Imagineu el bonic que seria veure el consum energètic de casa vostra o de qualsevol apartament comercial assegut a qualsevol part del món. No sona bé? Això introdueix el concepte de Smart Metering. Llavors, què és el comptador intel·ligent? - Un comptador intel·ligent és un dispositiu electrònic de 15 anys que registra el consum d’electricitat i proporciona informació al proveïdor d’electricitat per facturar com un altre comptador d’electricitat normal.
Paraskevakos va rebre una patent dels EUA per a aquesta tecnologia en particular l'any 1974. Va llançar Metretek, que va desenvolupar i produir el primer sistema de lectura remota de comptadors i gestió de càrrega completament automatitzat i disponible sense connexió a Internet el 1977. Quins països tenen comptadors intel·ligents? - El llançament es completa a Itàlia, Finlàndia i Suècia. Els llançaments estan previstos o estan en curs en alguns països europeus. Cap al 2020, 17 països europeus hauran desplegat comptadors intel·ligents.
Què necessiten els comptadors d'energia intel·ligents?
- Comunicacions sense fils i per cable d’alta velocitat i robustes.
- Registre en temps real o gairebé a temps de l’ús d’electricitat i possiblement electricitat generada localment, per exemple, en cas de cèl·lules fotovoltaiques.
- Mesura precisa de corrent i tensió de transformadors de corrent, derivacions o altres sensors.
- Seguretat contra manipulacions magnètiques i mecàniques
Descripció
Atès que el disseny donat opera el maquinari alimentat directament des del subministrament de CA; és millor si els professionals que han rebut la formació tècnica adequada han de fer servir el maquinari si voleu implementar-lo. Aquest disseny utilitza el Texas Instruments CC3200MOD i MSP430i2040 com a plataforma de desenvolupament de comunicacions i mesurament elèctric, respectivament. A partir del TI Design TIDM-3OUTSMTSTRP com a font de dades de mesura, s’afegeix una placa de comunicació dissenyada amb el CC3200MOD per a la comunicació Wi-Fi. A continuació, es poden llegir les dades de mesurament i controlar el relé mitjançant un navegador.
Esquema de connexions
MSP430i2040: microcontrolador de senyal mixt de 16 bits
El MSP430i2040 s’utilitza en aquest disseny com a processador de metrologia. Els seus quatre convertidors analògics a digitals (ADC) de 24 bits sigma-delta permeten mesures d’energia precises, proporcionant lectura de voltatge, corrent, potència (activa, reactiva, aparent), factor de potència i freqüència de tres sortides de corrent altern. El MSP430i2040 només requereix uns components externs passius per connectar-se directament amb el divisor de tensió i la derivació de corrent per a mesures de tensió i corrent.
CC3200: mòdul MCU sense fil CC3200 Internet-on-a-Chip sense fil Wi-Fi d'enllaç senzill
El CC3200MOD s’utilitza en aquest disseny com a controlador Wi-Fi que integra una MCU ARM® Cortex ™ -M4, que permet als clients desenvolupar tota una aplicació amb un sol dispositiu. Amb Wi-Fi integrat en xip, Internet i protocols de seguretat robustos, no es requereix experiència prèvia de Wi-Fi per a un desenvolupament més ràpid.
UCC28910, UCC28911 Comutador de retrocés d’alta tensió
Regulació de sortida de tensió constant (CV) i corrent constant (CC) sense acoblador òptic, té apagat tèrmic, protecció contra sobretensions de sortida i línia baixa.
Relé de 7 canals ULN2003LV i controlador de lavabo de càrrega inductiva
Compta amb controladors de pica de gran corrent de 7 canals i admet una tensió de sortida de sortida de fins a 8 V.
Disseny de Smart Meter
1. Mesurament
Aquest disseny utilitza el MSP430i2040 com a processador de metrologia. El TI Design TIDM-3OUTSMTSTRP s’utilitza com a plataforma de la peça de mesura. El maquinari i el microprogramari es modifiquen lleugerament per afegir un control de relé reduït a zero.
2. Mesurament de l'accés a les dades
Aquest disseny utilitza el servidor web HTTP a la transferència de dades CC3200 des del maquinari de mesura MSP430i2040. Aquesta transferència permet accedir a les dades de mesurament mitjançant un navegador web en qualsevol plataforma. El servidor HTTP escolta al sòcol HTTP (per defecte a 80) i, a continuació, gestiona la sol·licitud (HTTP GET o HTTP POST) recuperant els fitxers de la pàgina web des del flaix de sèrie. A continuació, el servidor crida a un gestor d'esdeveniments HTTP per operar amb el contingut variable. A continuació, composa una resposta HTTP i l’envia al client mitjançant l’enllaç Wi-Fi.
3. Gestió d’elements de dades dinàmics
Per permetre la lectura de les dades de mesura amb un fitxer HTML amb contingut dinàmic, el servidor web HTTP admet un conjunt de tokens predefinits, que el servidor reemplaçarà instantàniament amb contingut generat dinàmicament. Alguns tokens estan predefinits al servidor HTTP amb tokens addicionals que es poden definir a l’aplicació d’usuari.
