על פי עקרון תכנון העבודה של מד האנרגיה, ניתן לחלק אותו באופן עקרוני ל-8 מודולים: מודול הספק, מודול תצוגה, מודול אחסון, מודול דגימה, מודול מדידה, מודול תקשורת, מודול בקרה ומודול עיבוד MUC. כל מודול מבצע את תפקידיו על ידי מודול עיבוד המיקרו-בקר לצורך אינטגרציה ותיאום מאוחדים, תוך הדבקה לשלם.
1. מודול הספק של מד האנרגיה
מודול הכוח של מד הכוח הוא מרכז האנרגיה לפעולה תקינה של מד הכוח. תפקידו העיקרי הוא להמיר את המתח הגבוה של AC 220V לספק כוח DC במתח נמוך של DC12\DC5V\DC3.3V, המספק את ספק הכוח הפעיל עבור השבב והמכשיר של המודולים האחרים של מד הכוח. ישנם שלושה סוגים של מודולי כוח הנפוצים: שנאים, ספקי כוח מוריד התנגדות-קיבוליות וספקי כוח ממותגים.
סוג שנאי: ספק הכוח AC 220 מומר ל-AC12V דרך השנאי, ומגיע לטווח המתח הנדרש ביישור, הפחתת מתח וויסות מתח. צריכת חשמל נמוכה, יציבות גבוהה, קל להפרעות אלקטרומגנטיות.
ספק כוח מוריד מתח קיבולי-התנגדותי הוא מעגל המשתמש בתגובתיות הקיבולית הנוצרת על ידי קבל תחת תדר מסוים של אות AC כדי להגביל את זרם הפעולה המרבי. גודל קטן, עלות נמוכה, הספק קטן, צריכת חשמל גדולה.
אספקת החשמל ממותגת מתבצעת באמצעות התקני מיתוג אלקטרוניים (כגון טרנזיסטורים, טרנזיסטורי MOS, תיריסטורים נשלטים וכו') דרך מעגל הבקרה, כך שהתקני המיתוג האלקטרוניים "נדלקים" ו"כבויים" מעת לעת, כך שהתקני המיתוג האלקטרוניים מבצעים אפנון פולסים של מתח הכניסה, על מנת להשיג המרת מתח וניתן לכוונן את מתח המוצא וויסות מתח אוטומטי. צריכת חשמל נמוכה, גודל קטן, טווח מתח רחב, הפרעות תדר גבוהות, מחיר גבוה.
בפיתוח ותכנון של מדי אנרגיה, בהתאם לדרישות פונקציונליות המוצר, גודל המארז, דרישות בקרת עלויות, ודרישות מדיניות לאומיות ואזוריות, נקבע סוג אספקת החשמל.
2. מודול תצוגת מד אנרגיה
מודול תצוגת מד האנרגיה משמש בעיקר לקריאת צריכת חשמל, וישנם סוגים רבים של תצוגה, כולל תצוגה דיגיטלית, מונה, תצוגה רגילהLCD, LCD מטריצת נקודות, LCD מגע וכו'. שתי שיטות התצוגה של צינור דיגיטלי ומונה יכולות להציג רק את צריכת החשמל בתצוגה אחת. עם התפתחות הרשת החכמה, יותר ויותר סוגים של מדי חשמל נדרשים כדי להציג נתוני חשמל, צינור דיגיטלי ומונה אינם יכולים לעמוד בתהליך של צריכת חשמל חכמה. LCD הוא מצב התצוגה המרכזי במד האנרגיה הנוכחי, בהתאם למורכבות תוכן התצוגה, ייבחרו סוגים שונים של LCD בפיתוח ובעיצוב.
3. מודול אחסון מד אנרגיה
מודול אחסון מד האנרגיה משמש לאחסון פרמטרים של המונה, נתונים היסטוריים וחשמל. התקני זיכרון נפוצים הם שבב EEP, שבב פרואלקטרי ושבב פלאש, לשלושת סוגי שבבי הזיכרון הללו יש יישומים שונים במד האנרגיה. פלאש הוא סוג של זיכרון פלאש המאחסן נתונים זמניים, נתוני עקומת עומס וחבילות שדרוג תוכנה.
EEPROM הוא זיכרון קריאה בלבד הניתן לתכנות ומוחיק בזמן אמת, המאפשר למשתמשים למחוק ולתכנת מחדש מידע המאוחסן בו, בין אם במכשיר או דרך מכשיר ייעודי. זה הופך את ה-EEPROM לשימושי בתרחישים בהם יש צורך לשנות ולעדכן נתונים לעתים קרובות. ניתן לאחסן את ה-EEPROM מיליון פעמים והוא משמש לאחסון נתוני חשמל כגון כמות חשמל במד האנרגיה. זמני האחסון יכולים לעמוד בדרישות זמני האחסון של מד האנרגיה לאורך כל מחזור החיים, והמחיר נמוך.
