あなたの家や世界中のどこにでもある商業用アパートのエネルギー消費量を見ることができたら、それがどれほど素晴らしいか想像してみてください。かっこいいと思いませんか?それはスマートメータリングの概念を紹介します。では、スマートメーターとは何ですか?–スマートメーターは、他の通常の電気メーターと同様に、電力消費量を記録し、請求のために電力会社に情報を提供する、15年からトレンドの電子デバイスです。
Paraskevakosは、1974年にこの特定の技術について米国特許を取得しました。彼は、1977年にインターネットに接続されていない最初の完全自動化された市販のリモート検針および負荷管理システムを開発および製造したMetretekを立ち上げました。スマートメーターを使用している国はどこですか。–イタリア、フィンランド、スウェーデンで展開が完了しました。一部のヨーロッパ諸国では、展開が計画されているか、進行中です。2020年頃、ヨーロッパの17か国がスマートメーターを展開する予定です。
スマートエネルギーメーターには何が必要ですか?
- 高速で堅牢な無線および有線通信。
- 電力使用量および場合によってはローカルで生成された電力のリアルタイムまたはニアタイムの登録。たとえば、太陽電池の場合。
- 変流器、シャント、またはその他のセンサーの正確な電流および電圧測定。
- 磁気的および機械的な改ざんに対するセキュリティ
説明
与えられた設計はAC電源から直接電力を供給されるハードウェアを操作するので; 適切な技術トレーニングを受けた専門家が実装したい場合は、ハードウェアを操作する方がよいでしょう。この設計では、Texas Instruments CC3200MODとMSP430i2040を、それぞれ通信と電気計測の開発プラットフォームとして使用しています。メータリングデータソースとしてTIデザインTIDM-3OUTSMTSTRPから始めて、CC3200MODを使用して設計された通信ボードがWi-Fi通信用に追加されます。その後、メータリングデータを読み取り、ブラウザを使用してリレーを制御できます。
回路図
MSP430i2040 —16ビットミックスドシグナルマイクロコントローラー
MSP430i2040は、この設計で計測プロセッサとして使用されます。その4つの24ビットシグマデルタアナログ-デジタルコンバーター(ADC)は、正確なエネルギー測定を可能にし、3つのACコンセントの電圧、電流、電力(アクティブ、リアクティブ、見かけ)、力率、および周波数の読み取りを提供します。MSP430i2040は、電圧と電流の測定のために分圧器と電流シャントに直接接続するために、いくつかのパッシブ外部コンポーネントのみを必要とします。
CC3200 —シンプルリンクWi-FiCC3200インターネットオンチップワイヤレスMCUモジュール
CC3200MODは、ARM®Cortex™-M4 MCUを統合するWi-Fiコントローラーとしてこの設計で使用され、顧客が単一のデバイスでアプリケーション全体を開発できるようにします。オンチップWi-Fi、インターネット、および堅牢なセキュリティプロトコルにより、開発を迅速化するために事前のWi-Fiの経験は必要ありません。
UCC28910、UCC28911高電圧フライバックスイッチャー
光カプラなしの定電圧(CV)および定電流(CC)出力レギュレーションは、サーマルシャットダウン、低ラインおよび出力過電圧保護を備えています。
ULN2003LV7チャンネルリレーおよび誘導性ロードシンクドライバー
7チャンネルの大電流シンクドライバを備えており、最大8Vの出力プルアップ電圧をサポートします。
スマートメーターの設計
1.メータリング
この設計では、計測プロセッサとしてMSP430i2040を使用しています。TI Design TIDM-3OUTSMTSTRPは、計量部品のプラットフォームとして使用されます。ハードウェアとファームウェアがわずかに変更され、ゼロクロッシングに解除されたリレー制御が追加されます。
2.データアクセスの計測
この設計では、MSP430i2040メータリングハードウェアからのCC3200転送データでHTTPWebサーバーを使用します。この転送により、任意のプラットフォームのWebブラウザを使用してメータリングデータにアクセスできます。HTTPサーバーはHTTPソケット(デフォルトは80)をリッスンし、シリアルフラッシュからWebページファイルを取得することで要求(HTTPGETまたはHTTPPOST)を処理します。次に、サーバーはHTTPイベントハンドラーを呼び出して、変数の内容を操作します。次に、HTTP応答を作成し、Wi-Fiリンクを介してクライアントに送り返します。
3.動的データ項目の処理
