طبق اصل طراحی کار کنتور انرژی، می‌توان آن را اساساً به 8 ماژول تقسیم کرد: ماژول برق، ماژول نمایشگر، ماژول ذخیره‌سازی، ماژول نمونه‌برداری، ماژول اندازه‌گیری، ماژول ارتباطی، ماژول کنترل، ماژول پردازش MUC. هر ماژول وظایف خود را توسط ماژول پردازش MCU برای یکپارچه‌سازی و هماهنگی یکپارچه انجام می‌دهد و به یک کل متصل می‌شود.
۱. ماژول برق کنتور برق
ماژول برق کنتور برق، مرکز انرژی برای عملکرد عادی کنتور برق است. وظیفه اصلی ماژول برق تبدیل ولتاژ بالای AC 220 ولت به منبع تغذیه ولتاژ پایین DC 12\DC5V\DC3.3V است که منبع تغذیه کار برای تراشه و دستگاه سایر ماژول‌های کنتور برق را فراهم می‌کند. سه نوع ماژول برق معمولاً مورد استفاده قرار می‌گیرند: ترانسفورماتورها، کاهنده‌های مقاومتی-خازنی و منابع تغذیه سوئیچینگ.
نوع ترانسفورماتور: منبع تغذیه AC 220 از طریق ترانسفورماتور به AC12V تبدیل می‌شود و محدوده ولتاژ مورد نیاز در اصلاح، کاهش ولتاژ و تنظیم ولتاژ حاصل می‌شود. توان کم، پایداری بالا، تداخل الکترومغناطیسی آسان.
منبع تغذیه کاهنده مقاومتی-خازنی مداری است که از راکتانس خازنی تولید شده توسط یک خازن تحت فرکانس خاصی از سیگنال AC برای محدود کردن حداکثر جریان عملیاتی استفاده می‌کند. اندازه کوچک، هزینه کم، توان کم، مصرف برق زیاد.
منبع تغذیه سوئیچینگ از طریق دستگاه‌های سوئیچینگ الکترونیک قدرت (مانند ترانزیستورها، ترانزیستورهای MOS، تریستورهای قابل کنترل و غیره) و از طریق مدار کنترل انجام می‌شود، به طوری که دستگاه‌های سوئیچینگ الکترونیکی به صورت دوره‌ای "روشن" و "خاموش" می‌شوند، به طوری که دستگاه‌های سوئیچینگ الکترونیک قدرت، ولتاژ ورودی را مدولاسیون پالس می‌کنند تا تبدیل ولتاژ حاصل شود و ولتاژ خروجی قابل تنظیم و تنظیم خودکار ولتاژ باشد. مصرف برق کم، اندازه کوچک، محدوده ولتاژ وسیع، تداخل فرکانس بالا، قیمت بالا.
در توسعه و طراحی کنتورهای انرژی، با توجه به الزامات عملکرد محصول، اندازه مورد، الزامات کنترل هزینه، الزامات سیاست ملی و منطقه‌ای، نوع منبع تغذیه تعیین می‌شود.
۲. ماژول نمایشگر کنتور انرژی
ماژول نمایشگر کنتور انرژی عمدتاً برای خواندن مصرف برق استفاده می‌شود و انواع مختلفی از نمایشگرها از جمله نمایشگر لوله‌ای دیجیتال، شمارنده، نمایشگر معمولی وجود دارد.ال سی دی، LCD ماتریس نقطه‌ای، LCD لمسی و غیره. دو روش نمایش لوله و شمارنده دیجیتال فقط می‌توانند مصرف برق را به صورت تکی نمایش دهند، با توسعه شبکه هوشمند، انواع بیشتری از کنتورهای برق برای نمایش داده‌های برق مورد نیاز است، لوله و شمارنده دیجیتال نمی‌توانند فرآیند برق هوشمند را برآورده کنند. LCD حالت نمایش اصلی در کنتورهای انرژی فعلی است، با توجه به پیچیدگی محتوای نمایش، در توسعه و طراحی، انواع مختلفی از LCD انتخاب خواهد شد.
۳. ماژول ذخیره‌سازی کنتور انرژی
ماژول ذخیره‌سازی کنتور انرژی برای ذخیره پارامترهای کنتور، برق و داده‌های تاریخی استفاده می‌شود. دستگاه‌های حافظه رایج عبارتند از تراشه EEP، فروالکتریک، تراشه فلش، این سه نوع تراشه حافظه کاربردهای متفاوتی در کنتور انرژی دارند. فلش نوعی حافظه فلش است که برخی از داده‌های موقت، داده‌های منحنی بار و بسته‌های ارتقاء نرم‌افزار را ذخیره می‌کند.
حافظه EEPROM یک حافظه فقط خواندنی، قابل برنامه‌ریزی و قابل پاک شدن است که به کاربران اجازه می‌دهد اطلاعات ذخیره شده در آن را چه در دستگاه و چه از طریق یک دستگاه اختصاصی پاک و دوباره برنامه‌ریزی کنند. این ویژگی، EEPROM را در مواردی که داده‌ها نیاز به اصلاح و به‌روزرسانی مکرر دارند، مفید می‌کند. EEPROM می‌تواند ۱ میلیون بار ذخیره شود و برای ذخیره داده‌های برق مانند مقدار برق در کنتور انرژی استفاده می‌شود. زمان ذخیره‌سازی می‌تواند الزامات زمان ذخیره‌سازی کنتور انرژی را در کل چرخه عمر آن برآورده کند و قیمت آن پایین است.
