Zasada działania licznika elektronicznego. Schemat, opis

Bezpłatna biblioteka techniczna

ENCYKLOPEDIA RADIOELEKTRONIKI I INŻYNIERII ELEKTRYCZNEJ
Darmowa biblioteka / Schematy urządzeń radioelektronicznych i elektrycznych

Zasada działania licznika elektronicznego. Encyklopedia elektroniki radiowej i elektrotechniki

Bezpłatna biblioteka techniczna

Encyklopedia radioelektroniki i elektrotechniki / Liczniki elektryczne

Komentarze do artykułu

Aby obliczyć energię elektryczną zużytą w pewnym okresie czasu, konieczne jest zintegrowanie chwilowych wartości mocy czynnej w czasie. Dla sygnału sinusoidalnego moc jest równa iloczynowi napięcia i prądu w sieci w danym momencie. Każdy licznik energii elektrycznej działa na tej zasadzie. na ryc. 1 przedstawia schemat blokowy miernika elektromechanicznego.

Zasada działania licznika elektronicznego. Schemat blokowy miernika elektromechanicznego
Ryż. 1. Schemat blokowy elektromechanicznego licznika energii elektrycznej

Realizacja cyfrowego licznika energii elektrycznej (rys. 2) wymaga specjalizowanych układów scalonych zdolnych do zwielokrotnienia sygnałów i podania wartości wynikowej w postaci dogodnej dla mikrokontrolera. Na przykład przetwornica mocy czynnej - na częstotliwość powtarzania impulsów. Całkowita liczba przychodzących impulsów, zliczona przez mikrokontroler, jest wprost proporcjonalna do zużytej energii elektrycznej.

Zasada działania licznika elektronicznego. Schemat blokowy cyfrowego licznika energii elektrycznej
Ryż. 2. Schemat blokowy cyfrowego licznika energii elektrycznej

Równie ważną rolę pełnią wszelkiego rodzaju funkcje serwisowe, takie jak zdalny dostęp do licznika, do informacji o zgromadzonej energii i wiele innych. Obecność cyfrowego wyświetlacza sterowanego przez mikrokontroler pozwala programowo ustawić różne tryby wyświetlania informacji, na przykład wyświetlać informacje o zużyciu energii w każdym miesiącu, według różnych taryf i tak dalej.

Do wykonywania niektórych niestandardowych funkcji, takich jak dopasowywanie poziomów, wykorzystywane są dodatkowe IS. Teraz zaczęto produkować wyspecjalizowane układy scalone - przetworniki mocy na częstotliwość - oraz wyspecjalizowane mikrokontrolery zawierające takie przetworniki na chipie. Ale często są one zbyt drogie, aby można je było stosować w domowych miernikach indukcyjnych. Dlatego wielu światowych producentów mikrokontrolerów opracowuje wyspecjalizowane mikroukłady przeznaczone do tego zastosowania.

Przejdźmy do analizy budowy najprostszej wersji licznika cyfrowego na najtańszym (mniej niż dolar) 8-bitowym mikrokontrolerze Motoroli. W przedstawionym rozwiązaniu zaimplementowano wszystkie niezbędne minimum funkcji. Opiera się na wykorzystaniu niedrogiej przetwornicy częstotliwości typu power-to-impuls IC KR1095PP1 oraz 8-bitowego mikrokontrolera MC68HC05KJ1 (rys. 3). Przy takiej budowie mikrokontroler musi sumować liczbę impulsów, wyświetlać informacje na wyświetlaczu oraz zabezpieczać je w różnych trybach awaryjnych. Rozważany miernik jest w rzeczywistości cyfrowym analogiem funkcjonalnym istniejących liczników mechanicznych, przystosowanym do dalszych ulepszeń.

