Dünyanın herhangi bir yerinde oturan evinizin veya herhangi bir ticari dairenizin enerji tüketimini görebilseniz ne kadar güzel olurdu bir düşünün. Kulağa hoş gelmiyor mu? Bu, Akıllı Ölçüm kavramını ortaya çıkarır. Peki akıllı sayaç nedir? - Akıllı sayaç, elektrik tüketimini kaydeden ve diğer normal Elektrik sayaçları gibi faturalama için elektrik tedarikçisine bilgi veren, 15 yıllık bir trend olan elektronik bir cihazdır.
Paraskevakos, 1974 yılında bu özel teknoloji için ABD patenti ile ödüllendirildi. 1977'de ilk tam otomatik, ticari olarak temin edilebilen uzaktan sayaç okuma ve internet bağlantısı olmadan yük yönetimi sistemini geliştiren ve üreten Metretek'i piyasaya sürdü. Akıllı sayaçlar hangi ülkelerde var? - İtalya, Finlandiya ve İsveç'te lansman tamamlandı. Bazı Avrupa ülkelerinde yaygınlaştırmalar planlanıyor veya devam ediyor. 2020 civarında 17 Avrupa ülkesi akıllı sayaçları piyasaya sürdü.
Akıllı enerji sayaçları neye ihtiyaç duyar?
- Yüksek hızlı, sağlam kablosuz ve kablolu iletişim.
- Elektrik kullanımının ve muhtemelen yerel olarak üretilen elektriğin gerçek zamanlı veya yakın zamanlı kaydı, örneğin fotovoltaik hücreler durumunda.
- Akım trafoları, şöntler veya diğer sensörlerin doğru akım ve gerilim ölçümü.
- Manyetik ve mekanik kurcalamaya karşı güvenlik
Açıklama
Verilen tasarım, donanımı doğrudan AC beslemeden çalıştırdığından; Eğer uygulamak istiyorsanız, uygun teknik eğitimi almış profesyonellerin donanımı çalıştırması daha iyidir. Bu tasarım, sırasıyla iletişim ve elektrik ölçümü için geliştirme platformu olarak Texas Instruments CC3200MOD ve MSP430i2040'ı kullanır. TI Design TIDM-3OUTSMTSTRP'den başlayarak ölçüm veri kaynağı olarak, Wi-Fi iletişimi için CC3200MOD kullanılarak tasarlanmış bir iletişim panosu eklenmiştir. Ölçüm verileri daha sonra okunabilir ve röle bir tarayıcı kullanılarak kontrol edilebilir.
Devre şeması
MSP430i2040 - 16-Bit Karışık Sinyal Mikrodenetleyici
MSP430i2040, bu tasarımda metroloji işlemcisi olarak kullanılmıştır. Dört adet 24-bit sigma-delta analogdan dijitale dönüştürücüler (ADC'ler), üç AC çıkışının voltaj, akım, güç (aktif, reaktif, görünür), güç faktörü ve frekansının okunmasını sağlayan doğru enerji ölçümlerine izin verir. MSP430i2040, gerilim ve akım ölçümleri için gerilim bölücüye ve akım şöntüne doğrudan arayüz oluşturmak için yalnızca birkaç pasif harici bileşene ihtiyaç duyar.
CC3200 - Basit Bağlantı Wi-Fi CC3200 Internet-on-a-Chip Kablosuz MCU Modülü
CC3200MOD, bu tasarımda ARM® Cortex ™ -M4 MCU'yu entegre eden Wi-Fi denetleyicisi olarak kullanılır ve müşterilerin tek bir cihazla tüm bir uygulamayı geliştirmesine olanak tanır. Yonga üzerinde Wi-Fi, İnternet ve sağlam güvenlik protokolleri ile daha hızlı geliştirme için önceden Wi-Fi deneyimi gerekmez.
UCC28910, UCC28911 Yüksek Gerilim Geri Dönüş Değiştirici
Optik kuplörsüz sabit voltaj (CV) ve sabit akım (CC) çıkış regülasyonu, termal kapatma, Düşük hat ve çıkış aşırı voltaj korumasına sahiptir.
ULN2003LV 7 Kanallı Röle ve Endüktif Yük Alıcı Sürücüsü
7 kanallı yüksek akım alıcı sürücülerine sahiptir ve 8 V'a kadar çıkış pullup voltajını destekler.
Akıllı Sayacın Tasarımı
1. Ölçüm
Bu tasarım, metroloji işlemcisi olarak MSP430i2040'ı kullanır. TI Design TIDM-3OUTSMTSTRP, ölçüm parçasının platformu olarak kullanılır. Donanım ve aygıt yazılımı, sıfır geçişe yanan röle kontrolü eklemek için biraz değiştirilir.
2. Veri Erişimini Ölçme
Bu tasarım, MSP430i2040 ölçüm donanımından CC3200 aktarım verilerinde HTTP Web Sunucusunu kullanır. Bu aktarım, ölçüm verilerine herhangi bir platformda bir web tarayıcısı kullanılarak erişilmesine izin verir. HTTP sunucusu, HTTP soketini dinler (varsayılan 80'dir) ve ardından, web sayfası dosyalarını seri flaştan alarak isteği (HTTP GET veya HTTP POST) işler. Sunucu daha sonra değişken içerikleri üzerinde çalışması için bir HTTP olay işleyicisini çağırır. Daha sonra bir HTTP yanıtı oluşturur ve istemciye Wi-Fi bağlantısı üzerinden geri gönderir.
3. Dinamik Veri Öğelerini Kullanma
Ölçme verilerinin dinamik içerikli bir HTML dosyasıyla okunmasına izin vermek için, HTTP web sunucusu, dinamik olarak oluşturulmuş içerikle anında sunucu tarafından değiştirilecek olan önceden tanımlanmış bir simge kümesini destekler. Bazı belirteçler, HTTP sunucusunda kullanıcı uygulamasında tanımlanabilen ek belirteçlerle önceden tanımlanmıştır.