تراشه فروالکتریک از ویژگی مواد فروالکتریک برای دستیابی به سرعت بالا، مصرف کم انرژی، قابلیت اطمینان بالا در ذخیره‌سازی داده‌ها و عملیات منطقی، با زمان ذخیره‌سازی ۱ میلیارد استفاده می‌کند. داده‌ها پس از قطع برق خالی نمی‌شوند، که باعث می‌شود تراشه‌های فروالکتریک دارای چگالی ذخیره‌سازی بالا، سرعت بالا و مصرف انرژی کم باشند. تراشه‌های فروالکتریک بیشتر در کنتورهای انرژی برای ذخیره برق و سایر داده‌های قدرت استفاده می‌شوند، قیمت بالاتری دارند و فقط در محصولاتی استفاده می‌شوند که نیاز به ذخیره‌سازی کلمات با فرکانس بالا دارند.
4، ماژول نمونه برداری کنتور انرژی
ماژول نمونه‌برداری وات-ساعت‌متر وظیفه تبدیل سیگنال جریان بزرگ و سیگنال ولتاژ بزرگ به سیگنال جریان کوچک و سیگنال ولتاژ کوچک را برای تسهیل اندازه‌گیری وات-ساعت‌متر بر عهده دارد. دستگاه‌های نمونه‌برداری جریان که معمولاً استفاده می‌شوند عبارتند از:شانت, ترانسفورماتور جریان، کویل روشه و غیره، نمونه‌برداری ولتاژ معمولاً نمونه‌برداری ولتاژ جزئی با مقاومت بالا را اتخاذ می‌کند.
5، ماژول اندازه‌گیری انرژی متر
وظیفه اصلی ماژول اندازه‌گیری کنتور، تکمیل جمع‌آوری جریان و ولتاژ آنالوگ و تبدیل آنالوگ به دیجیتال است؛ می‌توان آن را به ماژول اندازه‌گیری تک فاز و ماژول اندازه‌گیری سه فاز تقسیم کرد.
6. ماژول ارتباطی کنتور انرژی
ماژول ارتباطی کنتور انرژی، اساس انتقال داده و تعامل داده، اساس داده‌های شبکه هوشمند، هوش، مدیریت علمی دقیق و اساس توسعه اینترنت اشیا برای دستیابی به تعامل انسان و کامپیوتر است. در گذشته، کمبود حالت ارتباطی عمدتاً مادون قرمز و ارتباط RS485 بود، با توسعه فناوری ارتباطات و فناوری اینترنت اشیا، انتخاب حالت ارتباطی کنتور انرژی گسترده شده است، PLC، RF، RS485، LoRa، Zigbee، GPRS، NB-IoT و غیره. با توجه به سناریوهای مختلف کاربرد و مزایا و معایب هر حالت ارتباطی، حالت ارتباطی مناسب برای تقاضای بازار انتخاب می‌شود.
۷. ماژول کنترل کنتور برق
ماژول کنترل کنتور برق می‌تواند بار برق را به طور مؤثر کنترل و مدیریت کند. روش معمول، نصب رله نگهدارنده مغناطیسی در داخل کنتور برق است. از طریق داده‌های برق، طرح کنترل و فرمان بلادرنگ، بار برق مدیریت و کنترل می‌شود. عملکردهای رایج در کنتور برق در رله قطع جریان بیش از حد و اضافه بار برای تحقق کنترل بار و حفاظت از خط تجسم یافته‌اند. کنترل زمان با توجه به دوره زمانی برای کنترل روشن شدن؛ در عملکرد پیش‌پرداخت، اعتبار برای قطع رله کافی نیست. عملکرد کنترل از راه دور با ارسال دستورات در زمان واقعی محقق می‌شود.
8، ماژول پردازش MCU کنتور انرژی
ماژول پردازش MCU کنتور وات ساعت، مغز کنتور وات ساعت است که انواع داده‌ها را محاسبه می‌کند، انواع دستورالعمل‌ها را تبدیل و اجرا می‌کند و هر ماژول را برای دستیابی به عملکرد هماهنگ می‌کند.
کنتور انرژی یک محصول اندازه‌گیری الکترونیکی پیچیده است که زمینه‌های مختلفی از فناوری الکترونیک، فناوری برق، فناوری اندازه‌گیری برق، فناوری ارتباطات، فناوری نمایشگر، فناوری ذخیره‌سازی و غیره را در خود جای داده است. برای ایجاد یک کنتور وات-ساعت پایدار، قابل اعتماد و دقیق، لازم است هر ماژول عملکردی و هر فناوری الکترونیکی ادغام شوند تا یک کل کامل تشکیل شود.
زمان ارسال: ۲۸ مه ۲۰۲۴