Predstavljajte si, kako lepo bi bilo, če bi videli porabo energije vaše hiše ali katerega koli komercialnega stanovanja, ki sedi kjer koli na svetu. Ali se ne sliši kul? To uvaja koncept pametnega merjenja. Kaj je torej pametni števec? - Pametni števec je elektronska naprava, ki je v trendu po 15 letih in beleži porabo električne energije ter daje informacije dobavitelju električne energije za obračun kot drugi običajni števci električne energije.
Paraskevakos je leta 1974 prejel ameriški patent za to posebno tehnologijo. Uvedel je Metretek, ki je leta 1977 razvil in izdelal prvi popolnoma avtomatiziran, komercialno dostopen sistem za odčitavanje in upravljanje obremenitev brez internetne povezave. - Uvajanje je končano v Italiji, na Finskem in na Švedskem. Uvedba je načrtovana ali poteka v nekaterih evropskih državah. Okoli leta 2020 bo 17 evropskih držav uvedlo pametne števce.
Kaj zahtevajo pametni števci energije?
- Hitre, robustne brezžične in žične komunikacije.
- Registracija uporabe električne energije v realnem času ali blizu nje in morebiti lokalno proizvedena električna energija, npr. V primeru fotonapetostnih celic.
- Natančno merjenje toka in napetosti tokovnih transformatorjev, ranžirnih ali drugih senzorjev.
- Zaščita pred magnetnimi in mehanskimi posegi
Opis
Ker dani dizajn upravlja s strojno opremo, ki se napaja neposredno iz napajalnika; bolje je, če bi strojno opremo uporabljali strokovnjaki, ki so bili deležni ustreznega tehničnega usposabljanja, če jo želite uporabiti. Ta zasnova uporablja Texas Instruments CC3200MOD in MSP430i2040 kot razvojno platformo za komunikacijo oziroma električno merjenje. Začenši s TI Design TIDM-3OUTSMTSTRP kot merilnim virom podatkov, je za komunikacijo Wi-Fi dodana komunikacijska plošča, zasnovana z uporabo CC3200MOD. Nato lahko podatke o merjenju preberete in rele lahko nadzorujete z brskalnikom.
Shema vezja
MSP430i2040 - 16-bitni mikrokrmilnik z mešanim signalom
MSP430i2040 se v tej zasnovi uporablja kot meroslovni procesor. Štirje 24-bitni sigma-delta analogno-digitalni pretvorniki (ADC) omogočajo natančne meritve energije, ki omogočajo odčitavanje napetosti, toka, moči (aktivna, reaktivna, navidezna), faktorja moči in frekvence treh AC vtičnic. MSP430i2040 potrebuje le nekaj pasivnih zunanjih komponent, ki se neposredno povežejo z delilnikom napetosti in tokovnim razdelilnikom za meritve napetosti in toka.
CC3200 - brezžični modul MCU Internet-on-a-Chip z enostavno povezavo Wi-Fi CC3200
CC3200MOD se v tej zasnovi uporablja kot krmilnik Wi-Fi, ki vključuje ARM® Cortex ™ -M4 MCU, kar strankam omogoča, da razvijejo celotno aplikacijo z eno samo napravo. Z vgrajenim Wi-Fi, internetom in robustnimi varnostnimi protokoli na vgrajenem čipu predhodna izkušnja Wi-Fi ni potrebna za hitrejši razvoj.
UCC28910, UCC28911 Visokonapetostni povratni preklopnik
Regulacija izhoda konstantne napetosti (CV) in konstantnega toka (CC) brez optične spenjače, ima toplotno zaustavitev, zaščito pred nizkonapetostno in izhodno napetostjo
ULN2003LV 7-kanalni rele in gonilnik induktivnega tovora
Ima 7-kanalne visokotokovne gonilnike umivalnika in podpira do 8-V izhodno napetost.
Zasnova pametnega števca
1. Merjenje
Ta zasnova uporablja MSP430i2040 kot meroslovni procesor. Kot platforma merilnega dela se uporablja TI Design TIDM-3OUTSMTSTRP. Strojna oprema in vdelana programska oprema sta nekoliko spremenjeni, da dodata krmiljenje releja, ki je priklopljena na ničelni prehod.
2. Merjenje dostopa do podatkov
Ta zasnova uporablja spletni strežnik HTTP pri prenosu podatkov CC3200 iz merilne strojne opreme MSP430i2040. Ta prenos omogoča dostop do merilnih podatkov s pomočjo spletnega brskalnika na kateri koli platformi. Strežnik HTTP posluša v vtičnici HTTP (privzeto na 80) in nato obdela zahtevo (HTTP GET ali HTTP POST) tako, da iz serijske bliskavice pridobi datoteke spletnih strani. Nato strežnik pokliče upravljalnik dogodkov HTTP za delovanje s spremenljivo vsebino. Nato sestavi odgovor HTTP in ga prek povezave Wi-Fi pošlje nazaj odjemalcu.
3. Ravnanje z dinamičnimi podatki
Za omogočanje branja merilnih podatkov z datoteko HTML z dinamično vsebino spletni strežnik HTTP podpira nabor vnaprej določenih žetonov, ki jih bo strežnik sproti zamenjal z dinamično ustvarjeno vsebino. Nekateri žetoni so v strežniku HTTP vnaprej določeni z dodatnimi žetoni, ki jih je mogoče določiti v uporabniški aplikaciji.