Zasada działania licznika elektronicznego. Główne elementy najprostszego cyfrowego licznika energii elektrycznej
Ryż. 3. Główne elementy najprostszego cyfrowego licznika energii elektrycznej

Sygnały proporcjonalne do napięcia i prądu w sieci pobierane są z czujników i podawane na wejście przetwornicy. Układ scalony konwertera mnoży sygnały wejściowe w celu uzyskania chwilowego poboru mocy. Sygnał ten podawany jest na wejście mikrokontrolera, który przetwarza go na Wh iw miarę kumulacji sygnałów zmienia wskazania licznika. Częste przerwy w zasilaniu powodują konieczność stosowania pamięci EEPROM do zapisywania wskazań licznika. Ponieważ awarie zasilania są najbardziej typową sytuacją awaryjną, takie zabezpieczenie jest niezbędne w każdym liczniku cyfrowym.

Algorytm działania programu (rys. 4) dla najprostszej wersji takiego licznika jest dość prosty. Po włączeniu mikrokontroler konfiguruje się zgodnie z programem, odczytuje ostatnią zapisaną wartość z pamięci EEPROM i wyświetla ją na wyświetlaczu. Następnie sterownik przechodzi w tryb zliczania impulsów pochodzących z układu scalonego przetwornicy iw miarę gromadzenia każdej Wh zwiększa stan licznika.

Zasada działania licznika elektronicznego. Algorytm programu licznika elektrycznego
Ryż. 4. Algorytm programu

Podczas zapisu do EEPROM wartość zgromadzonej energii może zostać utracona w momencie zaniku zasilania. Z tych powodów wartość skumulowanej energii jest cyklicznie zapisywana do pamięci EEPROM jedna po drugiej po określonej ilości zmian wskazań licznika, ustawionej przez oprogramowanie, w zależności od wymaganej dokładności. Pozwala to uniknąć utraty przechowywanych danych dotyczących energii. Gdy pojawi się napięcie, mikrokontroler analizuje wszystkie wartości w pamięci EEPROM i wybiera ostatnią. Dla minimalnych strat wystarczy rejestrować wartości w krokach co 100 Wh. Wartość tę można zmienić w programie.

Schemat kalkulatora cyfrowego pokazano na ryc. 5. Zasilanie 1 V i obciążenie są podłączone do złącza X220. Z czujników prądu i napięcia sygnały są podawane do mikroukładu konwertera KR1095PP1 z izolacją transoptorową wyjścia częstotliwościowego. Licznik oparty jest na mikrokontrolerze Motorola MC68HC05KJ1, wyprodukowanym w 16-pinowej obudowie (DIP lub SOIC) i posiadającym 1,2 KB pamięci ROM i 64 bajty pamięci RAM. Do przechowywania zgromadzonej ilości energii podczas awarii zasilania używana jest mała pamięć EEPROM 24C00 firmy Microchip (16 bajtów). Jako wyświetlacz służy 8-cyfrowy 7-segmentowy wyświetlacz LCD, sterowany dowolnym niedrogim kontrolerem, komunikujący się z centralnym mikrokontrolerem za pośrednictwem protokołu SPI lub I2C i podłączony do złącza X2.

Implementacja algorytmu wymagała mniej niż 1 KB pamięci i mniej niż połowy portów I/O mikrokontrolera MC68HC05KJ1. Jego możliwości wystarczą, aby dodać kilka funkcji serwisowych, np. liczniki sieciowe poprzez interfejs RS-485. Ta funkcja pozwoli Ci otrzymywać informacje o skumulowanej energii w centrum serwisowym i wyłączyć prąd w przypadku braku płatności. Sieć takich liczników może wyposażyć wielopiętrowy budynek mieszkalny. Wszystkie odczyty za pośrednictwem sieci będą przesyłane do centrum dyspozytorskiego.

Szczególnie interesująca jest rodzina 8-bitowych mikrokontrolerów z wbudowaną pamięcią FLASH. Ponieważ można go zaprogramować bezpośrednio na zmontowanej płycie, kod programu jest chroniony, a oprogramowanie można aktualizować bez prac instalacyjnych.

