العداد الكهربائي ، المعروف أيضًا باسم المتر ساعة ، هو أداة كهربائية شائعة الاستخدام. وظيفتها الرئيسية هي قياس كمية الكهرباء المستخدمة. في العدادات الكهربائية التقليدية ، يتم تحقيق هذه الوظيفة باستخدام قوة Lorentz لتيار الدوامة المستحث بين المجال المغناطيسي AC الثابت وقرص الألومنيوم المنقول لدفع قرص الألومنيوم للتدوير. تتناسب سرعة دوران قرص الألومنيوم مع منتج الجهد والتيار (أي الطاقة). تحسب آلية العد عدد ثورات قرص الألومنيوم لقياس الطاقة الكهربائية المستهلكة.
الكلمات المفتاحية: شريحة واحدة من الحواسيب الدقيقة ؛ عداد الكهرباء الذكية ؛ تحويل الإعلان قياس الفاصل. القياس الفوري
محتويات
يستخدم هذا التصميم حاسوبًا صغيرًا للرقاقة كرقاقة التحكم الرئيسية ، ويجمع بيانات التيار والجهد في الوقت الفعلي من خلال المحولات الحالية ومحولات الجهد ، ثم عينات وتحويل الإشارة التناظرية إلى إشارة رقمية من خلال تحويل AD ، والتي تتم معالجتها بعد ذلك وحسابها بواسطة الحوسبة الدقيقة للرقاقة المفردة للحصول على الكهرباء وعرضها على شاشة LCD. في الوقت نفسه ، يحتوي النظام أيضًا على وظائف تخزين البيانات والاتصالات. يمكنه تخزين بيانات استهلاك الطاقة في EEPROM ونقل البيانات باستخدام النظام العلوي من خلال واجهة الاتصال RS485.
تكوين الأجهزة من العداد الذكي.
المحول الحالي ومحول الجهد:يستخدم هذا التصميم محول الدقة الحالية ومحول الجهد لتحويل التيار الفعلي والجهد إلى إشارات مناسبة لمعالجة الحواسيب الصغيرة ذات الرقائق الواحدة.
محول الإعلان:يتم استخدام شريحة ADC0809 لتحويل الإشارات التناظرية إلى الإشارات الرقمية ، ويتم تحويل إشارات التيار والجهد المجمعة إلى إشارات رقمية يمكن معالجتها بواسطة الحواسيب الدقيقة أحادية الرقمية.
الحواسيب الدقيقة أحادية الرقاقة:يتم استخدام الحواسيب الدقيقة AT89C52 أحادية الرقاقة كرقاقة تحكم رئيسية لمعالجة وحساب الإشارات الرقمية التي تم جمعها والتحكم في تشغيل النظام بأكمله.
شاشة LCD:يتم استخدام شاشة بلورية سائلة 12864 لعرض معلومات مثل الطاقة وحالة النظام.
ذاكرة eeprom:يتم استخدام رقاقة AT24C02 لتخزين بيانات استهلاك الطاقة لضمان عدم فقدان البيانات.
واجهة الاتصال RS485: يتم استخدام رقاقة MAX3485 لتحقيق التواصل مع النظام العلوي ، ونقل بيانات استهلاك الطاقة ومعلومات حالة النظام.
لا يمكن لهذا التصميم قياس الطاقة الكلية فقط منذ التثبيت ، ولكن أيضًا قياس قوة الفاصل الزمني والقوة الفورية. بالنسبة لقوة الفاصل الزمني والطاقة الفورية ، يتم استخدام طريقة المقاطعة للقياس ، وبعد العودة ، يتم إرجاع القيمة المقاسة إلى مساحة التخزين لإجمالي الطاقة للإضافة.
فيما يلي تصميم البرنامج الرئيسي.
برنامج التهيئة:تهيئة أجهزة الأجهزة مثل متحكم ، محول AD ، شاشة عرض LCD ، إلخ.
