ลองนึกดูว่าจะดีแค่ไหนหากคุณสามารถเห็นการใช้พลังงานของบ้านหรืออพาร์ตเมนต์เชิงพาณิชย์ที่ตั้งอยู่ที่ใดก็ได้ในโลก ฟังดูไม่เท่เหรอ? ที่แนะนำแนวคิดของการวัดแสงอัจฉริยะ สมาร์ทมิเตอร์คืออะไร? - สมาร์ทมิเตอร์เป็นอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์ที่มีแนวโน้มตั้งแต่ 15 ปีที่ผ่านมาซึ่งบันทึกปริมาณการใช้ไฟฟ้าและให้ข้อมูลแก่ผู้ผลิตไฟฟ้าเพื่อเรียกเก็บเงินเหมือนกับมิเตอร์ไฟฟ้าทั่วไป
Paraskevakos ได้รับสิทธิบัตรของสหรัฐอเมริกาสำหรับเทคโนโลยีนี้โดยเฉพาะในปี พ.ศ. 2517 เขาเปิดตัว Metretek ซึ่งพัฒนาและผลิตระบบการอ่านและจัดการโหลดมิเตอร์ระยะไกลแบบอัตโนมัติที่มีจำหน่ายทั่วไปเป็นครั้งแรกโดยไม่ต้องเชื่อมต่ออินเทอร์เน็ตในปี พ.ศ. 2520 ประเทศใดบ้างที่มีมาตรวัดอัจฉริยะ - การเปิดตัวเสร็จสมบูรณ์ในอิตาลีฟินแลนด์สวีเดน มีการวางแผนหรือดำเนินการในบางประเทศในยุโรป รอบปี 2020 17 ประเทศในยุโรปจะได้รีดออกสมาร์ทเมตร
เครื่องวัดพลังงานอัจฉริยะต้องการอะไร?
- การสื่อสารแบบไร้สายและแบบมีสายความเร็วสูง
- การลงทะเบียนการใช้ไฟฟ้าแบบเรียลไทม์หรือใกล้เคียงเวลาและอาจเป็นไปได้ว่ากระแสไฟฟ้าที่ผลิตในประเทศเช่นในกรณีของเซลล์ไฟฟ้าโซลาร์เซลล์
- การวัดกระแสและแรงดันที่แม่นยำของหม้อแปลงกระแสไฟปัดหรือเซ็นเซอร์อื่น ๆ
- ความปลอดภัยจากการดัดแปลงทางแม่เหล็กและทางกล
คำอธิบาย
เนื่องจากการออกแบบที่กำหนดใช้ฮาร์ดแวร์ที่ขับเคลื่อนโดยตรงจากแหล่งจ่ายไฟ AC จะดีกว่าหากผู้เชี่ยวชาญที่ได้รับการฝึกอบรมด้านเทคนิคที่เหมาะสมควรใช้งานฮาร์ดแวร์หากคุณต้องการใช้งาน การออกแบบนี้ใช้ Texas Instruments CC3200MOD และ MSP430i2040 เป็นแพลตฟอร์มการพัฒนาสำหรับการสื่อสารและการวัดแสงไฟฟ้าตามลำดับ เริ่มจาก TI Design TIDM-3OUTSMTSTRP เป็นแหล่งข้อมูลการวัดแสงบอร์ดสื่อสารที่ออกแบบโดยใช้ CC3200MOD จะถูกเพิ่มสำหรับการสื่อสารผ่าน Wi-Fi จากนั้นสามารถอ่านข้อมูลการวัดแสงและรีเลย์สามารถควบคุมได้โดยใช้เบราว์เซอร์
แผนภูมิวงจรรวม
MSP430i2040 - ไมโครคอนโทรลเลอร์สัญญาณผสม 16 บิต
