Le principe de fonctionnement du compteur électronique

Calculer l'énergie électrique consommée au cours d' une certaine période de temps, il est nécessaire d'intégrer dans le temps les valeurs instantanées de la puissance active. Pour une tension de signal de sortie sinusoïdale est égale au produit du courant dans le réseau à un moment donné. Sur ce principe fonctionne à chaque compteur d'énergie électrique. Fig. La figure 1 est un schéma fonctionnel du compteur électromécanique.

Fig. 1. Schéma de l'électricité de compteur électromécanique

Mise en œuvre du compteur numérique de l' énergie électrique (Fig. 2) exige spécialisée IC capable de produire des signaux de multiplication et de fournir la valeur résultante sous une forme commode pour le microcontrôleur. Par exemple, le convertisseur de puissance active - une fréquence de répétition des impulsions. Total est venu microcontrôleur impulsions comptées est directement proportionnelle à la consommation d'énergie.

Fig. 2. Schéma du compteur numérique d'énergie électrique

Aucun rôle moins important joué par les diverses fonctions de services, tels que l' accès à distance au compteur, à l' information sur l'énergie stockée et beaucoup d' autres. Disponibilité de l' affichage numérique, commandé par microcontrôleur, le logiciel vous permet de définir différents modes d'affichage des informations, par exemple, d' afficher des informations sur l'énergie consommée pour chaque mois, à des rythmes différents et ainsi de suite.

Pour certaines fonctions non standard, par exemple, des couches correspondant, des circuits intégrés supplémentaires sont utilisés. Qui a commencé à produire des circuits spécialisés intégrés - convertisseurs de fréquence de puissance - et microcontrôleurs spécialisés qui contiennent de tels convertisseurs sur puce. Mais souvent , ils sont trop chers pour être utilisés dans les compteurs à induction municipaux. Par conséquent, de nombreux fabricants internationaux de microcontrôleurs développent des puces spécialisées conçues pour cette application.

Passons à l'analyse de la construction de la version la plus simple du compteur numérique sur la plus un pas cher (moins d'un dollar) microcontrôleur 8 bits Motorola. Dans la présente décision sont mises en œuvre toutes les fonctions minimales nécessaires. Elle est basée sur l'utilisation de la fréquence d'impulsions des circuits intégrés de KR1095PP1 convertisseur de puissance peu coûteux et un microcontrôleur MC68HC05KJ1 8 bits (Fig. 3). Avec cette structure, le micro - contrôleur est nécessaire pour synthétiser le nombre d'impulsions pour afficher les informations et procéder à sa protection dans une variété de conditions d'urgence. Considéré comme le compteur est en fait un analogue fonctionnel numérique des compteurs mécaniques existants montés sur une nouvelle amélioration.

Fig. 3. Les composants principaux de la plus simple compteur électrique numérique

Des signaux proportionnels à la tension et de courant dans le réseau, retiré du capteur et à l'entrée de l'onduleur. le convertisseur IP multiplie les signaux d'entrée pour donner la consommation d'énergie instantanée. Ce signal est envoyé à l'entrée du microcontrôleur, le transformant en Wh, et que l'accumulation de signaux, en changeant les relevés de compteurs. perturbations fréquentes de tension d'alimentation conduit à la nécessité d'utiliser EEPROM pour stocker les relevés de compteurs. Parce que les pannes de courant sont la situation d'urgence le plus typique, une telle protection est nécessaire dans tout compteur numérique.

L'algorithme du programme (Fig. 4) pour la version la plus simple de ce compteur est assez simple. Au pouvoir microcontrôleur est configuré en conformité avec le programme lu dans l'EEPROM de la dernière valeur et les sorties à l'écran enregistré. Ensuite, le contrôleur passe en mode de comptage d' impulsions est reçu de l'émetteur IC, et l'accumulation de chaque Wh, augmente la lecture du compteur.

