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Über elektronische Zähler und ASKUE for "Dummies"
Elektronische Zähler
Ein elektronischer Zähler ist ein Wandler eines analogen Signals in eine Impulswiederholungsrate, deren Berechnung die verbrauchte Energiemenge angibt.
Der Hauptvorteil elektronischer Zähler gegenüber Induktionsmessgeräten ist das Fehlen rotierender Elemente. Darüber hinaus bieten sie einen größeren Bereich von Eingangsspannungen, erleichtern die Organisation von Mehrtarif-Messsystemen und verfügen über einen retrospektiven Modus - d. H. Sie können den Energieverbrauch für einen bestimmten Zeitraum anzeigen - normalerweise monatlich. Messen Sie den Stromverbrauch und passen Sie ihn problemlos in die Konfiguration ein ASKUE-Systeme und haben viele weitere zusätzliche Servicefunktionen.
Eine Vielzahl dieser Funktionen liegt in der Software. MikrocontrollerDies ist ein unverzichtbares Merkmal eines modernen elektronischen Stromzählers.
Konstruktiv Stromzähler Der Zähler besteht aus einem Gehäuse mit Klemmenblock, einen Strommesstransformator und eine Leiterplatte, auf der alle elektronischen Komponenten installiert sind.
Die Hauptkomponenten eines modernen elektronischen Messgeräts sind: Stromwandler, LCD-Anzeige, Stromversorgung der elektronischen Schaltung, Mikrocontroller, Echtzeituhr, Telemetrieausgang, Supervisor, Steuerungen, optischer Anschluss (optional).
Das LCD ist eine mehrstellige alphanumerische Anzeige und dient zur Anzeige von Betriebsarten, Informationen zum Stromverbrauch, zur Anzeige des Datums und der aktuellen Uhrzeit.
Die Stromquelle wird verwendet, um die Versorgungsspannung des Mikrocontrollers und anderer Elemente der elektronischen Schaltung zu erhalten. Ein Supervisor ist direkt der Quelle zugeordnet. Der Supervisor erzeugt beim Ein- und Ausschalten ein Rücksetzsignal für den Mikrocontroller und überwacht auch Änderungen der Eingangsspannung.
Die Echtzeituhr dient zum Zählen der aktuellen Uhrzeit und des aktuellen Datums. In einigen Stromzählern sind diese Funktionen dem Mikrocontroller zugewiesen. Um seine Last zu verringern, verwenden sie in der Regel einen separaten Chip, z. B. DS1307N. Durch die Verwendung eines separaten Chips können Sie die Leistung des Mikrocontrollers freisetzen und ihn an anspruchsvollere Aufgaben weiterleiten.
Der Telemetrieausgang dient zur Verbindung mit dem ASKUE-System oder direkt mit dem Computer (in der Regel über den RS485 / RS232-Schnittstellenkonverter). Der optische Anschluss, der nicht bei allen Stromzählern verfügbar ist, ermöglicht es Ihnen, Informationen direkt vom Stromzähler abzurufen und dient in einigen Fällen zur Programmierung (Parametrierung).
Das Herzstück des elektronischen Messgeräts ist ein Mikrocontroller. Es könnte so sein Mikrochip-Chip (PIC-Controller), sowie Hersteller von ATMEL oder NEC.
In einem elektronischen Messgerät wird dem Mikrocontroller die Leistung fast aller Funktionen zugewiesen. Es ist ein ADC-Wandler (wandelt das Eingangssignal vom Stromwandler in eine digitale Form um, führt seine mathematische Verarbeitung durch und gibt das Ergebnis an eine digitale Anzeige aus.) Der Mikrocontroller empfängt auch Befehle von den Steuerungen und steuert die Schnittstellenausgänge.
Ich wiederhole, die Fähigkeiten des Mikrocontrollers hängen von seiner Software (Software) ab. Ohne Software - es ist nur ein Lächeln aus Kunststoff - Siliziumwürfeln. Daher hängt die Vielfalt der ausgeführten Servicefunktionen und Aufgaben davon ab, welche technische Aufgabe für den Programmierer festgelegt wurde.
Derzeit besteht die Entwicklung elektronischer Zähler hauptsächlich darin, „Schnickschnack“ hinzuzufügen. Verschiedene Hersteller fügen neue Funktionen hinzu. Einige Geräte können beispielsweise den Status des Stromversorgungsnetzes überwachen und diese Informationen an Versandzentren usw. senden.
Sehr oft wird eine Leistungsbegrenzungsfunktion in den Stromzähler eingeführt. In diesem Fall trennt der Stromzähler den Verbraucher vom Netz, wenn der Stromverbrauch überschritten wird. Zur Steuerung der Spannungsversorgung ist im Inneren des Stromzählers installiert Schütz auf den entsprechenden Strom. Eine Abschaltung ist auch möglich, wenn der Verbraucher die zugeteilte Stromgrenze überschritten hat oder die Vorauszahlung für Strom beendet ist. Mit einigen Stromzählern können Sie übrigens das Barguthaben direkt über die eingebauten Plastikkartenleser auffüllen. Zu den Stromzählern dieser Gruppe gehören STK-1-10 und STK-3-10, hergestellt in Odessa.
