Le principe du guichet électronique

Pour calculer l'énergie électrique consommée pendant une période de temps nécessaire pour intégrer dans le temps les valeurs instantanées de la puissance active. Pour une puissance de signal sinusoïdal est égal au produit de la tension aux bornes du courant dans le réseau à un moment donné. Sur ce principe fonctionne de tout compteur d'électricité. Dans la figure. La figure 1 montre un schéma synoptique d'un compteur électromécanique.

Dans la figure. A. Schéma de principe de l'électricité compteur électromécanique

La mise en œuvre d'un wattmètre numérique (Fig. 2) exige spécialisée IC capable de produire la multiplication des signaux et la valeur obtenue sous une forme commode d'un microcontrôleur. Par exemple, le convertisseur de puissance active - dans le taux de répétition des impulsions. Le nombre total d'impulsions qui arrivent, le microcontrôleur compté est directement proportionnelle à la consommation d'énergie.

Dans la figure. Deux. Un schéma de principe d'un compteur numérique de la puissance

Aucun rôle moins important joué par les différentes fonctions de service telles que l'accès à distance au compteur, à l'information sur l'énergie stockée, et bien d'autres. La présence d'un affichage numérique, commandé par un microcontrôleur permet au logiciel de définir les différents modes de sortie, par exemple, afficher des informations sur l'énergie consommée par mois, selon différents taux et ainsi de suite.

Afin de réaliser certains éléments inhabituels, tels que l'appariement des niveaux utilisant le protocole IP supplémentaire. Maintenant commencé à produire des circuits spécialisés - convertisseurs de puissance à la fréquence, et les microcontrôleurs spécialisés qui contiennent de tels convertisseurs sur la puce. Mais souvent, ils sont trop chers pour une utilisation dans les compteurs à induction municipaux. Par conséquent, de nombreux fabricants mondiaux de microcontrôleurs sont le développement des puces spécialisées conçus pour cet usage.

Laissez-nous analyser la version la plus simple de la construction d'un compteur numérique à la plus faible coût (moins d'un dollar) microcontrôleur 8-bit Motorola. Dans la solution présentée en œuvre toutes les fonctions minimales nécessaires. Il est basé sur l'utilisation des low-cost puissance de l'émetteur IP de la fréquence des impulsions et KR1095PP1 microcontrôleur 8 bits MC68HC05KJ1 (Fig. 3). Avec cette structure, le microcontrôleur est nécessaire de résumer le nombre de sortie des impulsions à l'écran et d'effectuer sa défense dans une variété de situations d'urgence. Considéré comme le compteur est en fait un analogique-numérique fonctionnelle des compteurs existants mécaniques, montés sur une amélioration supplémentaire.

Dans la figure. Trois. Les principales composantes de la plus simple compteur d'électricité numérique

Signaux proportionnels à la tension et du courant dans le réseau sont retirés des capteurs et envoyé à l'entrée du convertisseur. Convertisseur IP multiplie les signaux d'entrée pour obtenir la consommation de puissance instantanée. Ce signal est envoyé à l'entrée du microcontrôleur, qui le convertit en Wh, et ​​l'accumulation de signaux, changeant le compteur. Perturbations fréquentes de tension d'alimentation conduit à la nécessité d'utiliser EEPROM pour stocker le compteur. Depuis l'échec de la nourriture est la plus caractéristique d'une situation d'urgence, une telle protection est nécessaire dans toute compteur numérique.

L'algorithme du programme (figure 4) pour la version la plus simple du compteur est assez simple. Lorsque vous allumez le microcontrôleur est configuré en conformité avec le programme lit de l'EEPROM de la dernière valeur mémorisée et l'affiche sur l'écran. Le contrôleur passe alors à compter les impulsions en provenance du convertisseur IP, et l'accumulation de chaque Wh, l'incrémentation du compteur.

