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Acerca de los medidores electrónicos y ASKUE para "tontos"
Medidores electrónicos
Un contador electrónico es un convertidor de una señal analógica a una frecuencia de repetición de pulso, cuyo cálculo da la cantidad de energía consumida.
La principal ventaja de los medidores electrónicos en comparación con los de inducción es la ausencia de elementos giratorios. Además, proporcionan una gama más amplia de voltajes de entrada, facilitan la organización de sistemas de medición de múltiples tarifas y tienen un modo retrospectivo, es decir le permite ver la cantidad de energía consumida durante un período determinado, generalmente mensualmente; medir el consumo de energía, adaptarse fácilmente a la configuración Sistemas ASKUE y tienen muchas más funciones de servicio adicionales.
Una variedad de estas características se encuentra en el software. microcontrolador, que es un atributo indispensable de un medidor electrónico de electricidad moderno.
Constructivamente medidor eléctrico el medidor consta de una carcasa con bloque de terminales, un transformador de medición de corriente y una placa de circuito impreso en la que están instalados todos los componentes electrónicos.
Los componentes principales de un medidor electrónico moderno son: transformador de corriente, pantalla LCD, fuente de alimentación de circuito electrónico, microcontrolador, reloj en tiempo real, salida telemétrica, supervisor, controles, puerto óptico (opcional).
La pantalla LCD es un indicador alfanumérico de varios dígitos y está destinado a indicar modos de funcionamiento, información sobre la electricidad consumida, mostrar la fecha y la hora actual.
La fuente de alimentación se utiliza para obtener la tensión de alimentación del microcontrolador y otros elementos del circuito electrónico. Un supervisor está asociado directamente con la fuente. El supervisor genera una señal de reinicio para el microcontrolador cuando se enciende y apaga la alimentación, y también monitorea los cambios en el voltaje de entrada.
El reloj de tiempo real está diseñado para contar la hora y fecha actuales. En algunos medidores eléctricos, estas funciones se asignan al microcontrolador, sin embargo, para reducir su carga, por regla general, utilizan un chip separado, por ejemplo, DS1307N. El uso de un chip separado le permite liberar la potencia del microcontrolador y dirigirlos a tareas más exigentes.
La salida telemétrica se utiliza para conectarse al sistema ASKUE o directamente a la computadora (como regla, a través del convertidor de interfaz RS485 / RS232). El puerto óptico, que no está disponible en todos los medidores eléctricos, le permite tomar información directamente del medidor eléctrico y, en algunos casos, sirve para su programación (parametrización).
El corazón del medidor electrónico es un microcontrolador. Podría ser como Microchip chip (controlador PIC), y fabricantes de ATMEL o NEC.
En un medidor electrónico, el rendimiento de casi todas las funciones se asigna al microcontrolador. Es un convertidor ADC (convierte la señal de entrada del transformador de corriente en una forma digital, realiza su procesamiento matemático y envía el resultado a una pantalla digital). El microcontrolador también recibe comandos de los controles y controla las salidas de la interfaz.
Las capacidades que tiene el microcontrolador, repito, dependen de su software (software). Sin software, es solo una sonrisa plástica de cubo de silicona. Por lo tanto, la variedad de funciones y tareas de servicio realizadas depende de la tarea técnica que se configuró para el programador.
Actualmente, el desarrollo de medidores electrónicos se basa principalmente en agregar "campanas y silbatos", varios fabricantes están agregando nuevas funciones, por ejemplo, algunos dispositivos pueden monitorear el estado de la red de suministro de energía con la transmisión de esta información a los centros de despacho, etc.
Muy a menudo, se introduce una función de limitación de potencia en el medidor eléctrico. En este caso, cuando se excede el consumo de energía, el medidor eléctrico desconecta al consumidor de la red. Para controlar el suministro de voltaje, dentro del medidor eléctrico está instalado contactor a la corriente apropiada. El cierre también es posible si el consumidor ha excedido el límite de electricidad asignado o ha finalizado el prepago de electricidad. Por cierto, algunos medidores eléctricos le permiten reponer el saldo de efectivo directamente a través de los lectores de tarjetas de plástico incorporados. Los medidores eléctricos de este grupo incluyen STK-1-10 y STK-3-10, fabricados en Odessa.
