Из чего состоят счетчики электроэнергии?
Анализ функциональных модулей счетчиков электроэнергии
1. Модуль питания
Являясь «энергетическим центром» счетчика электроэнергии, его основная функция заключается в преобразовании высоковольтного переменного тока 220 В в низковольтный постоянный ток 12 В, 5 В и 3,3 В для питания других модулей. Существует три распространенных типа:
Трансформаторный: сначала преобразует переменный ток 220 В в переменный ток примерно 12 В, затем выпрямляет и стабилизирует его для получения целевого напряжения. Он обладает низкой мощностью и высокой стабильностью, но подвержен электромагнитным помехам.
Емкостное понижение напряжения: использует емкостное сопротивление конденсатора для ограничения рабочего тока. Он имеет небольшие размеры и низкую стоимость, но его недостатками являются низкая мощность и высокое собственное потребление.
Импульсный источник питания: модулирует напряжение посредством периодического переключения электронных коммутирующих устройств. Он обладает низким энергопотреблением, небольшими размерами и широким диапазоном регулирования напряжения, но имеет высокочастотные помехи и более высокую стоимость.
Выбор должен основываться на функциях продукта, размере корпуса счетчика, стоимости и региональных требованиях политики.
2. Модуль отображения
Основная функция — отображение данных о потреблении электроэнергии. Распространенные типы включают цифровые индикаторы, счетчики, обычные ЖК-дисплеи, матричные ЖК-дисплеи и сенсорные ЖК-дисплеи. Среди них цифровые индикаторы и счетчики могут отображать только один тип данных о потреблении электроэнергии, что уже не соответствует потребностям интеллектуальных сетей в отображении нескольких типов данных об электроэнергии. ЖК-дисплеи в настоящее время являются основным типом, и их тип можно выбрать в зависимости от сложности отображаемого содержимого. 3. Модуль хранения данных
Используется для хранения параметров счетчика, данных о потреблении электроэнергии, исторических данных и т. д. Обычно используются микросхемы EEPROM, ферроэлектрические микросхемы и микросхемы Flash, каждая из которых имеет свои области применения:
Микросхема Flash: тип флэш-памяти, используется для хранения временных данных, графиков нагрузки, пакетов обновления программного обеспечения и т. д.
Микросхема EEPROM: электрически стираемая и программируемая, выдерживает до 1 миллиона циклов записи, подходит для данных, требующих частых обновлений, таких как потребление электроэнергии. Она имеет низкую стоимость и может удовлетворить потребности в хранении данных электросчетчика на протяжении всего срока службы. Ферроэлектрическая микросхема: обеспечивает до 1 миллиарда циклов записи, сохраняет данные даже без питания и обладает преимуществами высокой плотности, высокой скорости и низкого энергопотребления, что делает ее подходящей для сценариев высокочастотного хранения данных. Однако она относительно дорога.
4. Модуль выборки
Отвечает за преобразование сильноточных и высоковольтных сигналов в сигналы меньшей амплитуды для последующего сбора данных. Для измерения тока обычно используются шунты, трансформаторы тока и катушки Роговского, а для измерения напряжения — высокоточные резистивные делители напряжения.
5. Модуль измерения
Основная функция — получение аналоговых сигналов тока и напряжения и преобразование их в цифровые сигналы. Он делится на однофазные и трехфазные модули измерения.
6. Модуль связи
Это ядро передачи данных и взаимодействия, обеспечивающее эффективное управление интеллектуальными сетями и взаимодействие человека с машиной в Интернете вещей. В ранних системах в основном использовались инфракрасная связь и RS485, но теперь доступны различные варианты, такие как PLC, RF, LoRa, Zigbee, GPRS и NB-IoT. Выбор должен основываться на сценарии применения и преимуществах и недостатках каждого метода связи.
7. Модуль управления
Используя встроенное магнитное реле, он управляет подачей питания на нагрузку на основе данных о мощности, схем управления и команд в реальном времени. Основные функции включают: отключение реле для защиты цепи при перегрузке по току/перенапряжении, управление включением/выключением питания по времени, отключение питания из-за недостаточного предоплаченного кредита и прием команд для дистанционного управления.
8. Модуль обработки MCU
Являясь «мозгом» электросчетчика, он отвечает за различные вычисления данных, преобразование и выполнение инструкций, а также координацию совместной работы каждого модуля для обеспечения общей функциональности. Электросчетчики — это сложные электронные измерительные приборы, объединяющие технологии из различных областей, включая электропитание, измерение мощности, связь, отображение информации и хранение данных. Для создания стабильного, надежного и точного устройства необходима глубокая интеграция этих модулей и технологий.