FRAGEN
Versuche, ein ASKUE (automatisiertes Steuerungssystem für die Strommessung) zu schaffen, sind mit dem Erscheinen relativ erschwinglicher Mikroprozessorvorrichtungen verbunden. Die hohen Kosten der letzteren machten Buchhaltungssysteme jedoch nur großen Industrieunternehmen zugänglich. Die Entwicklung von ASKUE wurde von ganzen Forschungsinstituten durchgeführt.
Die Lösung des Problems:
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Ausstattung elektrischer Induktionszähler mit Umdrehungssensoren;
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Schaffung von Geräten, die eingehende Impulse zählen und das Ergebnis an einen Computer übertragen können;
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Anhäufung der Ergebnisse der Zählung und der Bildung von Berichtsdokumenten im Computer.
Die ersten Buchhaltungssysteme waren extrem teure, unzuverlässige und nicht informative Komplexe, aber sie bildeten die Grundlage für die Schaffung von ASKUE der nächsten Generationen.
Der Wendepunkt in der Entwicklung von ASKUE war die Entstehung von PCs und die Schaffung elektronischer Stromzähler. Die weit verbreitete Einführung der zellularen Kommunikation gab der Entwicklung automatisierter Messsysteme, die die Schaffung drahtloser Systeme ermöglichten, noch größere Impulse, da das Problem der Organisation von Kommunikationskanälen eines der Hauptthemen in dieser Richtung war.
Der Hauptzweck des ASKUE-Systems besteht darin, alle Daten zu elektrischen Energieflüssen auf allen Spannungsebenen in angemessenen Zeitintervallen zu erfassen und die Daten so zu verarbeiten, dass Berichte über verbrauchten oder entladenen Strom (Strom) erstellt, der Verbrauch (Erzeugung) analysiert und prognostiziert werden. ) eine Analyse der Kostenindikatoren durchführen und schließlich - was am wichtigsten ist - Berechnungen für elektrische Energie durchführen.
Um das ASKUE-System zu organisieren, ist Folgendes erforderlich:
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Installieren Sie an den Energiemesspunkten hochpräzise Messgeräte - elektronische Zähler
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Digitale Signale zur Übertragung in den sogenannten "Addierern", ausgestattet mit Speicher.
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Erstellen Sie ein Kommunikationssystem (in der Regel verwenden sie in letzter Zeit GSM - Kommunikation dafür), das eine weitere Informationsübertragung an lokale (im Unternehmen) und an die oberen Ebenen ermöglicht.
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Organisation und Ausstattung von Informationsverarbeitungszentren mit modernen Computern und Software.
ASKUE-Schema
Ein Beispiel für ein einfaches ASKUE-Organisationsschema ist in der Abbildung dargestellt. Es kann mehrere separate Hauptebenen unterscheiden:
1. Stufe eins ist die Stufe der Informationssammlung.
Elemente dieser Stufe sind Stromzähler und verschiedene Geräte, die die Parameter des Systems messen. Als solche Geräte können verschiedene Sensoren verwendet werden, die sowohl einen Ausgang zum Anschließen der RS-485-Schnittstelle als auch Sensoren aufweisen, die über spezielle Analog-Digital-Wandler mit dem System verbunden sind. Es ist darauf zu achten, dass nicht nur elektronische Stromzähler, sondern auch herkömmliche Induktionszähler verwendet werden können, die mit Umrichtern der Umdrehungszahl der Scheibe in elektrische Impulse ausgestattet sind.
In ASKUE-Systemen werden über die RS-485-Schnittstelle Sensoren an Steuerungen angeschlossen.Die Eingangsimpedanz des Informationssignalempfängers über die RS-485-Schnittstelle beträgt normalerweise 12 kOhm. Da die Sendeleistung begrenzt ist, begrenzt dies auch die Anzahl der an die Leitung angeschlossenen Empfänger. Gemäß der Spezifikation der RS-485-Schnittstelle kann der Empfänger unter Berücksichtigung der Abschlusswiderstände bis zu 32 Sensoren leiten.
2. Die zweite Ebene ist die Verbindungsebene.
Auf dieser Ebene befinden sich die verschiedenen Steuerungen, die zum Transport des Signals benötigt werden. In dem in 9 gezeigten ASKUE-Schema ist das Element der zweiten Ebene ein Wandler, der ein elektronisches Signal von der RS-485-Schnittstellenleitung in die RS-232-Schnittstellenleitung umwandelt. Dies ist für das Lesen von Daten durch einen Computer oder eine Steuersteuerung erforderlich.
Wenn mehr als 32 Sensoren angeschlossen werden müssen, werden auf dieser Ebene Geräte angezeigt, die als Hubs bezeichnet werden. Die Abbildung zeigt das Konstruktionsschema des ASKUE-Systems für die Anzahl der Sensoren von 1 bis 247 Stk.
Die dritte Ebene ist die Ebene der Datenerfassung, -analyse und -speicherung. Ein Element dieser Ebene ist ein Computer, ein Controller oder ein Server. Die Hauptanforderung für Geräte auf dieser Ebene ist die Verfügbarkeit spezieller Software zur Konfiguration von Systemelementen.
