ตามหลักการออกแบบการทำงานของเครื่องวัดพลังงาน สามารถแบ่งได้เป็น 8 โมดูลหลัก ได้แก่ โมดูลกำลังไฟฟ้า โมดูลแสดงผล โมดูลจัดเก็บ โมดูลสุ่มตัวอย่าง โมดูลวัด โมดูลสื่อสาร โมดูลควบคุม และโมดูลประมวลผล MUC แต่ละโมดูลจะทำหน้าที่ของตนเองโดยโมดูลประมวลผล MCU เพื่อบูรณาการและประสานงานอย่างเป็นหนึ่งเดียวและเชื่อมโยงเป็นหนึ่งเดียว
1. โมดูลกำลังของมิเตอร์วัดพลังงาน
โมดูลกำลังของมิเตอร์วัดกำลังไฟฟ้าคือศูนย์รวมพลังงานสำหรับการทำงานปกติของมิเตอร์วัดกำลังไฟฟ้า หน้าที่หลักของโมดูลกำลังไฟฟ้าคือการแปลงแรงดันไฟฟ้ากระแสสลับสูง 220 โวลต์เป็นแหล่งจ่ายไฟกระแสตรงแรงดันต่ำ DC12\DC5V\DC3.3V ซึ่งจ่ายไฟให้กับชิปและอุปกรณ์ของโมดูลอื่นๆ ในมิเตอร์วัดกำลังไฟฟ้า โดยทั่วไปโมดูลกำลังไฟฟ้าที่ใช้กันทั่วไปมีสามประเภท ได้แก่ หม้อแปลงไฟฟ้า สเต็ปดาวน์ความต้านทาน-ความจุ และแหล่งจ่ายไฟแบบสวิตชิ่ง
ประเภทหม้อแปลง: แหล่งจ่ายไฟ AC 220 โวลต์จะถูกแปลงเป็น AC12V ผ่านหม้อแปลง และบรรลุช่วงแรงดันไฟฟ้าที่ต้องการในการแก้ไขแรงดันไฟฟ้า ลดแรงดันไฟฟ้า และควบคุมแรงดันไฟฟ้า ใช้พลังงานต่ำ มีเสถียรภาพสูง และง่ายต่อการรบกวนทางแม่เหล็กไฟฟ้า
แหล่งจ่ายไฟแบบลดแรงดันความต้านทาน-ความจุ เป็นวงจรที่ใช้ค่ารีแอกแตนซ์แบบคาปาซิทีฟที่สร้างขึ้นโดยตัวเก็บประจุภายใต้ความถี่สัญญาณ AC ที่กำหนด เพื่อจำกัดกระแสไฟฟ้าทำงานสูงสุด มีขนาดเล็ก ต้นทุนต่ำ กินไฟน้อย และกินไฟมาก
แหล่งจ่ายไฟแบบสวิตชิ่ง (Switching Power Supply) คืออุปกรณ์สวิตชิ่งอิเล็กทรอนิกส์กำลัง (เช่น ทรานซิสเตอร์ ทรานซิสเตอร์ MOS ไทริสเตอร์แบบควบคุมได้ ฯลฯ) ที่ทำงานผ่านวงจรควบคุม เพื่อให้อุปกรณ์สวิตชิ่งอิเล็กทรอนิกส์สามารถ "เปิด" และ "ปิด" เป็นระยะๆ ซึ่งทำให้อุปกรณ์สวิตชิ่งอิเล็กทรอนิกส์กำลังมีการปรับพัลส์ของแรงดันไฟฟ้าขาเข้า สามารถปรับแรงดันไฟฟ้าขาออกและแปลงแรงดันไฟฟ้าได้ รวมถึงควบคุมแรงดันไฟฟ้าอัตโนมัติ ใช้พลังงานต่ำ ขนาดเล็ก ช่วงแรงดันไฟฟ้ากว้าง สัญญาณรบกวนความถี่สูง และราคาสูง
ในการพัฒนาและการออกแบบมิเตอร์วัดพลังงาน ตามความต้องการฟังก์ชันของผลิตภัณฑ์ ขนาดของเคส ความต้องการควบคุมต้นทุน ความต้องการนโยบายระดับชาติและระดับภูมิภาค เพื่อกำหนดประเภทของแหล่งจ่ายไฟ
2. โมดูลแสดงผลมิเตอร์วัดพลังงาน