Dans la figure. 4. L'algorithme du programme

Lors de l'écriture à la valeur EEPROM de l'énergie stockée peut être perdu au moment de la panne de courant. Pour ces raisons, la valeur de l'énergie accumulée stockée dans le cycle de l'EEPROM à l'autre par un certain nombre de modifications apportées à la lutte contre, configurer le logiciel, en fonction de la précision requise. Cela évite la perte des données stockées de l'énergie. Lorsque le microcontrôleur de tension analyse toutes les valeurs dans l'EEPROM et choisit celui-ci. Pour une perte minimale d'une importance suffisante pour enregistrer avec un 100 W · h Cette quantité peut être modifié dans le programme.

Le régime de la calculatrice numérique est montré dans la figure. Cinq. X1 est reliée à la borne de tension de 220 ​​V et la charge. Avec les signaux de capteur courant et de tension sont appliqués à l'KR1095PP1 puce de conversion avec la fréquence de sortie opto-coupleur. La base du compteur est un microcontrôleur MC68HC05KJ1 entreprise, Motorola produit dans 16 broches paquet (DIP ou SOIC) et dispose de 1,2 Ko de ROM et 64 octets de RAM. Pour stocker le montant cumulé des pannes de courant sur ​​l'alimentation est utilisée EEPROM 24S00 petit volume (16 octets) de Microchip. Comme l'affichage utilise à 8 chiffres à 7 segments à cristaux liquides, contrôlé par n'importe quel contrôleur à faible coût, échanger avec le microcontrôleur central via SPI ou I ² C et un connecteur X2.

La mise en œuvre de l'algorithme besoin de moins de 1 Ko de RAM et au moins la moitié des ports d'entrée / sortie de la MC68HC05KJ1 microcontrôleur. Sa capacité est suffisante pour ajouter quelques fonctions de services, tels que l'union des compteurs dans le réseau via une liaison RS-485. Cette fonctionnalité fournit des informations sur l'énergie stockée dans le centre de service et hors de l'électricité en l'absence de paiement. Un réseau de compteurs ces peut être équipé d'une maison d'habitation à plusieurs étages. Tous les témoignages seront reçus sur le réseau au centre de contrôle.

D'intérêt certain, c'est une famille de microcontrôleurs 8 bits avec sur puce de mémoire flash situé. Parce qu'il peut être programmé directement sur ​​la carte rassemblés, à condition code de sécurité et de la capacité de mettre à jour le logiciel sans installation.

Dans la figure. Cinq. Ordinateur numérique pour le compteur numérique

La version est encore plus intéressant du compteur sans une mémoire EEPROM externe et coûteux externe RAM non-volatile. Il est possible pour une situation d'urgence fixer le témoignage et des informations de service dans la mémoire interne FLASH-mémoire du microcontrôleur. Cela garantit également la confidentialité des informations qui ne peuvent pas être fait lorsque vous utilisez un quartz externe, n'est pas protégée contre tout accès non autorisé. Ces compteurs d'énergie de toute la complexité peut être implémentée en utilisant les microcontrôleurs de Motorola HC08 famille de la mémoire flash situé sur la puce.

La transition à un contrôle numérique automatique et le système comptable de l'électricité - une question de temps. Les avantages de tels systèmes sont évidents. Leur prix sera continuent de tomber. Et même le plus simple microcontrôleur tel compteur numérique présente des avantages évidents: la fiabilité en raison de compléter le manque d'éléments de friction, la compacité, la possibilité de faire de l'affaire à la lumière des contemporains maisons intérieures, ce qui augmente la période de calibration d'un certain nombre de fois, la maintenabilité et la facilité d'entretien et espluatatsii. Avec du matériel supplémentaire peu et les coûts des logiciels, même un simple compteur numérique peut avoir un certain nombre de fonctions de service qui sont absents dans tous les fichiers. Mécanique, comme la mise en œuvre de la multi-tarifaires paiements destinés à la consommation d'énergie, la possibilité de la comptabilité automatisée et la consommation d'énergie de commande