MSP430i2040 ถูกใช้ในการออกแบบนี้เป็นตัวประมวลผลมาตรวิทยา ตัวแปลงอนาล็อกเป็นดิจิตอลซิกมา - เดลต้า 24 บิตสี่ตัวช่วยให้สามารถวัดพลังงานได้อย่างแม่นยำโดยให้การอ่านแรงดันไฟฟ้ากระแสไฟฟ้า (แอ็คทีฟปฏิกิริยาชัดเจน) ตัวประกอบกำลังและความถี่ของช่องจ่ายไฟ AC สามช่อง MSP430i2040 ต้องการส่วนประกอบภายนอกแบบพาสซีฟเพียงไม่กี่ชิ้นเพื่อเชื่อมต่อโดยตรงกับตัวแบ่งแรงดันไฟฟ้าและตัวแบ่งกระแสสำหรับการวัดแรงดันและกระแส
CC3200 - Simple Link Wi-Fi CC3200 Internet-on-a-Chip Wireless MCU Module
CC3200MOD ใช้ในการออกแบบนี้เป็นตัวควบคุม Wi-Fi ที่รวม MCU ARM® Cortex ™ -M4 เข้าด้วยกันทำให้ลูกค้าสามารถพัฒนาแอปพลิเคชันทั้งหมดด้วยอุปกรณ์เครื่องเดียว ด้วย Wi-Fi บนชิปอินเทอร์เน็ตและโปรโตคอลความปลอดภัยที่แข็งแกร่งไม่จำเป็นต้องมีประสบการณ์ Wi-Fi มาก่อนเพื่อการพัฒนาที่เร็วขึ้น
UCC28910, UCC28911 สวิตช์ Flyback แรงดันสูง
การควบคุมเอาต์พุตแรงดันไฟฟ้าคงที่ (CV) และกระแสคงที่ (CC) โดยไม่มีตัวเชื่อมต่อแบบออปติคัลมีการปิดระบบความร้อนสายต่ำและการป้องกันแรงดันไฟฟ้าเกินเอาต์พุต
ULN2003LV 7-Channel Relay และ Inductive Load Sink Driver
มีไดรเวอร์ซิงก์กระแสสูง 7 ช่องสัญญาณและรองรับแรงดันไฟฟ้าขาออกสูงสุด 8-V
การออกแบบ Smart Meter
1. การวัดแสง
การออกแบบนี้ใช้ MSP430i2040 เป็นหน่วยประมวลผลมาตรวิทยา TI Design TIDM-3OUTSMTSTRP ใช้เป็นแพลตฟอร์มของส่วนการวัดแสง ฮาร์ดแวร์และเฟิร์มแวร์ได้รับการปรับเปลี่ยนเล็กน้อยเพื่อเพิ่มการควบคุมรีเลย์ให้เหลือศูนย์
2. การวัดการเข้าถึงข้อมูล
การออกแบบนี้ใช้ HTTP Web Server บนการถ่ายโอนข้อมูล CC3200 จากฮาร์ดแวร์การวัด MSP430i2040 การถ่ายโอนนี้ช่วยให้สามารถเข้าถึงข้อมูลการวัดโดยใช้เว็บเบราว์เซอร์บนแพลตฟอร์มใดก็ได้ เซิร์ฟเวอร์ HTTP จะรับฟังบนซ็อกเก็ต HTTP (ค่าเริ่มต้นคือ 80) จากนั้นจัดการคำขอ (HTTP GET หรือ HTTP POST) โดยการดึงไฟล์หน้าเว็บจากแฟลชแบบอนุกรม จากนั้นเซิร์ฟเวอร์จะเรียกไปยังตัวจัดการเหตุการณ์ HTTP เพื่อดำเนินการกับเนื้อหาตัวแปร จากนั้นจะรวบรวมการตอบกลับ HTTP และส่งกลับไปยังไคลเอนต์ผ่านลิงก์ Wi-Fi
3. การจัดการรายการข้อมูลแบบไดนามิก
ในการอนุญาตให้อ่านข้อมูลการวัดด้วยไฟล์ HTML ที่มีเนื้อหาแบบไดนามิกเว็บเซิร์ฟเวอร์ HTTP สนับสนุนชุดของโทเค็นที่กำหนดไว้ล่วงหน้าซึ่งเซิร์ฟเวอร์จะถูกแทนที่ในทันทีด้วยเนื้อหาที่สร้างขึ้นแบบไดนามิก โทเค็นบางตัวถูกกำหนดไว้ล่วงหน้าในเซิร์ฟเวอร์ HTTP โดยมีโทเค็นเพิ่มเติมที่สามารถกำหนดได้ในแอปพลิเคชันผู้ใช้