برنامج الحصول على البيانات:يتم جمع بيانات التيار والجهد في الوقت الفعلي من خلال المحولات الحالية ومحولات الجهد ، ويتم تحويل الإشارة التناظرية إلى إشارة رقمية من خلال تحويل AD. بغض النظر عما إذا كان يتم جمع إشارة الجهد أو الإشارة الحالية ، يكون التردد هو 5 0 Hz. يعين هذا التصميم الطاقة التي تم جمعها مرة واحدة كل 0.002 ثانية ، وتردد أخذ العينات هو 500 هرتز ، والذي يفي بمتطلبات "أكثر من 5 أضعاف تردد" نظرية أخذ العينات Nyquist. يمكن لطريقة أخذ العينات لهذا التصميم استعادة معلومات الطاقة التي تم أخذ عينات منها بشكل أفضل حتى لو كان هناك تقلبات معينة من الترددات.
برنامج معالجة البيانات:والغرض من ذلك هو معالجة وحساب الإشارات الرقمية التي تم جمعها. قمنا بتعيين وقت أخذ العينات على TS ، وقيمة الجهد التي تم أخذ عينات منها بالنسبة لنا ، والقيمة الحالية التي تم أخذ عينات منها IS ، وقيمة الطاقة التي تم الحصول عليها بواسطة أخذ عينات واحدة هي نتاج الثلاثة ، ts · us · is. ثم أضف هذه القيمة إلى إجمالي قيمة الطاقة السابقة وتخزينها في EEPROM ، وبالتالي إكمال عملية معالجة البيانات الفردية.
برنامجنا الرئيسي هو إجراء الحصول على البيانات ومعالجة البيانات مرارًا وتكرارًا. هناك أيضًا برامج عرض وبرامج اتصال وبرامج معالجة الاستثناءات. وظائفهم هي كما يلي.
برنامج العرض:عرض المعلومات مثل الطاقة وحالة النظام المراد عرضها على شاشة LCD. بالنسبة للطاقة المعروضة ، يتم تحديثه كل ثانية واحدة.
برنامج الاتصال:يتم إرسال البيانات باستخدام النظام العلوي من خلال واجهة الاتصال RS485 ، ويتم إرسال بيانات استهلاك الطاقة ومعلومات حالة النظام إلى النظام العلوي.
برنامج معالجة الاستثناء:عندما يكون للنظام موقف غير طبيعي ، مثل التيار أو الجهد غير الطبيعي ، وفشل الاتصال ، وما إلى ذلك ، يمكن معالجته وفقًا لذلك ويمكن إعطاء مطالبات الإنذار.
يتم قياس طاقة الفاصل الزمني عن طريق الانقطاع. أولاً ، قم بإدخال طول الكهرباء الفاصلة المراد قياسها عن طريق الضغط على الزر ، مثل ساعة واحدة ، يوم واحد. ثم احسب عدد العينات المطلوبة. بعد تحديد عدد العينات ، ابدأ برنامج أخذ عينات الكهرباء الفاصل. تمامًا مثل البرنامج الرئيسي ، فإنه يؤدي أيضًا الحصول على البيانات ومعالجة البيانات. الفرق هو أن قيمة الكهرباء التي تم الحصول عليها بواسطة عملية استحواذ واحدة لا ينبغي إضافة فقط إلى إجمالي قيمة الكهرباء ، ولكن أيضًا إلى إجمالي قيمة الكهرباء الفاصلة. بعد الانتهاء من أوقات أخذ العينات ، قم بالخروج من قياس هذه الكهرباء الفاصلة وإكمال قياس هذه الكهرباء الفاصل.
يمكن للمقياس الذكي استنادًا إلى الحواسيب الدقيقة ذات الشقوق الواحدة المصممة في هذه الورقة أن يدرك وظيفة مراقبة وتسجيل الكهرباء المنزلية في الوقت الفعلي. كما أن لديها وظائف تخزين البيانات والاتصال. يمكنه تخزين بيانات الكهرباء في EEPROM ونقل البيانات إلى النظام العلوي من خلال واجهة الاتصال RS485. في المرحلة اللاحقة ، يمكن أيضًا إضافة وحدة WiFi للتواصل مع العالم الخارجي. نتائج القياس دقيقة ولديها قدرات جيدة مضادة للضوضاء ومضادة للتداخل. يمكن أن يحسن هذا التصميم كفاءة الكهرباء ، ويقلل من نفايات الطاقة ، ويوفر دعمًا قويًا لذكاء أنظمة المنازل الذكية والأتمتة.