Stellen Sie sich vor, wie schön es wäre, wenn Sie den Energieverbrauch Ihres Hauses oder einer gewerblichen Wohnung überall auf der Welt sehen könnten. Klingt es nicht cool? Damit wird das Konzept der intelligenten Messung eingeführt. Was ist ein Smart Meter? - Ein Smart Meter ist ein elektronisches Gerät, das seit 15 Jahren im Trend liegt und den Stromverbrauch aufzeichnet und dem Stromversorger Informationen zur Abrechnung wie bei anderen normalen Stromzählern liefert.
Paraskevakos erhielt 1974 ein US-Patent für diese spezielle Technologie. Er brachte Metretek auf den Markt, das 1977 das erste vollautomatische, im Handel erhältliche Fernmess- und Lastmanagementsystem ohne Internetverbindung entwickelte und produzierte. Welche Länder haben intelligente Zähler? - Die Einführung ist in Italien, Finnland und Schweden abgeschlossen. In einigen europäischen Ländern sind Roll-outs geplant oder werden durchgeführt. Um 2020 werden 17 europäische Länder intelligente Zähler eingeführt haben.
Was benötigen intelligente Energiezähler?
- Hohe, robuste drahtlose und kabelgebundene Kommunikation.
- Echtzeit- oder zeitnahe Registrierung des Stromverbrauchs und möglicherweise des lokal erzeugten Stroms, z. B. bei Photovoltaikzellen.
- Genaue Strom- und Spannungsmessung von Stromwandlern, Shunts oder anderen Sensoren.
- Sicherheit gegen magnetische und mechanische Manipulationen
Beschreibung
Da das gegebene Design die Hardware betreibt, die direkt von der Wechselstromversorgung gespeist wird; Es ist besser, wenn Fachleute, die eine entsprechende technische Schulung erhalten haben, die Hardware bedienen, wenn Sie sie implementieren möchten. Bei diesem Entwurf werden die Texas Instruments CC3200MOD und MSP430i2040 als Entwicklungsplattform für die Kommunikation bzw. die elektrische Messung verwendet. Ausgehend vom TI Design TIDM-3OUTSMTSTRP als Messdatenquelle wird eine mit dem CC3200MOD entwickelte Kommunikationskarte für die Wi-Fi-Kommunikation hinzugefügt. Die Messdaten können dann gelesen und das Relais über einen Browser gesteuert werden.
Schaltplan
MSP430i2040 - 16-Bit-Mikrocontroller für gemischte Signale
Der MSP430i2040 wird in diesem Design als Messprozessor verwendet. Die vier 24-Bit-Sigma-Delta-Analog-Digital-Wandler (ADCs) ermöglichen genaue Energiemessungen und ermöglichen das Ablesen von Spannung, Strom, Leistung (aktiv, reaktiv, scheinbar), Leistungsfaktor und Frequenz von drei Wechselstromsteckdosen. Der MSP430i2040 benötigt nur wenige passive externe Komponenten, um für Spannungs- und Strommessungen direkt an den Spannungsteiler und den Stromshunt angeschlossen zu werden.
CC3200 - Einfache Verbindung Wi-Fi CC3200 Internet-on-a-Chip-WLAN-MCU-Modul
Der CC3200MOD wird in diesem Design als Wi-Fi-Controller verwendet, der eine ARM® Cortex ™ -M4-MCU integriert, sodass Kunden eine gesamte Anwendung mit einem einzigen Gerät entwickeln können. Mit On-Chip-WLAN, Internet und robusten Sicherheitsprotokollen sind für eine schnellere Entwicklung keine Wi-Fi-Vorkenntnisse erforderlich.
UCC28910, UCC28911 Hochspannungs-Flyback-Umschalter
Konstantspannungs- (CV) und Konstantstrom- (CC) Ausgangsregelung ohne optischen Koppler, thermische Abschaltung, Überspannungsschutz für niedrige Leitung und Ausgang.
ULN2003LV 7-Kanal-Relais und induktiver Lastspültreiber
Es verfügt über 7-Kanal-Hochstromsenkentreiber und unterstützt eine Pullup-Ausgangsspannung von bis zu 8 V.
Design des Smart Meters
1. Messung
Dieses Design verwendet den MSP430i2040 als Messprozessor. Das TI Design TIDM-3OUTSMTSTRP wird als Plattform für das Dosierteil verwendet. Die Hardware und Firmware wurden geringfügig modifiziert, um eine Relaissteuerung hinzuzufügen, die auf Nulldurchgang eingestellt ist.
2. Messdatenzugriff
Dieses Design verwendet den HTTP-Webserver auf dem CC3200, um Daten von der Messhardware MSP430i2040 zu übertragen. Diese Übertragung ermöglicht den Zugriff auf Messdaten über einen Webbrowser auf jeder Plattform. Der HTTP-Server überwacht den HTTP-Socket (standardmäßig 80) und verarbeitet dann die Anforderung (HTTP GET oder HTTP POST), indem er die Webseitendateien aus dem seriellen Flash abruft. Der Server ruft dann einen HTTP-Ereignishandler auf, um den variablen Inhalt zu bearbeiten. Anschließend wird eine HTTP-Antwort erstellt und über die Wi-Fi-Verbindung an den Client zurückgesendet.
3.Handhabung dynamischer Datenelemente
Damit die Messdaten mit einer HTML-Datei mit dynamischem Inhalt gelesen werden können, unterstützt der HTTP-Webserver eine Reihe vordefinierter Token, die vom Server im laufenden Betrieb durch dynamisch generierten Inhalt ersetzt werden. Einige Token sind auf dem HTTP-Server mit zusätzlichen Token vordefiniert, die in der Benutzeranwendung definiert werden können.
