عداد إنترنت ذكي

تخيل كم سيكون رائعًا إذا كان بإمكانك رؤية استهلاك الطاقة في منزلك أو أي شقة تجارية موجودة في أي مكان في العالم. ألا يبدو رائعًا؟ يقدم مفهوم القياس الذكي. إذن ما هو العداد الذكي؟ - العداد الذكي هو جهاز إلكتروني يتجه منذ 15 عامًا يسجل استهلاك الكهرباء ويعطي معلومات لمزود الكهرباء للفواتير مثل عدادات الكهرباء العادية الأخرى.

حصل باراسكيفاكوس على براءة اختراع أمريكية لهذه التكنولوجيا الخاصة في عام 1974. أطلق شركة Metretek التي طورت وأنتجت أول نظام لقراءة العدادات عن بعد ومتوفر تجاريًا ونظام إدارة الحمل بدون اتصال بالإنترنت في عام 1977. ما هي الدول التي تمتلك عدادات ذكية؟ - تم الانتهاء من النشر في إيطاليا وفنلندا والسويد. يتم التخطيط لعمليات الطرح أو الخضوع لها في بعض الدول الأوروبية. بحلول عام 2020 ، ستطرح 17 دولة أوروبية عدادات ذكية.

ماذا تتطلب عدادات الطاقة الذكية؟

1. اتصالات سلكية ولاسلكية عالية السرعة وقوية.
2. التسجيل في الوقت الحقيقي أو في الوقت القريب لاستخدام الكهرباء وربما الكهرباء المولدة محليًا ، على سبيل المثال ، في حالة الخلايا الكهروضوئية.
3. قياس دقيق للتيار والجهد للمحولات الحالية أو المحولات أو أجهزة الاستشعار الأخرى.
4. الأمان ضد العبث المغناطيسي والميكانيكي

وصف

نظرًا لأن التصميم المحدد يعمل على تشغيل الأجهزة مباشرة من مصدر التيار المتردد ؛ من الأفضل أن يقوم المحترفون الذين تلقوا تدريبًا تقنيًا مناسبًا بتشغيل الأجهزة إذا كنت تريد التنفيذ. يستخدم هذا التصميم Texas Instruments CC3200MOD و MSP430i2040 كمنصة تطوير للاتصالات والقياس الكهربائي ، على التوالي. بدءًا من TI Design TIDM-3OUTSMTSTRP كمصدر بيانات القياس ، تمت إضافة لوحة اتصالات مصممة باستخدام CC3200MOD لاتصالات Wi-Fi. يمكن بعد ذلك قراءة بيانات القياس والتحكم في الترحيل باستخدام متصفح.

مخطط الرسم البياني

MSP430i2040 - متحكم دقيق للإشارة مختلط 16 بت

يستخدم MSP430i2040 في هذا التصميم باعتباره معالج المقاييس. تسمح أربعة 24 بت لـ Sigma-delta التناظرية إلى المحولات الرقمية (ADCs) بقياسات دقيقة للطاقة ، مما يوفر قراءة للجهد والتيار والطاقة (نشطة ، تفاعلية ، ظاهرة) ، عامل القدرة ، وتردد ثلاثة منافذ تيار متردد. لا يتطلب MSP430i2040 سوى عدد قليل من المكونات الخارجية السلبية للتفاعل مباشرة مع مقسم الجهد والتحويل الحالي لقياسات الجهد والتيار.

CC3200 - وحدة MCU اللاسلكية للإنترنت على شريحة اتصال Wi-Fi CC3200 البسيطة

يتم استخدام CC3200MOD في هذا التصميم كوحدة تحكم Wi-Fi التي تدمج ARM® Cortex ™ -M4 MCU ، مما يسمح للعملاء بتطوير تطبيق كامل بجهاز واحد. مع وجود شبكة Wi-Fi على الشريحة ، والإنترنت ، وبروتوكولات الأمان القوية ، لا يلزم وجود تجربة Wi-Fi سابقة للتطوير بشكل أسرع.

UCC28910 ، UCC28911 محول Flyback عالي الجهد

تنظيم خرج الجهد الثابت (CV) والتيار الثابت (CC) بدون مقرنة بصرية ، لديه إغلاق حراري ، خط منخفض وحماية من الجهد الزائد الناتج.

