Φανταστείτε πόσο ωραίο θα ήταν εάν μπορείτε να δείτε την κατανάλωση ενέργειας του σπιτιού σας ή οποιοδήποτε εμπορικό διαμέρισμα κάθεται οπουδήποτε στον κόσμο. Δεν ακούγεται δροσερό; Αυτό εισάγει την έννοια της Έξυπνης μέτρησης. Τι είναι ο έξυπνος μετρητής; - Ο έξυπνος μετρητής είναι μια ηλεκτρονική συσκευή που έχει τάση από 15 χρόνια, η οποία καταγράφει την κατανάλωση ηλεκτρικής ενέργειας και δίνει πληροφορίες στον προμηθευτή ηλεκτρικής ενέργειας για χρέωση όπως άλλος κανονικός μετρητής ηλεκτρικής ενέργειας.
Ο Παρασκευάκος απονεμήθηκε αμερικανικό δίπλωμα ευρεσιτεχνίας για τη συγκεκριμένη τεχνολογία το έτος 1974. Ξεκίνησε το Metretek το οποίο ανέπτυξε και παρήγαγε το πρώτο πλήρως αυτοματοποιημένο, εμπορικά διαθέσιμο σύστημα ανάγνωσης απομακρυσμένων μετρητών και φόρτωσης χωρίς σύνδεση στο διαδίκτυο το 1977. Ποιες χώρες έχουν έξυπνους μετρητές; - Η διάθεση ολοκληρώνεται στην Ιταλία, τη Φινλανδία, τη Σουηδία. Προγραμματίζονται ή βρίσκονται σε κυκλοφορία σε ορισμένες ευρωπαϊκές χώρες. Γύρω στο 2020, 17 ευρωπαϊκές χώρες θα έχουν αναπτύξει έξυπνους μετρητές.
Τι απαιτούν οι μετρητές έξυπνης ενέργειας;
- Υψηλής ταχύτητας, ισχυρές ασύρματες και ενσύρματες επικοινωνίες.
- Καταγραφή της χρήσης ηλεκτρικής ενέργειας σε πραγματικό χρόνο ή πλησίον χρόνου και ενδεχομένως ηλεκτρικής ενέργειας που παράγεται τοπικά, π.χ.
- Ακριβής μέτρηση ρεύματος και τάσης των μετασχηματιστών ρεύματος, εκτροπών ή άλλων αισθητήρων.
- Ασφάλεια έναντι μαγνητικών και μηχανικών παραβιάσεων
Περιγραφή
Δεδομένου ότι η συγκεκριμένη σχεδίαση λειτουργεί το υλικό που τροφοδοτείται απευθείας από τροφοδοσία AC. είναι καλύτερα εάν οι επαγγελματίες που έλαβαν την κατάλληλη τεχνική εκπαίδευση πρέπει να χρησιμοποιούν το υλικό εάν θέλετε να εφαρμόσετε. Αυτός ο σχεδιασμός χρησιμοποιεί τα Texas Instruments CC3200MOD και MSP430i2040 ως πλατφόρμα ανάπτυξης για επικοινωνία και ηλεκτρική μέτρηση, αντίστοιχα. Ξεκινώντας από το TI Design TIDM-3OUTSMTSTRP ως πηγή δεδομένων μέτρησης, προστίθεται μια πλακέτα επικοινωνίας που έχει σχεδιαστεί χρησιμοποιώντας το CC3200MOD για επικοινωνία Wi-Fi. Στη συνέχεια, τα δεδομένα μέτρησης μπορούν να διαβαστούν και το ρελέ μπορεί να ελεγχθεί χρησιμοποιώντας ένα πρόγραμμα περιήγησης.