Der HTTP-Server durchsucht die HTML-Seite nach dem Präfix "__SL_G_". Wenn der Server ein Präfix findet, überprüft er das vollständige Token. Sobald es mit einem bekannten Token übereinstimmt, ersetzt es das Token im HTML-Code durch die entsprechenden Daten (Zeichenfolgen), die mit diesem Token übereinstimmen. Wenn sich das Token nicht in der vordefinierten Liste befindet, generiert der Server ein asynchrones Ereignis get_token_value mit dem Token-Namen. Diese Anforderung ruft schließlich den HTTP-Ereignishandler in der Codedatei main.c auf. Der Handler interpretiert dann das Token und antwortet auf den Tokenwert mit einem send_token_value. Der HTTP-Webserver verwendet diesen Token-Wert und gibt ihn an den Client zurück. Um Daten vom Client an den HTTP-Server zu senden, sucht der Server nach dem Präfix "__SL_P_".Anschließend überprüft der Server die Parameterliste und überprüft jeden Variablennamen, um festzustellen, ob er mit einem der bekannten vordefinierten Token übereinstimmt. Wenn die Variablennamen mit den vordefinierten Token übereinstimmen, verarbeitet der Server die Werte. Wenn der HTTP-Webserver eine HTTP-POST-Anforderung empfängt, die Token enthält, die nicht in der vordefinierten Liste enthalten sind, generiert der Server ein asynchrones Ereignis post_token_value für den Host, das die folgenden Informationen enthält: Formularaktionsname, Token-Name und Token-Wert. Der Host kann dann die erforderlichen Informationen verarbeiten.Token-Name und Token-Wert. Der Host kann dann die erforderlichen Informationen verarbeiten.Token-Name und Token-Wert. Der Host kann dann die erforderlichen Informationen verarbeiten.
4. Implementierung des
Um dynamische Daten zu vereinfachen, wird das benutzerdefinierte Token für den abzurufenden Datensatz definiert:
Eine ausführliche Erläuterung der Ereignisbehandlung, der Hardwareverbindung und zum Herunterladen der Softwaredateien finden Sie im Wi-Fi-Link von Texas Instruments für das Dokument zur Energieüberwachung Link oben mit dem Namen TIDC-WIFIMETER-READING. Die Softwaredateien werden mithilfe einer selbstextrahierenden ausführbaren Datei verteilt, die standardmäßig auf der TIDCWIFI-METER-READING-SOFTWARE auf dem Desktop des Benutzers installiert wird.
- Laden Sie nach dem Anschließen der Hardware die Firmware auf die entsprechende Hardware herunter.
- Sobald die Verbindung hergestellt ist, erreichen Sie den Programmierteil. Stellen Sie das Wi-Fi-Modul in den Programmiermodus, indem Sie den SOP2-DIP-Schalter am Wi-Fi-Modul auf ON stellen.
- Nachdem Sie die Firmware geladen und wie im Link beschrieben eingerichtet haben, können Sie sie testen.
Versuchsaufbau
Richten Sie zum Testen des Designs die mit der Firmware geladene Hardware ein. Legen Sie dann Wechselspannung an den Wechselstromeingang der Steckdosenleiste an. Die LEDs am TIDM-3OUTSMTSTRP leuchten auf. Die LED am WLAN sollte ebenfalls blinken. Verwenden Sie zum Starten eines Tests ein Smartphone, Tablet oder einen PC mit WLAN. Suchen Sie nach der SSID "mysimplelink-XXXXXX" (wobei "XXXXXX" eine sechsstellige Hexadezimalzahl ist) und stellen Sie eine Verbindung her. Starten Sie einen Browser und geben Sie die URL "mysimplelink.net" ein. Die Hauptseite wird mit dem Namen des Messgeräts in der oberen linken Ecke angezeigt ("MSP430i2040 3 SOCKET POWER STRI"). Klicken Sie dann auf "Lesen", um die Details anzuzeigen.
Es besteht kein Zweifel an den potenziellen Vorteilen von Smart Metering. Intelligente Zähler sind für alle Marktteilnehmer unverzichtbar:
- für Messunternehmen, um die Kosten für die Zählerablesung zu senken;
- für Netzbetreiber, die ihr Netz auf die Zukunft vorbereiten möchten;
- für Energieversorger, die neue, kundenspezifische Dienstleistungen einführen und die Kosten für Call Center senken möchten;
- für Regierungen, Energieeinsparungs- und Effizienzziele zu erreichen und Prozesse auf dem freien Markt zu verbessern;
- für Endverbraucher, um das Energiebewusstsein zu erhöhen und den Energieverbrauch und die Energiekosten zu senken.
Die Einführung von Smart Metering scheint auch ein logischer Schritt in einer Welt zu sein, in der die gesamte Kommunikation digitalisiert und standardisiert ist (Internet, E-Mail, SMS, Chatboxen usw.) und die Kosten für „digitale Intelligenz“ immer noch rapide sinken. Die Auswirkungen intelligenter Zähler auf die Gesundheit sind nach Ansicht vieler Beamter nicht gefährlich. Obwohl die Forschung auf der ganzen Welt läuft, berichten die Menschen, dass drahtlose Netzwerke ihre Gesundheit beeinträchtigen.
Intelligente Zähler haben sich als sehr genau erwiesen, und wenn wir mehr Kontrolle über die Stromrechnungen haben, haben wir einen.
Über den Autor
Priyanka Umrani arbeitet als Ingenieurin für analoges Layout bei Texas Instruments, Indien