ULN2003LV ذو 7 قنوات مرحل وسائق تحميل استقرائي

إنه يحتوي على برامج تشغيل بالوعة ذات 7 قنوات عالية الحالية ويدعم جهد سحب خرج يصل إلى 8 فولت.

تصميم العداد الذكي

1. القياس

يستخدم هذا التصميم MSP430i2040 باعتباره معالج القياس. يتم استخدام TI Design TIDM-3OUTSMTSTRP كنظام أساسي لجزء القياس. تم تعديل الأجهزة والبرامج الثابتة بشكل طفيف لإضافة التحكم في الترحيل إلى نقطة الصفر.

2. قياس الوصول إلى البيانات

يستخدم هذا التصميم خادم HTTP Web Server على بيانات نقل CC3200 من جهاز القياس MSP430i2040. يتيح هذا النقل الوصول إلى بيانات القياس باستخدام مستعرض ويب على أي نظام أساسي. يستمع خادم HTTP إلى مقبس HTTP (افتراضيًا إلى 80) ثم يتعامل مع الطلب (HTTP GET أو HTTP POST) عن طريق استرداد ملفات صفحة الويب من الفلاش التسلسلي. يستدعي الخادم بعد ذلك معالج حدث HTTP للعمل على المحتويات المتغيرة. ثم يقوم بتكوين استجابة HTTP وإرسالها مرة أخرى إلى العميل عبر ارتباط Wi-Fi.

3- التعامل مع عناصر البيانات الديناميكية

للسماح بقراءة بيانات القياس مع ملف HTML بمحتويات ديناميكية ، يدعم خادم الويب HTTP مجموعة من الرموز المميزة المحددة مسبقًا ، والتي سيتم استبدالها أثناء التنقل بواسطة الخادم ، بمحتوى يتم إنشاؤه ديناميكيًا. يتم تحديد بعض الرموز المميزة مسبقًا في خادم HTTP مع رموز مميزة إضافية يمكن تحديدها في تطبيق المستخدم.

يقوم خادم HTTP بفحص صفحة HTML للبادئة "__SL_G_". إذا عثر الخادم على بادئة ، فإنه يتحقق من الرمز الكامل. بمجرد أن يطابق رمزًا معروفًا ، فإنه يستبدل الرمز المميز في HTML بالبيانات (السلسلة) المناسبة التي تطابق هذا الرمز المميز. إذا لم يكن الرمز المميز في القائمة المحددة مسبقًا ، يقوم الخادم بإنشاء حدث get_token_value غير متزامن مع اسم الرمز المميز. يستدعي هذا الطلب في النهاية معالج حدث HTTP في ملف التعليمات البرمجية main.c. يقوم المعالج بعد ذلك بتفسير الرمز المميز ويستجيب لقيمة الرمز المميز باستخدام send_token_value. يستخدم خادم الويب HTTP قيمة الرمز المميز ويعيدها إلى العميل. لإرسال البيانات من العميل إلى خادم HTTP ، سيتحقق الخادم من البادئة "__SL_P_".ثم ينتقل الخادم إلى قائمة المعلمات ويتحقق من اسم كل متغير لمعرفة ما إذا كان يتطابق مع أحد الرموز المميزة المحددة مسبقًا. إذا كانت أسماء المتغيرات تتطابق مع الرموز المميزة المحددة مسبقًا ، فإن الخادم يعالج القيم. إذا تلقى خادم HTTP على الويب طلب HTTP POST يحتوي على رموز غير موجودة في القائمة المحددة مسبقًا ، يقوم الخادم بإنشاء حدث غير متزامن post_token_value للمضيف ، والذي يحتوي على المعلومات التالية: اسم إجراء النموذج ، واسم الرمز المميز ، وقيمة الرمز المميز. يمكن للمضيف بعد ذلك معالجة المعلومات المطلوبة.اسم الرمز المميز وقيمة الرمز المميز. يمكن للمضيف بعد ذلك معالجة المعلومات المطلوبة.اسم الرمز المميز وقيمة الرمز المميز. يمكن للمضيف بعد ذلك معالجة المعلومات المطلوبة.