Διάγραμμα κυκλώματος
MSP430i2040 - Μικροελεγκτής μικτού σήματος 16-bit
Το MSP430i2040 χρησιμοποιείται σε αυτόν τον σχεδιασμό ως επεξεργαστής μετρολογίας. Τα τέσσερα 24-bit sigma-delta analog to digital converter (ADCs) επιτρέπουν ακριβείς μετρήσεις ενέργειας, παρέχοντας ανάγνωση τάσης, ρεύματος, ισχύος (ενεργό, αντιδραστικό, φαινόμενο), συντελεστή ισχύος και συχνότητα τριών εξόδων AC. Το MSP430i2040 απαιτεί μόνο λίγα παθητικά εξωτερικά εξαρτήματα για άμεση διασύνδεση στο διαχωριστικό τάσης και διακλάδωση ρεύματος για μετρήσεις τάσης και ρεύματος.
CC3200 - Απλή σύνδεση Wi-Fi CC3200 Μονάδα ασύρματου MCU Internet-on-a-Chip
Το CC3200MOD χρησιμοποιείται σε αυτόν τον σχεδιασμό ως ελεγκτής Wi-Fi που ενσωματώνει ένα ARM® Cortex ™ -M4 MCU, επιτρέποντας στους πελάτες να αναπτύξουν μια ολόκληρη εφαρμογή με μία μόνο συσκευή. Με Wi-Fi on-chip, Internet και ισχυρά πρωτόκολλα ασφαλείας, δεν απαιτείται προηγούμενη εμπειρία Wi-Fi για ταχύτερη ανάπτυξη.
Διακόπτης Flyback υψηλής τάσης UCC28910, UCC28911
Ρύθμιση εξόδου σταθερής τάσης (CV) και σταθερού ρεύματος (CC) χωρίς οπτικό ζεύκτη, έχει θερμικό κλείσιμο, προστασία χαμηλής γραμμής και υπέρταση.
Πρόγραμμα οδήγησης ρελέ 7-καναλιών ULN2003LV και επαγωγικό φορτίο
Διαθέτει 7-καναλιών υψηλής τάσης προγράμματα οδήγησης και υποστηρίζει έως και 8-V έξοδο τάσης.
Σχεδιασμός Smart Meter
1. Μέτρηση
Αυτός ο σχεδιασμός χρησιμοποιεί το MSP430i2040 ως επεξεργαστή μετρολογίας. Το TI Design TIDM-3OUTSMTSTRP χρησιμοποιείται ως πλατφόρμα του μέτρησης. Το υλικό και το υλικολογισμικό είναι ελαφρώς τροποποιημένα για να προσθέσουν τον έλεγχο ρελέ στο μηδέν διέλευσης.
2. Μέτρηση πρόσβασης δεδομένων
Αυτή η σχεδίαση χρησιμοποιεί τον HTTP Web Server στο CC3200 μεταφορά δεδομένων από το υλικό μέτρησης MSP430i2040 Αυτή η μεταφορά επιτρέπει την πρόσβαση στα δεδομένα μέτρησης χρησιμοποιώντας ένα πρόγραμμα περιήγησης ιστού σε οποιαδήποτε πλατφόρμα. Ο διακομιστής HTTP ακούει στην υποδοχή HTTP (από προεπιλογή 80) και στη συνέχεια χειρίζεται το αίτημα (HTTP GET ή HTTP POST) ανακτώντας τα αρχεία της ιστοσελίδας από το σειριακό φλας. Στη συνέχεια, ο διακομιστής καλεί σε έναν χειριστή συμβάντων HTTP για να λειτουργήσει στα μεταβλητά περιεχόμενα. Στη συνέχεια συνθέτει μια απόκριση HTTP και στέλνει πίσω στον πελάτη μέσω του συνδέσμου Wi-Fi.
3. Χειρισμός δυναμικών στοιχείων δεδομένων
Για να επιτρέπεται η ανάγνωση των δεδομένων μέτρησης με ένα αρχείο HTML με δυναμικό περιεχόμενο, ο διακομιστής ιστού HTTP υποστηρίζει ένα σύνολο προκαθορισμένων διακριτικών, τα οποία θα αντικατασταθούν εν κινήσει από το διακομιστή, με περιεχόμενο που δημιουργείται δυναμικά. Ορισμένα διακριτικά είναι προκαθορισμένα στον διακομιστή HTTP με επιπλέον διακριτικά που μπορούν να καθοριστούν στην εφαρμογή χρήστη.