โมดูลแสดงมิเตอร์วัดพลังงานส่วนใหญ่ใช้เพื่ออ่านการใช้พลังงาน และมีจอแสดงผลหลายประเภท เช่น หลอดดิจิตอล ตัวนับ ธรรมดาจอแอลซีดี, จอ LCD แบบจุดเมทริกซ์, จอ LCD แบบสัมผัส ฯลฯ วิธีการแสดงผลสองแบบคือหลอดดิจิตอลและตัวนับ ซึ่งสามารถแสดงผลการใช้ไฟฟ้าได้เพียงแบบเดียว ด้วยการพัฒนาของสมาร์ทกริด มิเตอร์ไฟฟ้าจึงจำเป็นต้องใช้มากขึ้นเรื่อยๆ ในการแสดงข้อมูลพลังงาน แต่หลอดดิจิตอลและตัวนับไม่สามารถตอบสนองกระบวนการพลังงานอัจฉริยะได้ จอ LCD เป็นโหมดการแสดงผลหลักในมิเตอร์วัดพลังงานในปัจจุบัน การพัฒนาและการออกแบบจะพิจารณาจากความซับซ้อนของเนื้อหาการแสดงผล
3. โมดูลจัดเก็บมิเตอร์วัดพลังงาน
โมดูลจัดเก็บข้อมูลมิเตอร์วัดพลังงานใช้สำหรับจัดเก็บพารามิเตอร์ของมิเตอร์ ไฟฟ้า และข้อมูลย้อนหลัง อุปกรณ์หน่วยความจำที่นิยมใช้กัน ได้แก่ ชิป EEP, เฟอร์โรอิเล็กทริก และชิปแฟลช ซึ่งชิปหน่วยความจำทั้งสามชนิดนี้มีการใช้งานที่แตกต่างกันในมิเตอร์วัดพลังงาน แฟลชเป็นหน่วยความจำแฟลชรูปแบบหนึ่งที่จัดเก็บข้อมูลชั่วคราว ข้อมูลเส้นโค้งโหลด และแพ็คเกจอัปเกรดซอฟต์แวร์
EEPROM คือหน่วยความจำแบบอ่านอย่างเดียวที่สามารถลบและตั้งโปรแกรมได้ ซึ่งช่วยให้ผู้ใช้สามารถลบและตั้งโปรแกรมข้อมูลที่เก็บไว้ในหน่วยความจำนั้นใหม่ได้ทั้งบนอุปกรณ์หรือผ่านอุปกรณ์เฉพาะ ทำให้ EEPROM มีประโยชน์ในสถานการณ์ที่ต้องแก้ไขและอัปเดตข้อมูลบ่อยครั้ง EEPROM สามารถเก็บข้อมูลได้ 1 ล้านครั้ง และใช้สำหรับจัดเก็บข้อมูลพลังงาน เช่น ปริมาณไฟฟ้าในมิเตอร์วัดพลังงาน เวลาในการจัดเก็บสามารถตอบสนองความต้องการด้านเวลาการจัดเก็บของมิเตอร์วัดพลังงานได้ตลอดวงจรชีวิต และมีราคาถูก
ชิปเฟอร์โรอิเล็กทริกใช้คุณสมบัติพิเศษของวัสดุเฟอร์โรอิเล็กทริก ทำให้สามารถจัดเก็บข้อมูลด้วยความเร็วสูง ใช้พลังงานต่ำ เชื่อถือได้ และทำงานเชิงตรรกะได้สูง เวลาในการจัดเก็บข้อมูลสูงถึง 1 พันล้านครั้ง ข้อมูลจะไม่ถูกลบออกหลังจากไฟฟ้าดับ ทำให้ชิปเฟอร์โรอิเล็กทริกมีความหนาแน่นสูง ความเร็วสูง และใช้พลังงานต่ำ ชิปเฟอร์โรอิเล็กทริกส่วนใหญ่ใช้ในมิเตอร์วัดพลังงานเพื่อจัดเก็บข้อมูลไฟฟ้าและข้อมูลพลังงานอื่นๆ มีราคาสูงกว่า และมักใช้ในผลิตภัณฑ์ที่ต้องการจัดเก็บข้อมูลแบบคำความถี่สูงเท่านั้น
4. โมดูลการสุ่มตัวอย่างมิเตอร์พลังงาน
โมดูลสุ่มตัวอย่างของมิเตอร์วัดวัตต์ชั่วโมงมีหน้าที่แปลงสัญญาณกระแสสูงและสัญญาณแรงดันไฟฟ้าสูงให้เป็นสัญญาณกระแสต่ำและสัญญาณแรงดันไฟฟ้าต่ำ เพื่ออำนวยความสะดวกในการรับข้อมูลของมิเตอร์วัดวัตต์ชั่วโมง อุปกรณ์สุ่มตัวอย่างกระแสที่ใช้กันทั่วไป ได้แก่ทางลัด, หม้อแปลงกระแสไฟฟ้าคอยล์ Roche เป็นต้น การสุ่มตัวอย่างแรงดันไฟฟ้ามักใช้การสุ่มตัวอย่างแรงดันไฟฟ้าบางส่วนของความต้านทานที่มีความแม่นยำสูง
5. โมดูลวัดมิเตอร์วัดพลังงาน