Strežnik HTTP pregleda stran HTML za predpono "__SL_G_". Če strežnik najde predpono, preveri celoten žeton. Ko se ujema z znanim žetonom, zamenja žeton v HTML-ju z ustreznimi podatki (nizom), ki se ujemajo s tem žetonom. Če žetona ni na vnaprej določenem seznamu, strežnik generira asinhroni dogodek get_token_value z imenom žetona. Ta zahteva sčasoma pokliče upravljavca dogodkov HTTP v kodni datoteki main.c. Obdelovalec nato interpretira žeton in se na vrednost žetona odzove s send_token_value. Spletni strežnik HTTP uporabi to vrednost žetona in jo vrne odjemalcu. Za pošiljanje podatkov od odjemalca na strežnik HTTP bo strežnik preveril, ali je predpona "__SL_P_".Nato strežnik preide na seznam parametrov in preveri vsako ime spremenljivke, da ugotovi, ali se ujema z enim od znanih vnaprej določenih žetonov. Če se imena spremenljivk ujemajo z vnaprej določenimi žetoni, strežnik obdela vrednosti. Če spletni strežnik HTTP prejme zahtevo HTTP POST, ki vsebuje žetone, ki niso na vnaprej določenem seznamu, strežnik gostitelju ustvari asinhroni dogodek post_token_value, ki vsebuje naslednje informacije: ime dejanja obrazca, ime žetona in vrednost žetona. Gostitelj lahko nato obdela zahtevane podatke.ime žetona in vrednost žetona. Gostitelj lahko nato obdela zahtevane podatke.ime žetona in vrednost žetona. Gostitelj lahko nato obdela zahtevane podatke.
4. Izvedba HTTP Handlerja
Da bi olajšali dinamične podatke, je za nabor podatkov, ki ga je treba pridobiti, definiran uporabniško določen žeton:
Za podrobno razlago ravnanja z dogodki, povezave s strojno opremo in za prenos programskih datotek glejte povezavo Wi-Fi Texas Instruments Wi-Fi link za spremljanje porabe energije - http://www.ti.com/tool/TIDC-WIFI-METER-READING. zgornja povezava z imenom TIDC-WIFIMETER-READING. Datoteke programske opreme se distribuirajo z samorazvlečno izvršljivo datoteko, ki se privzeto namesti na programsko opremo TIDCWIFI-METER-READING-SOFTWARE na uporabnikovem namizju.
- Ko je strojna oprema povezana, naložite vdelano programsko opremo na ustrezno strojno opremo.
- Ko je povezava končana, boste prišli do programskega dela. Modul Wi-Fi nastavite v način programiranja, tako da preklopite DIP stikalo SOP2 na modulu Wi-Fi v položaj ON.
- Ko naložite vdelano programsko opremo in jo nastavite, kot je opisano v povezavi, ste pripravljeni na preskus.
Test Setup
Če želite preizkusiti zasnovo, nastavite strojno opremo, naloženo z vdelano programsko opremo. Nato na izmenični vhod na razdelilniku nanesite izmenično napetost. Lučke na TIDM-3OUTSMTSTRP bodo zasvetile; mora utripati tudi LED na Wi-Fi. Če želite začeti testiranje, uporabite pametni telefon, tablični računalnik ali računalnik z Wi-Fi. Poiščite SSID "mysimplelink-XXXXXX" (kjer je "XXXXXX" šestmestno šestnajstiško število) in se nanj povežite. Zaženite brskalnik in vnesite URL "mysimplelink.net". Glavna stran bo prikazana z imenom merilnika v zgornjem levem kotu (to je "MSP430i2040 3 SOCKET POWER STRI"). Nato kliknite "Branje", da si ogledate podrobnosti.
O potencialnih koristih pametnega merjenja ni dvoma. Pametni števci so nepogrešljivi za vse tržne udeležence:
- za merilna podjetja, da zmanjšajo stroške odčitavanja števcev;
- za omrežne operaterje, ki želijo svoje omrežje pripraviti na prihodnost;
- za dobavitelje energije, ki želijo uvesti nove storitve po meri kupcev in zmanjšati stroške klicnega centra;
- da vlade dosežejo cilje varčevanja z energijo in učinkovitosti ter izboljšajo procese prostega trga;
- za končne uporabnike, da povečajo ozaveščenost o energiji ter zmanjšajo porabo energije in stroške energije.
Uvedba pametnega merjenja se zdi tudi logičen korak v svetu, kjer je vsa komunikacija digitalizirana in standardizirana (internet, e-pošta, SMS, klepetalnice itd.) In kjer se stroški "digitalne inteligence" še vedno hitro zmanjšujejo. Po mnenju mnogih uradnikov učinki pametnih števcev na zdravje niso nevarni. Čeprav raziskave potekajo, saj po vsem svetu ljudje poročajo, da brezžična povezava vpliva na njihovo zdravje.
Pametni števci so zelo natančni in zaradi večjega nadzora nad računi za elektriko jih imamo.
O avtorju
Priyanka Umrani dela kot inženirka za načrtovanje analognih postavitev pri Texas Instruments v Indiji