תאר לעצמך כמה נחמד יהיה אם אתה יכול לראות את צריכת האנרגיה של הבית שלך או כל דירה מסחרית יושבת בכל מקום בעולם. זה לא נשמע מגניב? זה מציג את הרעיון של מדידה חכמה. אז מה זה מד חכם? - מונה חכם הוא מכשיר אלקטרוני המתפתח מ- 15 שנים אשר רושם את צריכת החשמל ומספק מידע לחיוב כמו מד חשמל אחר רגיל.
Paraskevakos הוענק פטנט אמריקאי על טכנולוגיה מסוימת זו בשנת 1974. הוא השיק את Metretek שפיתחה וייצרה את מערכת הקריאה והעומס הקריאה והמדידה המרוחקת הראשונה, האוטומטית והמסחרית, ללא חיבור לאינטרנט בשנת 1977. באילו מדינות יש מדי חכם? - ההשקה הסתיימה באיטליה, פינלנד, שבדיה. ההשקה מתוכננת או עוברת בחלק ממדינות אירופה. בסביבות שנת 2020, 17 מדינות אירופה יגלגלו מטרים חכמים.
מה דורשים מדי אנרגיה חכמים?
- תקשורת אלחוטית וקווית מהירה וחזקה.
- רישום בזמן אמת או כמעט זמן של שימוש בחשמל ואולי חשמל שנוצר באופן מקומי למשל, במקרה של תאים פוטו-וולטאיים.
- מדידת זרם ומתח מדויקת של שנאי זרם, שאנטים או חיישנים אחרים.
- אבטחה מפני התעסקות מגנטית ומכנית
תיאור
מכיוון שהתכנון הנתון מפעיל את החומרה המופעלת ישירות מאספקת החשמל; עדיף שאנשי מקצוע שקיבלו הכשרה טכנית מתאימה יפעילו את החומרה אם ברצונך ליישם. תכנון זה משתמש בטקסס אינסטרומנטס CC3200MOD ו- MSP430i2040 כפלטפורמת הפיתוח לתקשורת ומדידה חשמלית, בהתאמה. החל מ- TI Design TIDM-3OUTSMTSTRP כמקור נתונים למדידה, נוסף לוח תקשורת שתוכנן באמצעות CC3200MOD לתקשורת Wi-Fi. לאחר מכן ניתן לקרוא את נתוני המדידה ולשלוט על הממסר באמצעות דפדפן.
תרשים מעגל
MSP430i2040 - מיקרו-בקר מעורב של 16 סיביות
ה- MSP430i2040 משמש בתכנון זה כמעבד מטרולוגיה. ארבעת הממירים האנלוגיים לסיגמה-דלתא של 24 סיביות לממירים דיגיטליים (ADC) מאפשרים מדידות אנרגיה מדויקות, ומספקות קריאת מתח, זרם, הספק (פעיל, תגובתי, לכאורה), גורם הספק ותדירות של שלוש שקעי AC. ה- MSP430i2040 דורש רק כמה רכיבים חיצוניים פסיביים להתממשק ישירות למחלק המתח ולזרם הזרם למדידות מתח וזרם.
CC3200 - קישור פשוט Wi-Fi CC3200 מודול MCU אלחוטי באינטרנט על גבי שבב
CC3200MOD משמש בתכנון זה כבקר ה- Wi-Fi המשלב ARM® Cortex ™ -M4 MCU, המאפשר ללקוחות לפתח יישום שלם עם מכשיר יחיד. עם Wi-Fi על גבי שבב, אינטרנט ופרוטוקולי אבטחה חזקים, אין צורך בחוויית Wi-Fi קודמת לפיתוח מהיר יותר.
UCC28910, UCC28911 מתג Flyback מתח גבוה
ויסות פלט מתח קבוע (CV) וזרם קבוע (CC) ללא מצמד אופטי, כולל כיבוי תרמי, קו נמוך והגנה על מתח יתר.
ממסר 7 ערוצים ULN2003LV ומפעיל כיור עומס אינדוקטיבי
יש לו מנהלי כיור זרם גבוה בעל 7 ערוצים ותומך במתח משיכה של עד 8 וולט.
תכנון מד חכם
1. מדידה
עיצוב זה משתמש ב- MSP430i2040 כמעבד מטרולוגיה. TI Design TIDM-3OUTSMTSTRP משמש כפלטפורמה של החלק המדידה. החומרה והקושחה השתנו מעט כדי להוסיף בקרת ממסר שהופנתה למעבר אפס.
2. גישה לנתוני מדידה
תכנון זה משתמש בשרת HTTP על נתוני העברת CC3200 מחומרת המדידה MSP430i2040. העברה זו מאפשרת לגשת לנתוני מדידה באמצעות דפדפן אינטרנט בכל פלטפורמה. שרת HTTP מקשיב בשקע ה- HTTP (ברירת מחדל ל 80) ואז מטפל בבקשה (HTTP GET או HTTP POST) על ידי אחזור קבצי עמוד האינטרנט מהפלאש הסדרתי. לאחר מכן השרת קורא למטפל באירועי HTTP שיפעל בתוכן המשתנה. לאחר מכן הוא מרכיב תגובת HTTP ונשלח חזרה ללקוח דרך קישור ה- Wi-Fi.
3. טיפול בפריטי נתונים דינמיים
כדי לאפשר קריאה של נתוני המדידה עם קובץ HTML עם תוכן דינמי, שרת האינטרנט HTTP תומך במערך של אסימונים שהוגדרו מראש, אשר יוחלפו בשרת על ידי השרת בתוכן שנוצר באופן דינמי. חלק מהאסימונים מוגדרים מראש בשרת HTTP עם אסימונים נוספים שניתן להגדיר ביישום המשתמש.