หน้าที่หลักของโมดูลการวัดมิเตอร์คือการรับกระแสและแรงดันไฟฟ้าแบบอนาล็อก และแปลงอนาล็อกเป็นดิจิทัล สามารถแบ่งออกเป็นโมดูลการวัดเฟสเดียวและโมดูลการวัดสามเฟส
6. โมดูลการสื่อสารมิเตอร์วัดพลังงาน
โมดูลสื่อสารมิเตอร์วัดพลังงานเป็นพื้นฐานของการรับส่งข้อมูลและการโต้ตอบข้อมูล เป็นพื้นฐานของข้อมูลกริดอัจฉริยะ ปัญญาประดิษฐ์ การจัดการทางวิทยาศาสตร์ขั้นสูง และเป็นพื้นฐานของการพัฒนาอินเทอร์เน็ตของสรรพสิ่ง (Internet of Things) เพื่อให้เกิดปฏิสัมพันธ์ระหว่างมนุษย์และคอมพิวเตอร์ ในอดีต โหมดการสื่อสารส่วนใหญ่มักขาดการสื่อสารด้วยอินฟราเรดและ RS485 แต่ด้วยการพัฒนาเทคโนโลยีการสื่อสารและเทคโนโลยีอินเทอร์เน็ตของสรรพสิ่ง (Internet of Things) ทำให้มีโหมดการสื่อสารของมิเตอร์วัดพลังงานให้เลือกใช้อย่างกว้างขวาง เช่น PLC, RF, RS485, LoRa, Zigbee, GPRS, NB-IoT เป็นต้น การเลือกโหมดการสื่อสารที่เหมาะสมกับความต้องการของตลาดจึงขึ้นอยู่กับสถานการณ์การใช้งานที่แตกต่างกัน รวมถึงข้อดีข้อเสียของแต่ละโหมดการสื่อสาร
7. โมดูลควบคุมมิเตอร์วัดกำลังไฟฟ้า
โมดูลควบคุมมิเตอร์ไฟฟ้าสามารถควบคุมและจัดการโหลดไฟฟ้าได้อย่างมีประสิทธิภาพ วิธีที่นิยมคือการติดตั้งรีเลย์แม่เหล็กภายในมิเตอร์ไฟฟ้า จัดการและควบคุมโหลดไฟฟ้าผ่านข้อมูลพลังงาน แผนการควบคุม และคำสั่งแบบเรียลไทม์ ฟังก์ชันทั่วไปในมิเตอร์ไฟฟ้ารวมอยู่ในรีเลย์ตัดกระแสเกินและโอเวอร์โหลด เพื่อควบคุมโหลดและป้องกันสายไฟฟ้า ควบคุมเวลาตามระยะเวลาที่กำหนดสำหรับการควบคุมการเปิดเครื่อง ในฟังก์ชันแบบเติมเงิน เครดิตไม่เพียงพอสำหรับการตัดการเชื่อมต่อรีเลย์ ฟังก์ชันการควบคุมระยะไกลทำได้โดยการส่งคำสั่งแบบเรียลไทม์
8. โมดูลประมวลผล MCU ของเครื่องวัดพลังงาน
โมดูลประมวลผล MCU ของมิเตอร์วัตต์ชั่วโมงเปรียบเสมือนสมองของมิเตอร์วัตต์ชั่วโมง ซึ่งทำหน้าที่คำนวณข้อมูลทุกประเภท แปลงและดำเนินการตามคำสั่งทุกประเภท และประสานงานแต่ละโมดูลเพื่อให้บรรลุฟังก์ชันต่างๆ
มิเตอร์วัดพลังงานเป็นผลิตภัณฑ์วัดพลังงานอิเล็กทรอนิกส์ที่ซับซ้อน ซึ่งผสานรวมเทคโนโลยีอิเล็กทรอนิกส์หลากหลายสาขาเข้าด้วยกัน ไม่ว่าจะเป็นเทคโนโลยีไฟฟ้า เทคโนโลยีการวัดกำลังไฟฟ้า เทคโนโลยีการสื่อสาร เทคโนโลยีการแสดงผล เทคโนโลยีการจัดเก็บพลังงาน และอื่นๆ จำเป็นต้องผสานรวมโมดูลการทำงานและเทคโนโลยีอิเล็กทรอนิกส์แต่ละอย่างเข้าด้วยกันอย่างครบถ้วน เพื่อให้ได้มิเตอร์วัดพลังงานไฟฟ้าที่เสถียร เชื่อถือได้ และแม่นยำ
เวลาโพสต์: 28 พฤษภาคม 2567