El servidor HTTP analitza la pàgina HTML pel prefix "__SL_G_". Si el servidor troba un prefix, comprova el testimoni complet. Un cop coincideixi amb un testimoni conegut, el reemplaça a l'HTML per les dades (cadena) adequades que coincideixin amb aquest testimoni. Si el testimoni no es troba a la llista predefinida, el servidor genera un esdeveniment asíncron get_token_value amb el nom del testimoni. Aquesta sol·licitud eventualment crida al controlador d'esdeveniments HTTP al fitxer de codi main.c. Aleshores, el controlador interpreta el testimoni i respon al valor del testimoni amb un valor send_token_value. El servidor web HTTP utilitza aquest valor de testimoni i el retorna al client. Per enviar dades del client al servidor HTTP, el servidor comprovarà el prefix "__SL_P_".A continuació, el servidor repassa la llista de paràmetres i comprova cada nom de variable per veure si coincideix amb un dels tokens predefinits coneguts. Si els noms de les variables coincideixen amb els testimonis predefinits, el servidor processa els valors. Si el servidor web HTTP rep una sol·licitud HTTP POST que conté fitxes que no es troben a la llista predefinida, el servidor genera un esdeveniment asíncron post_token_value a l’amfitrió, que conté la informació següent: nom de l’acció del formulari, nom del testimoni i valor del testimoni. L'amfitrió pot processar la informació requerida.nom i valor del testimoni. L'amfitrió pot processar la informació requerida.nom i valor del testimoni. L'amfitrió pot processar la informació requerida.
4. Implementació del Gestor d'esdeveniments
Per facilitar les dades dinàmiques, es defineix el testimoni definit per l'usuari per al conjunt de dades que es recuperaran:
Consulteu l’enllaç Wi-Fi d’instruments de Texas per obtenir document de seguiment d’energia: http://www.ti.com/tool/TIDC-WIFI-METER-READING per obtenir una explicació detallada de la gestió d’esdeveniments, la connexió de maquinari i per descarregar els fitxers de programari, consulteu el enllaç superior amb el nom TIDC-WIFIMETER-READING. Els fitxers de programari es distribueixen mitjançant un fitxer executable autoextreient, que s'instal·la per defecte a TIDCWIFI-METER-READING-SOFTWARE a l'escriptori de l'usuari.
- Després de connectar el maquinari, descarregueu el firmware al maquinari corresponent.
- Un cop feta la connexió, arribareu a la part de programació. Configureu el mòdul Wi-Fi al mode de programació canviant el commutador SOP2 DIP del mòdul Wi-Fi a la posició ON.
- Després de carregar el firmware i configurar-lo tal com es descriu a l'enllaç, ja podeu fer la prova.
Configuració de la prova
Per provar el disseny, configureu el maquinari carregat amb el firmware. A continuació, apliqueu tensió de corrent altern a l’entrada de corrent altern de la tira de corrent. Els LED del TIDM-3OUTSMTSTRP s’encendran; el LED de la Wi-Fi també hauria de parpellejar. Per començar a provar, utilitzeu un telèfon intel·ligent, una tauleta o un PC amb Wi-Fi. Cerqueu el SSID "mysimplelink-XXXXXX" (on "XXXXXX" és un número hexadecimal de sis dígits) i connecteu-hi. Inicieu un navegador i escriviu l'URL "mysimplelink.net". La pàgina principal es mostrarà amb el nom del comptador a l'extrem superior esquerre (que és "MSP430i2040 3 SOCKET POWER STRI"). A continuació, feu clic a "Lectura" per veure'n els detalls.
No hi ha dubte sobre els avantatges potencials de la mesura intel·ligent. Els comptadors intel·ligents són indispensables per a totes les festes del mercat:
- perquè les empreses de mesurament redueixin els costos de lectura del comptador;
- per als operadors de xarxa que vulguin preparar la seva xarxa per al futur;
- per a proveïdors d’energia que vulguin introduir nous serveis fets al client i reduir el cost del centre de trucades;
- que els governs assoleixin objectius d’estalvi i eficiència energètica i que millorin els processos de lliure mercat;
- perquè els usuaris finals augmentin la consciència energètica i disminueixin l’ús i el cost de l’energia.
La introducció de la mesura intel·ligent també sembla un pas lògic en un món on totes les comunicacions estan digitalitzades i estandarditzades (Internet, correu electrònic, SMS, bústies de xat, etc.) i on el cost de la “intel·ligència digital” encara disminueix ràpidament. Segons molts funcionaris, els efectes dels comptadors intel·ligents sobre la salut no són perillosos. Tot i que la investigació està en curs, ja que a tot el món la gent informa que la connexió sense fils afecta la seva salut.
Es considera que els comptadors intel·ligents són molt precisos i aconseguir un major control sobre les factures d’electricitat ens fa tenir-ne un.
Sobre l'autor
Priyanka Umrani treballa com a enginyera de disseny de dissenys analògics a Texas Instruments, Índia