เซิร์ฟเวอร์ HTTP จะสแกนหน้า HTML เพื่อหาคำนำหน้า "__SL_G_" หากเซิร์ฟเวอร์พบคำนำหน้าเซิร์ฟเวอร์จะตรวจสอบโทเค็นที่สมบูรณ์ เมื่อตรงกับโทเค็นที่ทราบแล้วจะแทนที่โทเค็นใน HTML ด้วยข้อมูลที่เหมาะสม (สตริง) ที่ตรงกับโทเค็นนั้น หากโทเค็นไม่อยู่ในรายการที่กำหนดไว้ล่วงหน้าเซิร์ฟเวอร์จะสร้างเหตุการณ์แบบอะซิงโครนัส get_token_value โดยใช้ชื่อโทเค็น ในที่สุดคำขอนี้จะเรียกไปยังตัวจัดการเหตุการณ์ HTTP ในไฟล์รหัส main.c จากนั้นตัวจัดการจะตีความโทเค็นและตอบสนองต่อค่าโทเค็นด้วย send_token_value เว็บเซิร์ฟเวอร์ HTTP ใช้ค่าโทเค็นนี้และส่งกลับไปยังไคลเอนต์ ในการส่งข้อมูลจากไคลเอนต์ไปยังเซิร์ฟเวอร์ HTTP เซิร์ฟเวอร์จะตรวจสอบคำนำหน้า "__SL_P_"จากนั้นเซิร์ฟเวอร์จะไปที่รายการพารามิเตอร์และตรวจสอบชื่อตัวแปรแต่ละตัวเพื่อดูว่าตรงกับโทเค็นที่กำหนดไว้ล่วงหน้าหรือไม่ หากชื่อตัวแปรตรงกับโทเค็นที่กำหนดไว้ล่วงหน้าเซิร์ฟเวอร์จะประมวลผลค่า หากเว็บเซิร์ฟเวอร์ HTTP ได้รับคำร้องขอ HTTP POST ที่มีโทเค็นที่ไม่อยู่ในรายการที่กำหนดไว้ล่วงหน้าเซิร์ฟเวอร์จะสร้างเหตุการณ์แบบอะซิงโครนัส post_token_value ให้กับโฮสต์ซึ่งมีข้อมูลต่อไปนี้: ชื่อการดำเนินการของฟอร์มชื่อโทเค็นและค่าโทเค็น จากนั้นโฮสต์สามารถประมวลผลข้อมูลที่ต้องการได้ชื่อโทเค็นและค่าโทเค็น จากนั้นโฮสต์สามารถประมวลผลข้อมูลที่ต้องการได้ชื่อโทเค็นและค่าโทเค็น จากนั้นโฮสต์สามารถประมวลผลข้อมูลที่ต้องการได้
4. การใช้งาน HTTP Event Handler
เพื่ออำนวยความสะดวกข้อมูลแบบไดนามิกโทเค็นที่กำหนดโดยผู้ใช้ถูกกำหนดสำหรับชุดข้อมูลที่จะดึง:
ไปที่ลิงก์ Wi-Fi ของ Texas Instruments สำหรับเอกสารการตรวจสอบพลังงาน - http://www.ti.com/tool/TIDC-WIFI-METER-READING สำหรับคำอธิบายโดยละเอียดเกี่ยวกับการจัดการเหตุการณ์การเชื่อมต่อฮาร์ดแวร์และการดาวน์โหลดไฟล์ซอฟต์แวร์โปรดดูที่ ลิงก์ด้านบนด้วยชื่อ TIDC-WIFIMETER-READING ไฟล์ซอฟต์แวร์ถูกแจกจ่ายโดยใช้ไฟล์ปฏิบัติการที่แตกตัวเองซึ่งค่าเริ่มต้นจะติดตั้งลงใน TIDCWIFI-METER-READING-SOFTWARE บนเดสก์ท็อปของผู้ใช้