Derzeit sind fast alle elektronischen Stromzähler mit einer Schnittstelle zur Aufnahme in das ASKUE-System ausgestattet. Selbst diejenigen, die diese Funktion nicht haben, können mit einem optischen Anschluss für lokale Geräte ausgestattet werden Lesungen machen direkt am Installationsort des Messgeräts durch Einlesen von Informationen in einen Personal Computer. Daher ist der Stromzähler heute ein komplexes elektronisches Gerät.
Sie sollten jedoch nicht glauben, dass nur elektronische Zähler für die Fernablesung verwendet werden können (dieses Ziel ist das Hauptziel in ASKUE-Systemen).
Mit dem Buchstaben „D“ gekennzeichnete Messgeräte, z. B. SR3U-I670D, verfügen über einen Telemetrieausgang (Impulssensor), der die Übertragung von Informationen über aktive (Blind-) Energie, die durch das Messgerät geleitet wird, über eine Zweidraht-Kommunikationsleitung an das entfernte Datenerfassungs- und -verarbeitungssystem gewährleistet. Die Abbildung zeigt nur einen solchen Stromzähler ohne Gehäusedeckel:
Stromzähler SR3U-I670D
Ein Impulssensor (2) ist an der Seitenwand des Stromzählers installiert. Wie funktioniert dieser Sensor?
Erinnern wir uns an das Gerät des Induktionsmessers. Es hat ein Element wie eine Aluminiumscheibe. Seine Drehzahl ist direkt proportional zur von der Last verbrauchten Leistung. Hier ist die Scheibendrehzahl oder vielmehr die Anzahl der Umdrehungen und eine numerische Eigenschaft, die in Impulse umgewandelt und an die Kommunikationsleitung übertragen werden kann. Zähler mit eingebauten Sensoren verursachen daher einen Parameter wie die Anzahl der Impulse pro 1 kW * h.
Als Impulsquelle wird ein Messwandler verwendet, dessen magnetischer Fluss periodisch den Metallsektor durchquert und der auf der Achse der Scheibe montiert ist. Die von ihm empfangenen Impulse werden der Schaltung des Sensors selbst und dann der Kommunikationsleitung zugeführt. Der Sensor wird über dieselbe Leitung mit Strom versorgt.
Grundsätzlich kann jedes Induktionsmessgerät beispielsweise mit einem Impulssensor wie E870 ausgestattet werden.
Impulssensor E870
Das Funktionsprinzip des E870-Sensors unterscheidet sich von dem oben beschriebenen. Für seine Funktion wird ein abgedunkelter Sektor mit schwarzer Farbe auf die flache Oberfläche der Messscheibe aufgetragen.
Der Impulssensor - Wandler hat einen Foto-LED-Kopf in seiner Konstruktion - d.h. ein paar Fotodiode - LED. Der Sensor ist so im Zähler installiert, dass der Kopf auf die Scheibe gerichtet ist. Das von der LED ausgesendete Signal wird von der Platte reflektiert und von der Fotodiode empfangen. Aufgrund des abgedunkelten Sektors der Platte ist das Signal intermittierend.
Die elektronische Schaltung auf den Logikelementen überwacht diese Unterbrechungen, wandelt aufeinanderfolgende Impulse um und gibt sie an die Kommunikationsleitung aus.Das Tastverhältnis (Wiederholungsrate) dieser Impulse ist direkt proportional zur Drehzahl der Scheibe und damit zum Stromverbrauch und kann durch die Anzeige-LED visuell beurteilt werden.
Auf der anderen Seite der Kommunikationsleitung empfängt das Empfangsgerät diese Impulse, zählt ihre Anzahl für einen bestimmten Zeitraum und liefert das Ergebnis an das Informationsanzeigegerät. Somit liest das Messgerät aus der Ferne. Auf diese Weise wurden die ersten Systeme zur Ferninformationserfassung erstellt.
Es stellt sich jedoch eine berechtigte Frage: Oben haben wir die Schnittstellen RS 485 und RS 232 untersucht, aber hier haben wir eine Impulsfolge.
Es stellt sich jedoch heraus, dass wir Induktionszähler nicht in die oben beschriebenen modernen Systeme zum Aufbau eines automatisierten Leistungsmess- und Abrechnungssystems einbinden werden. Grundsätzlich ist dies möglich. Das Konvertieren einer Impulssequenz in dieselbe RS 232-Schnittstelle ist keine große Sache, da dieser Adapter eine relativ einfache elektronische Schaltung sein wird. Aber das hat nicht viel Sinn. Induktions-Stromzähler gehören allmählich der Vergangenheit an und werden dort, wo sie installiert sind, nur als lokale Messgeräte verwendet.
Bei der Entwicklung moderner ASKUE-Systeme werden nur elektronische Zähler verwendet. Sie haben unbestreitbare Vorteile gegenüber der Einführung in den Informationsplan und verfügen über nahezu unbegrenzte Servicefunktionen.
Mikhail Tikhonchuk
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