Ο διακομιστής HTTP σαρώνει τη σελίδα HTML για το πρόθεμα "__SL_G_". Εάν ο διακομιστής εντοπίσει ένα πρόθεμα, ελέγχει το πλήρες διακριτικό. Μόλις ταιριάζει με ένα γνωστό διακριτικό, αντικαθιστά το διακριτικό στο HTML με τα κατάλληλα δεδομένα (συμβολοσειρά) που ταιριάζουν με αυτό το διακριτικό. Εάν το διακριτικό δεν βρίσκεται στην προκαθορισμένη λίστα, ο διακομιστής δημιουργεί ένα ασύγχρονο συμβάν get_token_value με το όνομα του διακριτικού. Αυτό το αίτημα καλεί τελικά στον διαχειριστή συμβάντων HTTP στο αρχείο κώδικα main.c. Στη συνέχεια, ο χειριστής ερμηνεύει το διακριτικό και αποκρίνεται στην τιμή του διακριτικού με μια τιμή send_token_value. Ο διακομιστής ιστού HTTP χρησιμοποιεί αυτήν την τιμή διακριτικού και την επιστρέφει στον πελάτη. Για την αποστολή δεδομένων από τον πελάτη στον διακομιστή HTTP, ο διακομιστής θα ελέγξει για το πρόθεμα "__SL_P_".Στη συνέχεια, ο διακομιστής πηγαίνει στη λίστα παραμέτρων και ελέγχει κάθε όνομα μεταβλητής για να δει αν ταιριάζει με ένα από τα γνωστά προκαθορισμένα διακριτικά. Εάν τα ονόματα των μεταβλητών ταιριάζουν με τα προκαθορισμένα διακριτικά, ο διακομιστής επεξεργάζεται τις τιμές. Εάν ο διακομιστής ιστού HTTP λάβει ένα αίτημα HTTP POST που περιέχει διακριτικά που δεν βρίσκονται στην προκαθορισμένη λίστα, ο διακομιστής δημιουργεί ένα ασύγχρονο συμβάν post_token_value στον κεντρικό υπολογιστή, το οποίο περιέχει τις ακόλουθες πληροφορίες: όνομα ενέργειας φόρμας, όνομα διακριτικού και τιμή διακριτικού. Ο κεντρικός υπολογιστής μπορεί στη συνέχεια να επεξεργαστεί τις απαιτούμενες πληροφορίες.όνομα διακριτικού και τιμή διακριτικού. Ο κεντρικός υπολογιστής μπορεί στη συνέχεια να επεξεργαστεί τις απαιτούμενες πληροφορίες.όνομα διακριτικού και τιμή διακριτικού. Ο κεντρικός υπολογιστής μπορεί στη συνέχεια να επεξεργαστεί τις απαιτούμενες πληροφορίες.
4. Εφαρμογή του HTTP Event Handler
Για τη διευκόλυνση δυναμικών δεδομένων, το διακριτικό που καθορίζεται από τον χρήστη ορίζεται για το σύνολο δεδομένων που θα ανακτηθούν:
Ανατρέξτε στον σύνδεσμο Wi-Fi για τα όργανα Texas για ενέργεια Παρακολούθηση ενέργειας- http://www.ti.com/tool/TIDC-WIFI-METER-READING για λεπτομερή επεξήγηση του χειρισμού συμβάντων, της σύνδεσης υλικού και για τη λήψη των αρχείων λογισμικού σύνδεσμος παραπάνω με το όνομα TIDC-WIFIMETER-READING. Τα αρχεία λογισμικού διανέμονται χρησιμοποιώντας ένα αυτο-εξαγόμενο εκτελέσιμο αρχείο, το οποίο προεπιλογή για εγκατάσταση σε TIDCWIFI-METER-READING-SOFTWARE στην επιφάνεια εργασίας του χρήστη.
- Μετά τη σύνδεση του υλικού, πραγματοποιήστε λήψη του υλικολογισμικού στο αντίστοιχο υλικό του.