שבב פרואלקטרי משתמש במאפיין של חומר פרואלקטרי כדי להשיג אחסון נתונים במהירות גבוהה, צריכת חשמל נמוכה, אמינות גבוהה ותפעול לוגי, זמני אחסון של מיליארד; הנתונים לא יתרוקנו לאחר הפסקת חשמל, מה שהופך את השבבים הפרואלקטריים לצפיפות אחסון גבוהה, מהירות גבוהה וצריכת אנרגיה נמוכה. שבבים פרואלקטריים משמשים בעיקר במדי אנרגיה לאחסון חשמל ונתוני חשמל אחרים, המחיר גבוה יותר, והם משמשים רק במוצרים הזקוקים לדרישות אחסון מילים בתדירות גבוהה.
4, מודול דגימה של מד אנרגיה
מודול הדגימה של מד הוואט-שעה אחראי על המרת אות הזרם הגדול ואות המתח הגדול לאות הזרם הקטן ואות המתח הקטן כדי להקל על רכישת מד הוואט-שעה. מכשירי דגימת הזרם הנפוצים הםשאנט, שנאי זרם, סליל Roche וכו', דגימת מתח בדרך כלל מאמצת דגימת מתח חלקית בהתנגדות בדיוק גבוה.
5, מודול מדידת מד אנרגיה
התפקיד העיקרי של מודול מדידת המונה הוא להשלים את רכישת הזרם והמתח האנלוגיים, ולהמיר את האנלוג לדיגיטלי; ניתן לחלק אותו למודול מדידה חד פאזי ומודול מדידה תלת פאזי.
6. מודול תקשורת מד אנרגיה
מודול התקשורת של מד האנרגיה הוא הבסיס להעברת נתונים ואינטראקציה בין נתונים, הבסיס לנתוני רשת חכמה, אינטליגנציה, ניהול מדעי עדין, והבסיס לפיתוח האינטרנט של הדברים להשגת אינטראקציה בין אדם למחשב. בעבר, מצבי התקשורת החסרים היו בעיקר אינפרא אדום ותקשורת RS485, עם התפתחות טכנולוגיית התקשורת וטכנולוגיית האינטרנט של הדברים, הבחירה של מצבי תקשורת של מד האנרגיה הפכה נרחבת, PLC, RF, RS485, LoRa, Zigbee, GPRS, NB-IoT וכו'. בהתאם לתרחישי היישום השונים והיתרונות והחסרונות של כל מצב תקשורת, נבחר מצב התקשורת המתאים לדרישת השוק.
7. מודול בקרת מד צריכת חשמל
מודול בקרת מד החשמל יכול לשלוט ולנהל את עומס החשמל ביעילות. הדרך הנפוצה היא להתקין ממסר החזקה מגנטי בתוך מד החשמל. באמצעות נתוני חשמל, סכמת בקרה ופקודות בזמן אמת, עומס החשמל מנוהל ומבוקר. הפונקציות הנפוצות במד החשמל מגולמות בממסר ניתוק זרם יתר ועומס יתר כדי לממש בקרת עומס והגנה על הקו; בקרת זמן בהתאם לפרק הזמן עד לשליטה על ההפעלה; בפונקציית הטעינה מראש, האשראי אינו מספיק כדי לנתק את הממסר; פונקציית השלט רחוק ממומשת על ידי שליחת פקודות בזמן אמת.
8, מודול עיבוד MCU של מד אנרגיה
מודול עיבוד המיקרו-בקר של מד הוואט-שעה הוא המוח של מד הוואט-שעה, אשר מחשב כל מיני נתונים, הופך ומבצע כל מיני הוראות, ומתאם כל מודול כדי להשיג את הפונקציה.
מד אנרגיה הוא מוצר מדידה אלקטרוני מורכב, המשלב תחומים מרובים של טכנולוגיה אלקטרונית, טכנולוגיית חשמל, טכנולוגיית מדידת חשמל, טכנולוגיית תקשורת, טכנולוגיית תצוגה, טכנולוגיית אחסון וכן הלאה. יש צורך לשלב כל מודול פונקציונלי וכל טכנולוגיה אלקטרונית ליצירת שלם על מנת ליצור מד וואט-שעה יציב, אמין ומדויק.
זמן פרסום: 28 במאי 2024