4. تنفيذ معالج حدث

لتسهيل البيانات الديناميكية ، يتم تعريف الرمز المميز الذي يحدده المستخدم لمجموعة البيانات المراد استردادها:

انتقل من خلال رابط Wi-Fi الخاص بأدوات تكساس للحصول على مستند مراقبة الطاقة - http://www.ti.com/tool/TIDC-WIFI-METER-READING للحصول على شرح مفصل للتعامل مع الأحداث وتوصيل الأجهزة وتنزيل ملفات البرامج ، راجع الرابط أعلاه باسم TIDC-WIFIMETER-READING. يتم توزيع ملفات البرامج باستخدام ملف تنفيذي يتم استخراجه ذاتيًا ، ويتم تثبيته افتراضيًا على TIDCWIFI-METER-READING-SOFTWARE على سطح مكتب المستخدم.

1. بعد توصيل الجهاز ، قم بتنزيل البرنامج الثابت على أجهزته المقابلة.
2. بمجرد الانتهاء من الاتصال ، سوف تصل إلى جزء البرمجة. اضبط وحدة Wi-Fi على وضع البرمجة عن طريق تبديل مفتاح SOP2 DIP في وحدة Wi-Fi إلى وضع التشغيل.
3. بعد تحميل البرنامج الثابت وإعداده كما هو موضح في الارتباط ، تكون جاهزًا للاختبار.

إعداد الاختبار

لاختبار التصميم ، قم بإعداد الأجهزة المحملة بالبرنامج الثابت. ثم قم بتطبيق جهد التيار المتردد على دخل التيار المتردد لشريط الطاقة. سوف تضيء المصابيح الموجودة على TIDM-3OUTSMTSTRP ؛ يجب أن يومض مؤشر LED الموجود على شبكة Wi-Fi أيضًا. لبدء الاختبار ، استخدم هاتفًا ذكيًا أو جهازًا لوحيًا أو كمبيوتر شخصيًا مزودًا بشبكة Wi-Fi. ابحث عن SSID "mysimplelink-XXXXXX" (حيث "XXXXXX" هو رقم سداسي عشري مكون من ستة أرقام) واتصل به. قم بتشغيل متصفح واكتب عنوان URL "mysimplelink.net". سيتم عرض الصفحة الرئيسية مع اسم العداد في الزاوية اليسرى العليا (وهو "MSP430i2040 3 SOCKET POWER STRI"). ثم اضغط على "قراءة" لمعرفة التفاصيل.

ليس هناك شك في الفوائد المحتملة للقياس الذكي. العدادات الذكية لا غنى عنها لجميع أطراف السوق:

1. لشركات القياس لخفض تكاليف قراءة العدادات ؛
2. لمشغلي الشبكة الذين يرغبون في إعداد شبكتهم للمستقبل ؛
3. لموردي الطاقة الذين يرغبون في تقديم خدمات جديدة من صنع العملاء وتقليل تكلفة مركز الاتصال ؛
4. للحكومات للوصول إلى أهداف توفير الطاقة والكفاءة وتحسين عمليات السوق الحرة ؛
5. للمستخدمين النهائيين لزيادة الوعي بالطاقة وتقليل استخدام الطاقة وتكلفة الطاقة.

يبدو أن إدخال القياس الذكي يعد أيضًا خطوة منطقية في عالم يتم فيه رقمنة جميع الاتصالات وموحدة (الإنترنت والبريد الإلكتروني والرسائل القصيرة ومربعات الدردشة وما إلى ذلك) وحيث لا تزال تكلفة "الذكاء الرقمي" تتناقص بسرعة. لا تعد تأثيرات العدادات الذكية على الصحة خطيرة بحسب العديد من المسؤولين. على الرغم من أن البحث جار في جميع أنحاء العالم ، فإن الإبلاغ اللاسلكي يؤثر على صحتهم.

تم العثور على العدادات الذكية لتكون دقيقة للغاية والحصول على مزيد من التحكم في فواتير الكهرباء تجعلنا نمتلك واحدة.

عن المؤلف

بريانكا عمراني تعمل كمهندسة تصميم تخطيط تناظري مع شركة Texas Instruments ، الهند