- หลังจากเชื่อมต่อฮาร์ดแวร์แล้วให้ดาวน์โหลดเฟิร์มแวร์ไปยังฮาร์ดแวร์ที่เกี่ยวข้อง
- เมื่อเชื่อมต่อเสร็จแล้วคุณจะเข้าสู่ส่วนการเขียนโปรแกรม ตั้งค่าโมดูล Wi-Fi เป็นโหมดการเขียนโปรแกรมโดยเปลี่ยนสวิตช์ SOP2 DIP บนโมดูล Wi-Fi ไปที่ตำแหน่งเปิด
- หลังจากโหลดเฟิร์มแวร์และตั้งค่าตามที่อธิบายไว้ในลิงค์คุณก็พร้อมที่จะทดสอบ
ทดสอบการตั้งค่า
ในการทดสอบการออกแบบให้ตั้งค่าฮาร์ดแวร์ที่โหลดด้วยเฟิร์มแวร์ จากนั้นใช้แรงดันไฟฟ้ากระแสสลับกับอินพุต AC ของรางปลั๊ก ไฟ LED บน TIDM-3OUTSMTSTRP จะสว่างขึ้น LED บน Wi-Fi ก็ควรกะพริบเช่นกัน ในการเริ่มการทดสอบให้ใช้สมาร์ทโฟนแท็บเล็ตหรือพีซีที่มี Wi-Fi มองหา SSID "mysimplelink-XXXXXX" (โดยที่ "XXXXXX" เป็นเลขฐานสิบหกหกหลัก) และเชื่อมต่อ เปิดเบราว์เซอร์และพิมพ์ URL "mysimplelink.net" หน้าหลักจะแสดงชื่อมิเตอร์ที่มุมซ้ายบน (ซึ่งก็คือ "MSP430i2040 3 SOCKET POWER STRI") จากนั้นคลิกที่ "การอ่าน" เพื่อดูรายละเอียด
ไม่มีข้อสงสัยเกี่ยวกับประโยชน์ที่อาจเกิดขึ้นจากการวัดแสงอัจฉริยะ สมาร์ทมิเตอร์เป็นสิ่งที่ขาดไม่ได้สำหรับทุกฝ่ายในตลาด:
- สำหรับ บริษัท วัดแสงเพื่อลดต้นทุนการอ่านมิเตอร์
- สำหรับผู้ประกอบการกริดที่ต้องการเตรียมระบบกริดสู่อนาคต
- สำหรับซัพพลายเออร์ด้านพลังงานที่ต้องการแนะนำบริการใหม่ ๆ ที่ลูกค้าสร้างขึ้นและลดต้นทุนคอลเซ็นเตอร์
- เพื่อให้รัฐบาลบรรลุเป้าหมายการประหยัดพลังงานและประสิทธิภาพและเพื่อปรับปรุงกระบวนการตลาดฟรี
- สำหรับผู้ใช้ปลายทางเพื่อเพิ่มความตระหนักด้านพลังงานและลดการใช้พลังงานและต้นทุนพลังงาน
การเปิดตัวการวัดแสงอัจฉริยะดูเหมือนจะเป็นขั้นตอนเชิงตรรกะในโลกที่การสื่อสารทั้งหมดเป็นแบบดิจิทัลและเป็นมาตรฐาน (อินเทอร์เน็ตอีเมล SMS กล่องแชท ฯลฯ) และในกรณีที่ต้นทุนของ 'ข่าวกรองดิจิทัล' ยังคงลดลงอย่างรวดเร็ว ผลของมาตรวัดอัจฉริยะต่อสุขภาพไม่เป็นอันตรายตามที่เจ้าหน้าที่หลายคนรายงาน แม้ว่าการวิจัยจะเกิดขึ้นในขณะที่ผู้คนทั่วโลกรายงานว่าระบบไร้สายส่งผลกระทบต่อสุขภาพของพวกเขา
สมาร์ทมิเตอร์พบว่ามีความแม่นยำมากและการควบคุมค่าไฟฟ้าได้มากขึ้นทำให้เรามี
เกี่ยวกับผู้แต่ง
Priyanka Umrani ทำงานเป็นวิศวกรออกแบบเลย์เอาต์อนาล็อกกับ Texas Instruments ประเทศอินเดีย