เครื่องวัดไฟฟ้าหรือที่เรียกว่าเครื่องวัดวัตต์ชั่วโมงเป็นเครื่องมือไฟฟ้าที่ใช้กันทั่วไป ฟังก์ชั่นหลักคือการวัดปริมาณไฟฟ้าที่ใช้ ในเครื่องวัดไฟฟ้าแบบดั้งเดิมฟังก์ชั่นนี้ทำได้โดยใช้แรง Lorentz ของกระแสวนที่เหนี่ยวนำระหว่างสนามแม่เหล็ก AC คงที่และดิสก์อลูมิเนียมที่เคลื่อนย้ายได้เพื่อขับดิสก์อลูมิเนียมเพื่อหมุน ความเร็วในการหมุนของดิสก์อลูมิเนียมเป็นสัดส่วนกับผลิตภัณฑ์ของแรงดันไฟฟ้าและกระแสไฟฟ้า (เช่นกำลังไฟ) กลไกการนับนับจำนวนการปฏิวัติของดิสก์อลูมิเนียมเพื่อวัดพลังงานไฟฟ้าที่บริโภค
คำสำคัญ: ไมโครคอมพิวเตอร์ชิปเดี่ยว; เครื่องวัดไฟฟ้าอัจฉริยะ การแปลงโฆษณา การวัดช่วงเวลา; การวัดแบบทันที
เนื้อหา
การออกแบบนี้ใช้ไมโครคอมพิวเตอร์ชิปตัวเดียวเป็นชิปควบคุมหลักรวบรวมข้อมูลกระแสไฟฟ้าแบบเรียลไทม์และแรงดันไฟฟ้าผ่านหม้อแปลงกระแสและหม้อแปลงแรงดันไฟฟ้าจากนั้นตัวอย่างและแปลงสัญญาณอะนาล็อกเป็นสัญญาณดิจิตอลผ่านการแปลงโฆษณา ในเวลาเดียวกันระบบยังมีฟังก์ชั่นการจัดเก็บข้อมูลและการสื่อสาร สามารถจัดเก็บข้อมูลการใช้พลังงานใน EEPROM และส่งข้อมูลด้วยระบบด้านบนผ่านอินเทอร์เฟซการสื่อสาร RS485
องค์ประกอบฮาร์ดแวร์ของเครื่องวัดอัจฉริยะ
หม้อแปลงไฟฟ้าและแรงดันไฟฟ้าปัจจุบัน:การออกแบบนี้ใช้หม้อแปลงไฟฟ้ากระแสไฟฟ้าที่แม่นยำและหม้อแปลงแรงดันไฟฟ้าเพื่อแปลงกระแสและแรงดันไฟฟ้าจริงเป็นสัญญาณที่เหมาะสมสำหรับการประมวลผลไมโครคอมพิวเตอร์แบบชิปเดี่ยว
ตัวแปลงโฆษณา:ชิป ADC0809 ใช้ในการแปลงสัญญาณอะนาล็อกเป็นสัญญาณดิจิตอลและสัญญาณกระแสไฟฟ้าที่รวบรวมและแรงดันไฟฟ้าจะถูกแปลงเป็นสัญญาณดิจิตอลที่สามารถประมวลผลได้โดยไมโครคอมพิวเตอร์ชิปเดี่ยว
ไมโครคอมพิวเตอร์ชิปเดี่ยว:ไมโครคอมพิวเตอร์ AT89C52 ใช้จ่ายเป็นชิปควบคุมหลักในการประมวลผลและคำนวณสัญญาณดิจิตอลที่รวบรวมและควบคุมการทำงานของระบบทั้งหมด
จอแสดงผล LCD:จอแสดงผลคริสตัลเหลว 12864 ใช้เพื่อแสดงข้อมูลเช่นสถานะพลังงานและสถานะของระบบ
หน่วยความจำ EEPROM:ชิป AT24C02 ใช้เพื่อจัดเก็บข้อมูลการใช้พลังงานเพื่อให้แน่ใจว่าข้อมูลจะไม่สูญหาย
RS485 อินเทอร์เฟซการสื่อสาร: ชิป MAX3485 ใช้เพื่อตระหนักถึงการสื่อสารกับระบบส่วนบนและส่งข้อมูลการใช้พลังงานและข้อมูลสถานะระบบ
การออกแบบนี้ไม่เพียง แต่สามารถวัดพลังงานทั้งหมดได้ตั้งแต่การติดตั้ง แต่ยังวัดพลังงานช่วงเวลาและพลังงานทันที สำหรับพลังงานช่วงเวลาและพลังงานทันทีวิธีการขัดจังหวะจะใช้สำหรับการวัดและหลังจากกลับมาค่าที่วัดจะถูกส่งกลับไปยังพื้นที่จัดเก็บของพลังงานทั้งหมดสำหรับการเพิ่ม
ต่อไปนี้คือการออกแบบโปรแกรมหลัก
โปรแกรมการเริ่มต้น:เริ่มต้นอุปกรณ์ฮาร์ดแวร์เช่นไมโครคอนโทรลเลอร์ตัวแปลงโฆษณาหน้าจอแสดงผล LCD ฯลฯ