PREGUNTAR
Los intentos de crear un ASKUE (sistema de control automatizado para la medición de electricidad) están asociados con la aparición de dispositivos de microprocesador relativamente asequibles, sin embargo, el alto costo de este último hizo que los sistemas de contabilidad fueran accesibles solo para grandes empresas industriales. El desarrollo de ASKUE fue llevado a cabo por institutos de investigación completos.
La solución al problema involucrado:
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equipar medidores de energía eléctrica de inducción con sensores de revolución;
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creación de dispositivos capaces de contar pulsos entrantes y transmitir el resultado a una computadora;
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acumulación en la computadora de los resultados del conteo y la formación de documentos de informes.
Los primeros sistemas de contabilidad eran complejos extremadamente caros, poco confiables y poco informativos, pero permitieron formar la base para la creación de ASKUE de las próximas generaciones.
El punto de inflexión en el desarrollo de ASKUE fue la aparición de computadoras personales y la creación de medidores electrónicos de electricidad. La introducción generalizada de las comunicaciones celulares dio un impulso aún mayor al desarrollo de sistemas de medición automatizados, lo que permitió crear sistemas inalámbricos, ya que la cuestión de la organización de los canales de comunicación fue uno de los principales en esta dirección.
El objetivo principal del sistema ASKUE es recopilar todos los datos sobre los flujos de energía eléctrica en todos los niveles de voltaje en intervalos de tiempo razonables y procesar los datos de tal manera que proporcione informes sobre la electricidad (energía) consumida o descargada, analizar y hacer pronósticos sobre el consumo (generación) ), realice un análisis de los indicadores de costos y, finalmente, lo más importante, haga cálculos para la energía eléctrica.
Para organizar el sistema ASKUE es necesario:
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En los puntos de medición de energía, instale dispositivos de medición de alta precisión: medidores electrónicos
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Señales digitales para transmitir en los llamados "sumadores", equipados con memoria.
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Para crear un sistema de comunicación (por regla general, recientemente utilizan la comunicación GSM para esto), que proporciona una mayor transferencia de información a nivel local (en la empresa) y a los niveles superiores.
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Organizar y equipar centros de procesamiento de información con computadoras y software modernos.
Esquema de ASKUE
En la figura se muestra un ejemplo de un esquema de organización ASKUE simple. Puede distinguir varios niveles principales separados:
1. El nivel uno es el nivel de recopilación de información.
Los elementos de este nivel son medidores eléctricos y varios dispositivos que miden los parámetros del sistema. Como tales dispositivos, se pueden usar varios sensores, que tienen una salida para conectar la interfaz RS-485 y sensores conectados al sistema a través de convertidores analógicos a digitales especiales. Es necesario prestar atención al hecho de que es posible usar no solo medidores eléctricos electrónicos, sino también medidores de inducción convencionales equipados con convertidores del número de revoluciones del disco en pulsos eléctricos.
En los sistemas ASKUE, la interfaz RS-485 se usa para conectar sensores a los controladores.La impedancia de entrada del receptor de señal de información a través de la interfaz RS-485 suele ser de 12 kOhm. Dado que la potencia del transmisor es limitada, esto también limita el número de receptores conectados a la línea. Según la especificación de la interfaz RS-485, teniendo en cuenta las resistencias de terminación, el receptor puede conducir hasta 32 sensores.
2. El segundo nivel es el nivel de conexión.
En este nivel se encuentran los diversos controladores necesarios para transportar la señal. En el esquema ASKUE que se muestra en la Figura 9, el elemento de segundo nivel es un convertidor que convierte la señal electrónica de la línea de interfaz RS-485 a la línea de interfaz RS-232, esto es necesario para la lectura de datos por una computadora o un controlador de control.
Si es necesario conectar más de 32 sensores, entonces los dispositivos llamados concentradores aparecen en el circuito a este nivel. La figura muestra el esquema de construcción del sistema ASKUE para el número de sensores de 1 a 247 piezas.
El tercer nivel es el nivel de recopilación, análisis y almacenamiento de datos. Un elemento de este nivel es una computadora, controlador o servidor. El principal requisito para el equipo en este nivel es la disponibilidad de software especializado para configurar elementos del sistema.