שרת HTTP סורק את דף ה- HTML לאיתור הקידומת "__SL_G_". אם השרת מוצא קידומת, הוא בודק את האסימון השלם. ברגע שהוא תואם לאסימון ידוע, הוא מחליף את האסימון ב- HTML בנתונים (המחרוזת) המתאימים שתואמים לאסימון זה. אם האסימון אינו ברשימה המוגדרת מראש, השרת מייצר אירוע אסינכרוני get_token_value עם שם האסימון. בסופו של דבר בקשה זו מתקשרת אל מטפל האירועים HTTP בקובץ הקוד main.c. המטפל מפרש את האסימון ומגיב לערך האסימון באמצעות send_token_value. שרת האינטרנט HTTP משתמש בערך אסימון זה ומחזיר אותו ללקוח. כדי לשלוח נתונים מלקוח לשרת HTTP, השרת יבדוק אם קיימת קידומת "__SL_P_".לאחר מכן השרת עובר על רשימת הפרמטרים ובודק כל שם משתנה כדי לראות אם הוא תואם לאחד מהאסימונים המוגדרים מראש. אם שמות המשתנים תואמים לאסימונים שהוגדרו מראש, השרת מעבד את הערכים. אם שרת האינטרנט HTTP מקבל בקשת HTTP POST המכילה אסימונים שאינם ברשימה המוגדרת מראש, השרת יוצר אירוח אסינכרוני post_token_value למארח, המכיל את המידע הבא: שם פעולת הטופס, שם האסימון וערך האסימון. לאחר מכן המארח יכול לעבד את המידע הנדרש.שם אסימון וערך אסימון. לאחר מכן המארח יכול לעבד את המידע הנדרש.שם אסימון וערך אסימון. לאחר מכן המארח יכול לעבד את המידע הנדרש.
4. יישום של HTTP Event Handler
כדי להקל על נתונים דינמיים, מוגדר האסימון המוגדר על ידי המשתמש לקבוצת הנתונים שאחזור:
עבור לקישור ה- Wi-Fi של מכשירי טקסס למסמך ניטור אנרגיה - http://www.ti.com/tool/TIDC-WIFI-METER-READING להסבר מפורט על טיפול באירועים, חיבור חומרה ולהורדת קבצי התוכנה, ראה קישור למעלה עם שם TIDC-WIFIMETER-READING. קבצי התוכנה מופצים באמצעות קובץ הפעלה חילוץ עצמי, שמותקן כברירת מחדל על תוכנת TIDCWIFI-METER-READING-SOFTWARE על שולחן העבודה של המשתמש.
- לאחר חיבור החומרה, הורד את הקושחה לחומרה המתאימה לה.
- לאחר סיום החיבור, תגיע לחלק תכנותי. הגדר את מודול ה- Wi-Fi למצב תכנות על ידי החלפת מתג SOP2 DIP במודול ה- Wi-Fi למצב ON.
- לאחר טעינת הקושחה והגדרתה כמתואר בקישור, אתה מוכן לבדיקה.
הגדרת בדיקה
כדי לבדוק את העיצוב, הגדר את החומרה הטעונה עם הקושחה. לאחר מכן הפעל מתח AC על כניסת החשמל של רצועת החשמל. נוריות ה- LED ב- TIDM-3OUTSMTSTRP נדלקות; נורית ה- LED ב- Wi-Fi אמורה להבהב גם כן. כדי להתחיל בבדיקה, השתמש בסמארטפון, טאבלט או מחשב עם Wi-Fi. חפש את ה- SSID "mysimplelink-XXXXXX" (כאשר "XXXXXX" הוא מספר הקסדצימלי בן שש ספרות) והתחבר אליו. הפעל דפדפן והקלד את כתובת האתר "mysimplelink.net". הדף הראשי יוצג עם שם המונה בפינה השמאלית העליונה (שהיא "MSP430i2040 3 SOCKET POWER STRI"). לאחר מכן לחץ על "קריאה" כדי לראות את הפרטים.
אין ספק לגבי היתרונות הפוטנציאליים של מדידה חכמה. מטרים חכמים הם הכרחיים לכל הצדדים בשוק:
- לחברות מדידה להפחית את עלויות הקריאה במונים;
- למפעילי רשת שרוצים להכין את הרשת שלהם לעתיד;
- לספקי אנרגיה המעוניינים להציג שירותים חדשים מתוצרת הלקוח ולהפחית את עלות המוקד הטלפוני;
- לממשלות להגיע ליעדי חיסכון ויעילות באנרגיה ולשיפור תהליכי שיווק חופשי;
- למשתמשי הקצה להגביר את המודעות לאנרגיה ולהפחית את השימוש באנרגיה ועלות האנרגיה.
הכנסת מדידה חכמה נראית גם צעד הגיוני בעולם בו כל התקשורת היא דיגיטלית ותקנית (אינטרנט, דואר אלקטרוני, SMS, תיבות צ'ט וכו ') ושמחיר ה'בינה הדיגיטלית' עדיין יורד במהירות. ההשפעות של מטרים חכמים על הבריאות אינן מסוכנות על פי גורמים רבים. אף על פי שהמחקר נמשך כאשר בכל רחבי העולם אנשים מדווחים על אלחוטי משפיע על בריאותם.
מד חכם נמצא מאוד מדויק וקבלת שליטה רבה יותר בחשבונות החשמל גורמת לנו להיות כאלה.
על הסופר
פרייאנקה אומראני עובדת כמהנדסת עיצוב פריסות אנלוגיות עם טקסס אינסטרומנטס, הודו