動的コンテンツを含むHTMLファイルでメータリングデータを読み取れるようにするために、HTTP Webサーバーは、動的に生成されたコンテンツを使用して、サーバーによってオンザフライで置き換えられる事前定義されたトークンのセットをサポートします。一部のトークンは、ユーザーアプリケーションで定義できる追加のトークンとともにHTTPサーバーで事前定義されています。
HTTPサーバーは、HTMLページをスキャンして「__SL_G_」プレフィックスを探します。サーバーがプレフィックスを見つけると、完全なトークンをチェックします。既知のトークンと一致すると、HTML内のトークンが、そのトークンと一致する適切なデータ(文字列)に置き換えられます。トークンが事前定義されたリストにない場合、サーバーはトークン名を使用してget_token_value非同期イベントを生成します。このリクエストは、最終的にmain.cコードファイルのHTTPイベントハンドラーを呼び出します。次に、ハンドラーはトークンを解釈し、send_token_valueでトークン値に応答します。 HTTP Webサーバーはこのトークン値を使用して、クライアントに返します。クライアントからHTTPサーバーにデータを送信するために、サーバーは「__SL_P_」プレフィックスをチェックします。次に、サーバーはパラメーターリストを調べ、各変数名をチェックして、既知の事前定義されたトークンの1つと一致するかどうかを確認します。変数名が事前定義されたトークンと一致する場合、サーバーは値を処理します。
4.HTTPイベントハンドラーの実装
動的データを容易にするために、取得するデータのセットに対してユーザー定義のトークンが定義されています。
エネルギー監視ドキュメントのテキサスインスツルメンツのWi-Fiリンクを参照してください-http://www.ti.com/tool/TIDC-WIFI-METER-イベント処理、ハードウェア接続の詳細な説明、およびソフトウェアファイルのダウンロードについては、 TIDC-WIFIMETER-READINGという名前の上記のリンク。ソフトウェアファイルは、自己解凍型の実行可能ファイルを使用して配布されます。このファイルは、デフォルトでユーザーのデスクトップのTIDCWIFI-METER-READING-SOFTWAREにインストールされます。
- ハードウェアが接続されたら、ファームウェアを対応するハードウェアにダウンロードします。
- 接続が完了すると、プログラミングの部分に到達します。Wi-FiモジュールのSOP2DIPスイッチをオンの位置に切り替えて、Wi-Fiモジュールをプログラミングモードに設定します。
- リンクに記載されているようにファームウェアをロードしてセットアップすると、テストの準備が整います。
テスト設定
デザインをテストするには、ファームウェアがロードされたハードウェアをセットアップします。次に、電源タップのAC入力にAC電圧を印加します。TIDM-3OUTSMTSTRPのLEDが点灯します。Wi-FiのLEDも点滅するはずです。テストを開始するには、Wi-Fiを備えたスマートフォン、タブレット、またはPCを使用します。SSID「mysimplelink-XXXXXX」(「XXXXXX」は6桁の16進数)を探して接続します。ブラウザを起動し、URL「mysimplelink.net」を入力します。メインページの左上隅にメーターの名前(「MSP430i2040 3 SOCKET POWERSTRI」)が表示されます。次に、「読み取り」をクリックして詳細を表示します。
スマートメータリングの潜在的なメリットについては疑いの余地がありません。スマートメーターは、すべての市場関係者にとって不可欠です。
- 検針会社が検針コストを削減するため。
- 将来に向けてグリッドを準備したいグリッドオペレーター向け。
- 顧客が作成した新しいサービスを導入し、コールセンターのコストを削減したいエネルギーサプライヤー向け。
- 政府が省エネと効率の目標を達成し、自由市場プロセスを改善するため。
- エンドユーザーがエネルギー意識を高め、エネルギー使用量とエネルギーコストを削減するため。
スマートメータリングの導入は、すべての通信がデジタル化および標準化され(インターネット、電子メール、SMS、チャットボックスなど)、「デジタルインテリジェンス」のコストが依然として急速に減少している世界でも論理的なステップのようです。多くの関係者によると、スマートメーターが健康に及ぼす影響は危険ではありません。世界中の人々がワイヤレスが彼らの健康に影響を及ぼしていると報告しているので、研究は進行中です。
スマートメーターは非常に正確であることがわかっており、電気料金をより細かく管理することで、スマートメーターを手に入れることができます。
著者について
Priyanka Umraniは、インドのテキサスインスツルメンツでアナログレイアウト設計エンジニアとして働いています。