroller MC68HC05KJ1 Firma Motorola, hergestellt in einem 16-Pin - Gehäuse (DIP oder SOIC) und mit 1,2 Kbyte ROM und 64 Byte RAM. Zum Speichern der akkumulierten Menge an Energie , die während crash Ernährung EEPROM 24S00 kleines Volumen (16 Bytes) von Microchip. In einer Anzeigevorrichtung , ein 8-stelligen 7-Segment - LCD, mit jeder low-Steuerung in Kommunikation mit einem zentralen Mikrocontroller für SPI - Protokoll oder s - Algorithmus Implementierung verlangte mindestens 1 KB des Speichers, und mindestens 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 Fall der Nichtzahlung zur Verfügung stellen. Netzwerk dieser Zähler kann Appartementhaus ausgestattet werden. Alle Angaben auf dem Netz werden in der Zentrale empfangen werden. Einige Interesse ist eine Familie von 8-Bit - Mikrocontroller mit On-Chip - Flash-Speicher. Denn es kann direkt auf der Platine montiert programmiert wird, gibt Schutzcode und die Möglichkeit , die Software ohne Installation zu aktualisieren.

Digital-Rechner für digitale Stromzähler

Fig. 5. Ein digitaler Computer für digitale Stromzähler.

Noch interessante Variante Stromzähler ohne externen EEPROM und teuren externen nichtflüchtige RAM. Darin kann in Notsituationen zu Erkenntnissen 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 können , ist nicht vor unbefugtem Zugriff geschützt. Solche Stromzähler von beliebiger Komplexität mit Mikrocontrollern Firma Motorola HC08 Familie mit FLASH-Speicher können auf einem Chip angeordnet implementiert. Der Übergang zum digitalen automatischen System zur Registrierung und Kontrolle von Strom - eine Frage der Zeit.
Die Vorteile solcher Systeme liegen auf der Hand. Ihr Preis wird ständig fallen. Selbst die einfachsten Mikrocontroller solche digitalen Stromzähler hat offensichtliche Vorteile: Zuverlässigkeit aufgrund der völligen Abwesenheit von Reibelementen; Kompaktheit; Möglichkeit der Bau der Schale berücksichtigt das Innere der modernen Wohngebäuden nehmen; Prüffrist mehrmals erhöhen; Wartbarkeit und eine einfache Wartung und espluatatsii. Mit wenig zusätzlichen Hardware und Software Kosten, auch ein einfacher digitaler Zähler kann eine Reihe von Servicefunktionen, die in allen mechanischen fehlen, beispielsweise die Implementierung von Multi-Rate - Zahlung für den Verbrauch von Energie, die Fähigkeit , Buchhaltung und Kontrolle des Stromverbrauches zu automatisieren.