Fig. 4. L'algorithme du programme

Lors de l' écriture à l'énergie stockée de valeur EEPROM peuvent être perdues au moment de la panne de courant. Pour toutes ces raisons, la valeur d'énergie accumulée enregistrée dans la mémoire EEPROM de manière cyclique l' un après l' autre à un certain nombre de changements dans la lecture du compteur, le programme prédéterminé, en fonction de la précision souhaitée. Cela empêche la perte de données de l' énergie stockée. Lorsque le microcontrôleur de tension analyse toutes les valeurs dans l' EEPROM et sélectionne celui - ci. Pour une perte minimale suffisante pour enregistrer la valeur par incréments de 100 Wh. Cette valeur peut être modifiée par un programme.

Entraînement calculateur numérique est représentée sur la Fig. 5. Connecteur X1 relie la tension d'alimentation de 220 V et la charge. Les signaux de courant et de tension sont amenés à la puce de conversion KR1095PP1 de sortie de fréquence isolée optiquement. La base du compteur est une société microcontrôleur MC68HC05KJ1 Motorola, produit dans un paquet 16 broches (DIP ou SOIC) et 1,2 Ko de ROM et 64 octets de RAM. Pour stocker le montant cumulé des pannes de courant sur l' alimentation utilisée EEPROM 24S00 petit volume (16 octets) de Microchip. Que l'affichage utilise huit chiffres à 7 segments à cristaux liquides commandé par un contrôleur à faible coût , en communication avec le micro - contrôleur central pour le protocole SPI ou I ²C, et relié au connecteur X2.

La mise en œuvre de l'algorithme nécessaire à moins de 1 Ko de mémoire et de ports E / S moins de la moitié MC68HC05KJ1 microcontrôleur I. Sa capacité est suffisante pour ajouter des fonctions de service, tels que l'union des compteurs au réseau via interface RS-485. Cette fonction fournit des informations sur l'énergie stockée dans le centre de service et hors électricité en cas de non-paiement. Net de ces compteurs peut être équipé d'un immeuble d' habitation à plusieurs étages. Toutes les indications sur le réseau seront reçus dans le centre de contrôle.

Un certain intérêt est une famille de microcontrôleurs 8 bits avec sur puce de mémoire flash. Parce qu'il peut être programmé directement sur la carte assemblé donne le code de protection et la capacité de mettre à jour le logiciel sans installation.

Fig. 5. Un ordinateur numérique électricité mètre numérique

Encore plus intéressant version du compteur d'électricité sans une mémoire EEPROM externe et coûteuse RAM non volatile externe. Dans ce que vous pouvez en cas d'urgence pour capturer des preuves et des informations confidentielles dans la mémoire flash interne du microcontrôleur. Elle assure également la confidentialité des informations, ce qui peut être fait en utilisant un cristal externe, ne sont pas protégés contre tout accès non autorisé. Ces compteurs d'électricité de toute complexité peuvent être mises en œuvre en utilisant des microcontrôleurs ferme familiale Motorola HC08 avec FLASH-mémoire située sur la puce.

La transition vers le système numérique automatique de la comptabilité et le contrôle de l' électricité - une question de temps. Les avantages de ces systèmes sont évidents. Leur prix sera constamment tomber. Et même le plus simple microcontrôleur tel compteur de puissance numérique présente des avantages évidents: la fiabilité en raison de l' absence complète d'éléments de friction; compacité; la possibilité de construction de la coque en tenant compte de l'intérieur des immeubles modernes; augmenter la période d'étalonnage à plusieurs reprises; maintenabilité, et la facilité d'entretien et espluatatsii. Avec peu de dépenses matérielles et logicielles supplémentaires, même un compteur numérique simple peut avoir un certain nombre de fonctions de service qui sont absents dans toute mécanique, par exemple, la mise en œuvre du paiement multi-tarifs pour l'énergie consommée et la possibilité d'automatiser la comptabilité et le contrôle de la consommation d'électricité.