HTTP sunucusu, "__SL_G_" öneki için HTML sayfasını tarar. Sunucu bir önek bulursa, tam belirteci kontrol eder. Bilinen bir jetonla eşleştiğinde, HTML'deki jetonu bu jetonla eşleşen uygun verilerle (dize) değiştirir. Belirteç önceden tanımlanmış listede değilse, sunucu belirteç adıyla bir get_token_value zaman uyumsuz olayı oluşturur. Bu istek en sonunda main.c kod dosyasındaki HTTP olay işleyicisini çağırır. İşleyici daha sonra belirteci yorumlar ve belirteç değerine send_token_value ile yanıt verir. HTTP web sunucusu bu belirteç değerini kullanır ve istemciye döndürür. İstemciden HTTP sunucusuna veri göndermek için, sunucu "__SL_P_" önekini kontrol edecektir.Daha sonra sunucu, parametreler listesini gözden geçirir ve bilinen önceden tanımlanmış belirteçlerden biriyle eşleşip eşleşmediğini görmek için her değişken adını kontrol eder. Değişken adları önceden tanımlanmış belirteçlerle eşleşirse, sunucu değerleri işler. HTTP web sunucusu önceden tanımlanmış listede olmayan belirteçleri içeren bir HTTP POST isteği alırsa, sunucu ana makineye şu bilgileri içeren bir post_token_value zaman uyumsuz olay oluşturur: form eylem adı, belirteç adı ve belirteç değeri. Ev sahibi daha sonra gerekli bilgileri işleyebilir.jeton adı ve jeton değeri. Ev sahibi daha sonra gerekli bilgileri işleyebilir.jeton adı ve jeton değeri. Ev sahibi daha sonra gerekli bilgileri işleyebilir.
4. HTTP Olay İşleyicisinin Uygulanması
Dinamik verileri kolaylaştırmak için, kullanıcı tanımlı jeton, alınacak veri kümesi için tanımlanır:
Texas Instruments Wi-Fi link for energy Monitoring document - http://www.ti.com/tool/TIDC-WIFI-METER-READING olay işleme, donanım bağlantısı hakkında ayrıntılı açıklama ve yazılım dosyalarını indirmek için bkz. TIDC-WIFIMETER-READING adıyla yukarıdaki bağlantı. Yazılım dosyaları, kullanıcının masaüstündeki TIDCWIFI-METER-READING-SOFTWARE'e varsayılan olarak yüklenen, kendiliğinden açılan bir yürütülebilir dosya kullanılarak dağıtılır.
- Donanım bağlandıktan sonra, ürün yazılımını ilgili donanıma indirin.
- Bağlantı yapıldıktan sonra programlama kısmına ulaşacaksınız. Wi-Fi modülündeki SOP2 DIP anahtarını AÇIK konumuna getirerek Wi-Fi modülünü programlama moduna ayarlayın.
- Ürün yazılımını yükledikten ve bağlantıda açıklandığı gibi kurduktan sonra, test etmeye hazırsınız.
Test kurulumu
Tasarımı test etmek için, ürün yazılımı yüklü donanımı kurun. Ardından çoklu prizin AC girişine AC voltajı uygulayın. TIDM-3OUTSMTSTRP üzerindeki LED'ler yanacaktır; Wi-Fi üzerindeki LED de yanıp sönmelidir. Teste başlamak için Wi-Fi özellikli bir akıllı telefon, tablet veya PC kullanın. SSID "mysimplelink-XXXXXX" (burada "XXXXXX" altı basamaklı onaltılık bir sayıdır) bulun ve ona bağlanın. Bir tarayıcı açın ve "mysimplelink.net" URL'sini yazın. Ana sayfa, sol üst köşede sayacın adı ile gösterilecektir ("MSP430i2040 3 SOCKET POWER STRI"). Daha sonra ayrıntıları görmek için "Okuma" ya tıklayın.
Akıllı ölçümün potansiyel faydaları hakkında hiç şüphe yok. Akıllı sayaçlar tüm pazar tarafları için vazgeçilmezdir:
- ölçüm şirketlerinin sayaç okuma maliyetlerini düşürmesi için;
- şebekelerini geleceğe hazırlamak isteyen şebeke operatörleri için;
- yeni, müşteriye özel hizmetler sunmak ve çağrı merkezi maliyetini düşürmek isteyen enerji tedarikçileri için;
- hükümetlerin enerji tasarrufu ve verimlilik hedeflerine ulaşması ve serbest piyasa süreçlerini iyileştirmesi için;
- son kullanıcıların enerji bilincini artırması ve enerji kullanımını ve enerji maliyetini düşürmesi için.
Akıllı ölçümün tanıtımı, tüm iletişimin dijitalleştirildiği ve standartlaştırıldığı (İnternet, E-posta, SMS, sohbet kutuları vb.) Ve "dijital zeka" maliyetinin hala hızla düştüğü bir dünyada mantıklı bir adım gibi görünüyor. Akıllı sayaçların sağlık üzerindeki etkileri pek çok yetkiliye göre tehlikeli değil. Tüm dünyada insanlar kablosuz iletişimin sağlıklarını etkilediğini bildirdiği için araştırma devam ediyor.
Akıllı sayaçlar çok doğru bulundu ve elektrik faturaları üzerinde daha fazla kontrol sahibi olmak bizi bir taneye sahip olmaya itiyor.
yazar hakkında
Priyanka Umrani, Texas Instruments, Hindistan'da Analog Düzen Tasarım Mühendisi olarak çalışıyor