Zasada działania licznika elektronicznego. Kalkulator cyfrowy do cyfrowego licznika energii elektrycznej
Ryż. 5. Cyfrowy kalkulator do cyfrowego licznika energii elektrycznej

Jeszcze ciekawsza jest wersja licznika energii elektrycznej bez zewnętrznej pamięci EEPROM i drogiej zewnętrznej nieulotnej pamięci RAM. W nim, w sytuacjach awaryjnych, odczyty i informacje serwisowe mogą być zapisywane w wewnętrznej pamięci FLASH mikrokontrolera. Zapewnia to również poufność informacji, czego nie można osiągnąć za pomocą zewnętrznego kryształu, który nie jest chroniony przed nieautoryzowanym dostępem. Takie liczniki energii elektrycznej o dowolnej złożoności można wdrożyć za pomocą mikrokontrolerów Motorola z rodziny HC08 z wbudowaną pamięcią FLASH.

Przejście na cyfrowe automatyczne systemy rozliczania i kontroli energii elektrycznej to kwestia czasu. Zalety takich systemów są oczywiste. Ich cena będzie spadać. I nawet na najprostszym mikrokontrolerze taki cyfrowy licznik energii elektrycznej ma oczywiste zalety: niezawodność dzięki całkowitemu brakowi elementów ocierających się; ścisłość; możliwość wykonania obudowy z uwzględnieniem wnętrz nowoczesnych budynków mieszkalnych; kilkakrotnie wydłużyć okres weryfikacji; łatwość konserwacji i łatwość konserwacji i eksploatacji. Przy niewielkich dodatkowych kosztach sprzętu i oprogramowania, nawet najprostszy licznik cyfrowy może posiadać szereg funkcji serwisowych, które nie są dostępne we wszystkich mechanicznych, np. zużywanej energii elektrycznej.

Publikacja: cxem.net

Zobacz inne artykuły Sekcja Liczniki elektryczne.

Czytaj i pisz przydatne komentarze do tego artykułu.

<< Wstecz

Najnowsze wiadomości o nauce i technologii, nowa elektronika:

Maszyna do przerzedzania kwiatów w ogrodach 02.05.2024

We współczesnym rolnictwie postęp technologiczny ma na celu zwiększenie efektywności procesów pielęgnacji roślin. We Włoszech zaprezentowano innowacyjną maszynę do przerzedzania kwiatów Florix, zaprojektowaną z myślą o optymalizacji etapu zbioru. Narzędzie to zostało wyposażone w ruchome ramiona, co pozwala na łatwe dostosowanie go do potrzeb ogrodu. Operator może regulować prędkość cienkich drutów, sterując nimi z kabiny ciągnika za pomocą joysticka. Takie podejście znacznie zwiększa efektywność procesu przerzedzania kwiatów, dając możliwość indywidualnego dostosowania do specyficznych warunków ogrodu, a także odmiany i rodzaju uprawianych w nim owoców. Po dwóch latach testowania maszyny Florix na różnych rodzajach owoców wyniki były bardzo zachęcające. Rolnicy, tacy jak Filiberto Montanari, który używa maszyny Florix od kilku lat, zgłosili znaczną redukcję czasu i pracy potrzebnej do przerzedzania kwiatów. ... >>

Zaawansowany mikroskop na podczerwień 02.05.2024

Mikroskopy odgrywają ważną rolę w badaniach naukowych, umożliwiając naukowcom zagłębianie się w struktury i procesy niewidoczne dla oka. Jednak różne metody mikroskopii mają swoje ograniczenia, a wśród nich było ograniczenie rozdzielczości przy korzystaniu z zakresu podczerwieni. Jednak najnowsze osiągnięcia japońskich badaczy z Uniwersytetu Tokijskiego otwierają nowe perspektywy badania mikroświata. Naukowcy z Uniwersytetu Tokijskiego zaprezentowali nowy mikroskop, który zrewolucjonizuje możliwości mikroskopii w podczerwieni. Ten zaawansowany instrument pozwala zobaczyć wewnętrzne struktury żywych bakterii z niesamowitą wyrazistością w skali nanometrowej. Zazwyczaj ograniczenia mikroskopów średniej podczerwieni wynikają z niskiej rozdzielczości, ale najnowsze odkrycia japońskich badaczy przezwyciężają te ograniczenia. Zdaniem naukowców opracowany mikroskop umożliwia tworzenie obrazów o rozdzielczości do 120 nanometrów, czyli 30 razy większej niż rozdzielczość tradycyjnych mikroskopów. ... >>