- Μόλις ολοκληρωθεί η σύνδεση, θα φτάσετε στο τμήμα προγραμματισμού. Ρυθμίστε τη μονάδα Wi-Fi σε λειτουργία προγραμματισμού αλλάζοντας το διακόπτη SOP2 DIP στη μονάδα Wi-Fi στη θέση ON.
- Αφού φορτώσετε το υλικολογισμικό και το ρυθμίσετε όπως περιγράφεται στον σύνδεσμο, είστε έτοιμοι να δοκιμάσετε.
Ρύθμιση δοκιμής
Για να ελέγξετε τη σχεδίαση, ρυθμίστε το υλικό που είναι φορτωμένο με το υλικολογισμικό. Στη συνέχεια, εφαρμόστε τάση AC στην είσοδο εναλλασσόμενου ρεύματος της λωρίδας ρεύματος. Οι λυχνίες LED στο TIDM-3OUTSMTSTRP θα ανάψουν. Το LED στο Wi-Fi θα πρέπει να αναβοσβήνει επίσης. Για να ξεκινήσετε τη δοκιμή, χρησιμοποιήστε ένα smartphone, tablet ή υπολογιστή με Wi-Fi. Αναζητήστε το SSID "mysimplelink-XXXXXX" (όπου το "XXXXXX" είναι εξαψήφιος δεκαεξαδικός αριθμός) και συνδεθείτε σε αυτό. Εκκινήστε ένα πρόγραμμα περιήγησης και πληκτρολογήστε τη διεύθυνση URL "mysimplelink.net". Η κύρια σελίδα θα εμφανιστεί με το όνομα του μετρητή στην επάνω αριστερή γωνία (που είναι "MSP430i2040 3 SOCKET POWER STRI"). Στη συνέχεια, κάντε κλικ στο "Ανάγνωση" για να δείτε τις λεπτομέρειες.
Δεν υπάρχει αμφιβολία για τα πιθανά οφέλη της έξυπνης μέτρησης. Οι έξυπνοι μετρητές είναι απαραίτητοι για όλα τα μέρη της αγοράς:
- για τις εταιρείες μέτρησης να μειώσουν το κόστος ανάγνωσης μετρητών ·
- για χειριστές δικτύου που θέλουν να προετοιμάσουν το δίκτυο τους στο μέλλον ·
- για προμηθευτές ενέργειας που θέλουν να εισαγάγουν νέες, πελατειακές υπηρεσίες και να μειώσουν το κόστος τηλεφωνικού κέντρου
- για τις κυβερνήσεις να επιτύχουν στόχους εξοικονόμησης ενέργειας και απόδοσης και να βελτιώσουν τις διαδικασίες ελεύθερης αγοράς ·
- για τους τελικούς χρήστες να αυξήσουν την ενεργειακή ευαισθητοποίηση και να μειώσουν τη χρήση ενέργειας και το ενεργειακό κόστος.
Η εισαγωγή της έξυπνης μέτρησης φαίνεται επίσης ένα λογικό βήμα σε έναν κόσμο όπου όλες οι επικοινωνίες είναι ψηφιακοποιημένες και τυποποιημένες (Διαδίκτυο, E-mail, SMS, κουτιά συνομιλίας κ.λπ.) και όπου το κόστος της «ψηφιακής νοημοσύνης» εξακολουθεί να μειώνεται ταχέως. Οι επιπτώσεις των έξυπνων μετρητών στην υγεία δεν είναι επικίνδυνες σύμφωνα με πολλούς αξιωματούχους. Αν και η έρευνα συνεχίζεται καθώς σε όλο τον κόσμο οι άνθρωποι αναφέρουν ασύρματα επηρεάζουν την υγεία τους.
Οι έξυπνοι μετρητές είναι πολύ ακριβείς και ο έλεγχος των λογαριασμών ηλεκτρικής ενέργειας μας κάνει να έχουμε έναν.
Σχετικά με τον Συγγραφέα
Η Priyanka Umrani εργάζεται ως Μηχανικός Αναλογικού Σχεδίου Διάταξης με την Texas Instruments, Ινδία