โปรแกรมเก็บข้อมูล:ข้อมูลปัจจุบันและแรงดันไฟฟ้าแบบเรียลไทม์จะถูกรวบรวมผ่านหม้อแปลงไฟฟ้าและหม้อแปลงแรงดันไฟฟ้าในปัจจุบันและสัญญาณอะนาล็อกจะถูกแปลงเป็นสัญญาณดิจิตอลผ่านการแปลงโฆษณา ไม่ว่าสัญญาณแรงดันไฟฟ้าหรือสัญญาณปัจจุบันจะถูกรวบรวมความถี่คือ 5 0 Hz การออกแบบนี้ตัวอย่างพลังงานที่รวบรวมได้ทุก ๆ 0.002s และความถี่ในการสุ่มตัวอย่างคือ 500Hz ซึ่งตรงตามข้อกำหนดของ "มากกว่า 5 เท่าของความถี่" ของทฤษฎีบทการสุ่มตัวอย่าง Nyquist วิธีการสุ่มตัวอย่างของการออกแบบนี้สามารถกู้คืนข้อมูลของพลังงานตัวอย่างได้ดีขึ้นแม้ว่าจะมีความผันผวนของความถี่ที่แน่นอน
โปรแกรมการประมวลผลข้อมูล:วัตถุประสงค์คือเพื่อประมวลผลและคำนวณสัญญาณดิจิตอลที่รวบรวม เราตั้งค่าเวลาการสุ่มตัวอย่างเป็น TS ค่าแรงดันไฟฟ้าตัวอย่างให้กับเราค่าปัจจุบันตัวอย่างเป็นคือและค่าพลังงานที่ได้จากการสุ่มตัวอย่างเดียวคือผลผลิตของพวกเขาทั้งสามคือ TS · US ·คือ จากนั้นเพิ่มค่านี้ให้กับค่าพลังงานทั้งหมดก่อนหน้านี้และเก็บไว้ใน EEPROM ดังนั้นจึงเสร็จสิ้นกระบวนการประมวลผลข้อมูลเดียว
โปรแกรมหลักของเราคือการดำเนินการเก็บข้อมูลและการประมวลผลข้อมูลซ้ำ ๆ นอกจากนี้ยังมีโปรแกรมแสดงโปรแกรมการสื่อสารและโปรแกรมการจัดการข้อยกเว้น ฟังก์ชั่นของพวกเขามีดังนี้
โปรแกรมแสดง:แสดงข้อมูลเช่นสถานะกำลังและสถานะระบบที่จะแสดงบนหน้าจอ LCD สำหรับพลังงานที่แสดงจะได้รับการอัปเดตทุก ๆ 1 วินาที
โปรแกรมการสื่อสาร:ข้อมูลถูกส่งด้วยระบบด้านบนผ่านอินเตอร์เฟสการสื่อสาร RS485 และข้อมูลการใช้พลังงานและข้อมูลสถานะระบบจะถูกส่งไปยังระบบส่วนบน
โปรแกรมการจัดการข้อยกเว้น:เมื่อระบบมีสถานการณ์ที่ผิดปกติเช่นกระแสไฟฟ้าผิดปกติหรือแรงดันไฟฟ้าความล้มเหลวในการสื่อสาร ฯลฯ สามารถดำเนินการตามนั้นได้และสามารถแจ้งเตือนการเตือนภัยได้
การวัดพลังงานช่วงเวลานั้นดำเนินการโดยการหยุดชะงัก ขั้นแรกให้ป้อนความยาวของกระแสไฟฟ้าช่วงเวลาที่จะวัดโดยการกดปุ่มเช่น 1 ชั่วโมง 1 วัน จากนั้นคำนวณจำนวนตัวอย่างที่ต้องการ หลังจากพิจารณาจำนวนตัวอย่างให้เริ่มโปรแกรมการสุ่มตัวอย่างกระแสไฟฟ้าช่วงเวลา เช่นเดียวกับโปรแกรมหลักมันยังดำเนินการเก็บข้อมูลและการประมวลผลข้อมูล ความแตกต่างคือค่าไฟฟ้าที่ได้จากการได้มาครั้งเดียวไม่เพียง แต่ไม่เพียง แต่จะถูกเพิ่มเข้าไปในค่าไฟฟ้ารวมก่อนหน้านี้ แต่ยังรวมถึงค่าไฟฟ้าช่วงทั้งหมด หลังจากเวลาการสุ่มตัวอย่างเสร็จสิ้นให้กระโดดออกจากการวัดกระแสไฟฟ้าช่วงนี้และทำการวัดกระแสไฟฟ้าช่วงนี้ให้เสร็จสมบูรณ์
เครื่องวัดอัจฉริยะที่ใช้ไมโครคอมพิวเตอร์ชิปเดี่ยวที่ออกแบบมาในบทความนี้สามารถตระหนักถึงการทำงานของการตรวจสอบแบบเรียลไทม์และการบันทึกการใช้ไฟฟ้าในครัวเรือน นอกจากนี้ยังมีฟังก์ชั่นการจัดเก็บข้อมูลและการสื่อสาร สามารถจัดเก็บข้อมูลไฟฟ้าใน EEPROM และส่งข้อมูลไปยังระบบด้านบนผ่านส่วนต่อประสานการสื่อสาร RS485 ในระยะต่อมาโมดูล WiFi ยังสามารถเพิ่มเพื่อสื่อสารกับโลกภายนอก ผลการวัดมีความแม่นยำและมีความสามารถในการต่อต้านการต่อต้านและต่อต้านการแทรกแซงที่ดี การออกแบบนี้สามารถปรับปรุงประสิทธิภาพการใช้ไฟฟ้าลดการสูญเสียพลังงานและให้การสนับสนุนที่แข็งแกร่งสำหรับความฉลาดและระบบอัตโนมัติของระบบบ้านอัจฉริยะ