Pułapka powietrzna na owady 01.05.2024

Rolnictwo jest jednym z kluczowych sektorów gospodarki, a zwalczanie szkodników stanowi integralną część tego procesu. Zespół naukowców z Indyjskiej Rady Badań Rolniczych i Centralnego Instytutu Badań nad Ziemniakami (ICAR-CPRI) w Shimla wymyślił innowacyjne rozwiązanie tego problemu – napędzaną wiatrem pułapkę powietrzną na owady. Urządzenie to eliminuje niedociągnięcia tradycyjnych metod zwalczania szkodników, dostarczając dane dotyczące populacji owadów w czasie rzeczywistym. Pułapka zasilana jest w całości energią wiatru, co czyni ją rozwiązaniem przyjaznym dla środowiska i niewymagającym zasilania. Jego unikalna konstrukcja umożliwia monitorowanie zarówno szkodliwych, jak i pożytecznych owadów, zapewniając pełny przegląd populacji na każdym obszarze rolniczym. „Oceniając docelowe szkodniki we właściwym czasie, możemy podjąć niezbędne środki w celu zwalczania zarówno szkodników, jak i chorób” – mówi Kapil ... >>

Przypadkowe wiadomości z Archiwum

Zawsze białe jabłko 15.08.2007

Kanadyjscy hodowcy opracowali odmianę jabłek, która nie brązowieje w miejscu cięcia.

W zwykłym jabłku, gdy naruszona jest integralność jego tkanek, związki fenolowe i enzym oksydaza polifenolowa zawarte w różnych „przedziałach” całej komórki zaczynają się ze sobą kontaktować. Gdy ścianki pomiędzy „przedziałami” zostaną złamane, w reakcji chemicznej powstają utlenione brązowe związki, które nie są smaczne dla owadów i mają działanie antybakteryjne. Oznacza to, że dla rośliny ta reakcja ma charakter ochronny.

Ale miłośnicy jabłek nie lubią tej zmiany koloru. Nowa odmiana, zwana Edem, ma niską zawartość fenoli, więc kawałki pozostają białe w sałatce owocowej. Ale smak nowej odmiany nie jest gorszy od znanych. A dla ogrodników ma jeszcze jedną ważną zaletę: owoce, nawet dojrzałe, nie spadają z gałęzi, ale czekają, aż zostaną usunięte. Oznacza to, że procent strat jest niższy.

Doświadczenie pokaże, czy brak związków ochronnych wpłynie na zdrowie jabłek.

Inne ciekawe wiadomości:

▪ Naprawiono fale grawitacyjne

▪ Kąpiących się na środku pustyni

▪ Przezroczysty wyświetlacz LG

▪ Cząsteczki ciemnej materii mogą być ultralekkie

▪ Dwukołowy samochód elektryczny

Wiadomości o nauce i technologii, nowa elektronika

Ciekawe materiały z bezpłatnej biblioteki technicznej:

▪ Dział serwisu Materiały elektrotechniczne. Wybór artykułów

▪ artykuł Ewy. Popularne wyrażenie

▪ Artykuł Jak uzyskać opaleniznę? Szczegółowa odpowiedź

▪ Artykuł Jaboticaby. Legendy, uprawa, metody aplikacji

▪ artykuł Folia z politereftalanu etylenu. Encyklopedia elektroniki radiowej i elektrotechniki

▪ artykuł Głośnik z filtrem dolnoprzepustowym do odbiornika radiowego lub radiostacji. Encyklopedia elektroniki radiowej i elektrotechniki

Zostaw swój komentarz do tego artykułu:

Wszystkie języki tej strony

Strona główna | biblioteka | Artykuły | Mapa stony | Recenzje witryn