Actualmente, casi todos los medidores electrónicos de electricidad están equipados con una interfaz para su inclusión en el sistema ASKUE. Incluso aquellos que no tienen esta característica pueden equiparse con un puerto óptico para tomando lecturas directamente en el sitio de instalación del medidor leyendo información en una computadora personal. Por lo tanto, hoy el medidor eléctrico es un dispositivo electrónico complejo.
Sin embargo, no debe pensar que solo se pueden usar medidores electrónicos para la lectura remota (es decir, este objetivo es el principal en los sistemas ASKUE).
Los medidores marcados con la letra "D", por ejemplo, SR3U-I670D, tienen una salida telemétrica (sensor de pulso), que garantiza la transmisión de información sobre la energía activa (reactiva) que pasa a través del medidor al sistema remoto de recolección y procesamiento de datos a través de una línea de comunicación de dos cables. La figura solo muestra un medidor de electricidad con la cubierta de la carcasa retirada:
Medidor eléctrico SR3U-I670D
Un sensor de pulso (2) está instalado en el panel lateral del medidor eléctrico. ¿Cómo funciona este sensor?
Recordemos el dispositivo del medidor de inducción. Tiene un elemento como un disco de aluminio. Su velocidad de rotación es directamente proporcional a la potencia consumida por la carga. Aquí está la velocidad de rotación del disco, o más bien el número de revoluciones, y es una característica numérica que puede convertirse en pulsos y transmitirse a la línea de comunicación. Por lo tanto, los contadores con sensores incorporados están marcados con un parámetro tal como el número de pulsos por 1 kW * h.
Un transformador de medición sirve como fuente de impulsos, cuyo flujo magnético cruza periódicamente el sector del metal, montado en el eje del disco. Los pulsos recibidos de él se suministran al circuito del sensor mismo, y luego a la línea de comunicación. El sensor recibe energía en la misma línea.
En principio, cualquier medidor de inducción puede estar equipado con un sensor de pulso, por ejemplo, como el E870.
Sensor de pulso E870
El principio de funcionamiento del sensor E870 es diferente del descrito anteriormente. Para su funcionamiento, se aplica un sector oscuro con pintura negra a la superficie plana del disco del medidor.
El sensor de pulso - convertidor tiene un cabezal de foto-LED en su diseño, es decir una pareja fotodiodo - LED. El sensor se instala dentro del mostrador para que la cabeza se dirija hacia el disco. La señal emitida por el LED se refleja desde el disco y es recibida por el fotodiodo. Debido al sector oscuro del disco, la señal es intermitente.
El circuito electrónico en los elementos lógicos monitorea estas interrupciones, convierte y emite pulsos consecutivos a la línea de comunicación.El ciclo de trabajo (tasa de repetición) de estos pulsos es directamente proporcional a la velocidad de rotación del disco y, por lo tanto, al consumo de energía y puede evaluarse visualmente mediante el LED indicador.
En el otro lado de la línea de comunicación, el dispositivo receptor recibe estos pulsos, cuenta su número durante un cierto período de tiempo y proporciona el resultado al dispositivo de visualización de información. Por lo tanto, el medidor lee de forma remota. Así es como se construyeron los primeros sistemas de recopilación de información remota.
Sin embargo, surge una pregunta legítima: anteriormente examinamos las interfaces RS 485 y RS 232, pero aquí tenemos una secuencia de pulsos.
Resulta que, de todos modos, ¿no vincularemos los contadores de inducción a los esquemas modernos para construir un sistema automatizado de medición y contabilidad de energía considerado anteriormente? En principio, esto se puede hacer. Convertir una secuencia de pulsos en la misma interfaz RS 232 no es gran cosa; este adaptador será un circuito electrónico relativamente simple. Pero no tiene mucho sentido esto. Los medidores eléctricos de inducción se están convirtiendo gradualmente en una cosa del pasado, y donde se instalan, se usan solo como dispositivos de medición locales.
Al diseñar sistemas ASKUE modernos, solo se utilizan medidores electrónicos. Tienen ventajas innegables sobre la inducción en el plan de "información" y tienen capacidades de servicio casi ilimitadas.
Mikhail Tikhonchuk
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