Imagine como seria bom se você pudesse ver o consumo de energia de sua casa ou de qualquer apartamento comercial em qualquer lugar do mundo. Não parece legal? Isso introduz o conceito de Medição Inteligente. Então, o que é medidor inteligente? - Um contador inteligente é um dispositivo eletrônico com tendência a partir dos 15 anos que registra o consumo de energia elétrica e fornece informações ao fornecedor de energia elétrica para faturamento como outro contador normal de energia elétrica.
Paraskevakos recebeu uma patente nos Estados Unidos para esta tecnologia em particular no ano de 1974. Ele lançou o Metretek, que desenvolveu e produziu o primeiro sistema de leitura remota de medidores e gerenciamento de carga totalmente automatizado e disponível comercialmente sem conexão à Internet em 1977. Quais países têm medidores inteligentes? - A implantação é concluída na Itália, Finlândia, Suécia. As implementações estão planejadas ou em andamento em alguns países europeus. Por volta de 2020, 17 países europeus terão lançado medidores inteligentes.
O que os medidores de energia inteligentes exigem?
- Comunicações com e sem fio robustas e de alta velocidade.
- Registro em tempo real ou quase em tempo do uso de eletricidade e, possivelmente, eletricidade gerada localmente, por exemplo, no caso de células fotovoltaicas.
- Medição precisa de corrente e tensão de transformadores de corrente, shunts ou outros sensores.
- Segurança contra adulteração magnética e mecânica
Descrição
Uma vez que o projeto fornecido opera o hardware diretamente da fonte de CA é melhor que os profissionais que receberam o treinamento técnico apropriado operem o hardware se você deseja implementar. Este projeto usa o Texas Instruments CC3200MOD e MSP430i2040 como a plataforma de desenvolvimento para comunicação e medição elétrica, respectivamente. Começando com o TI Design TIDM-3OUTSMTSTRP como a fonte de dados de medição, uma placa de comunicação projetada usando o CC3200MOD é adicionada para comunicação Wi-Fi. Os dados de medição podem então ser lidos e o relé pode ser controlado usando um navegador.
Diagrama de circuito
MSP430i2040 - Microcontrolador de sinal misto de 16 bits
O MSP430i2040 é usado neste projeto como o processador de metrologia. Seus quatro conversores analógico-digital (ADCs) sigma-delta de 24 bits permitem medições de energia precisas, fornecendo leitura de tensão, corrente, potência (ativa, reativa, aparente), fator de potência e frequência de três tomadas CA. O MSP430i2040 requer apenas alguns componentes externos passivos para fazer a interface direta com o divisor de tensão e o shunt de corrente para medições de tensão e corrente.
CC3200 - Módulo MCU Wireless Internet-on-a-Chip de Link Simples Wi-Fi CC3200
O CC3200MOD é usado neste projeto como o controlador Wi-Fi que integra um ARM® Cortex ™ -M4 MCU, permitindo que os clientes desenvolvam um aplicativo completo com um único dispositivo. Com Wi-Fi no chip, Internet e protocolos de segurança robustos, nenhuma experiência anterior de Wi-Fi é necessária para um desenvolvimento mais rápido.
UCC28910, UCC28911 High-Voltage Flyback Switcher
Regulação de saída de tensão constante (CV) e corrente constante (CC) sem acoplador óptico, possui desligamento térmico, linha baixa e proteção contra sobretensão de saída.
ULN2003LV Relé de 7 canais e driver indutivo do dissipador de carga
Possui drivers de dissipador de alta corrente de 7 canais e suporta tensão pullup de saída de até 8 V.
Projeto do medidor inteligente
1. Medição
Este projeto usa o MSP430i2040 como processador de metrologia. O TI Design TIDM-3OUTSMTSTRP é usado como a plataforma da parte de medição. O hardware e o firmware são ligeiramente modificados para adicionar controle de relé desembarcado para cruzamento zero.
2. Medição de acesso a dados
Este projeto usa o servidor da Web HTTP nos dados de transferência CC3200 do hardware de medição MSP430i2040. Essa transferência permite que os dados de medição sejam acessados usando um navegador da web em qualquer plataforma. O servidor HTTP escuta no soquete HTTP (o padrão é 80) e então lida com a solicitação (HTTP GET ou HTTP POST) recuperando os arquivos da página da web do flash serial. O servidor então chama um manipulador de eventos HTTP para operar no conteúdo da variável. Em seguida, ele compõe uma resposta HTTP e a envia de volta ao cliente pelo link Wi-Fi.
3. Manuseio de itens de dados dinâmicos
Para permitir que os dados de medição sejam lidos com um arquivo HTML com conteúdo dinâmico, o servidor web HTTP suporta um conjunto de tokens predefinidos, que serão substituídos na hora pelo servidor, com conteúdo gerado dinamicamente. Alguns tokens são predefinidos no servidor HTTP com tokens adicionais que podem ser definidos no aplicativo do usuário.
O servidor HTTP verifica a página HTML em busca do prefixo "__SL_G_". Se o servidor encontrar um prefixo, ele verifica o token completo. Depois de corresponder a um token conhecido, ele substitui o token no HTML pelos dados apropriados (string) que correspondem a esse token. Se o token não estiver na lista predefinida, o servidor gerará um evento assíncrono get_token_value com o nome do token. Essa solicitação eventualmente chama o manipulador de eventos HTTP no arquivo de código main.c. O manipulador então interpreta o token e responde ao valor do token com um send_token_value. O servidor da web HTTP usa esse valor de token e o retorna ao cliente. Para enviar dados do cliente para o servidor HTTP, o servidor verificará o prefixo "__SL_P_".Em seguida, o servidor examina a lista de parâmetros e verifica cada nome de variável para ver se ele corresponde a um dos tokens predefinidos conhecidos. Se os nomes das variáveis corresponderem aos tokens predefinidos, o servidor processa os valores. Se o servidor da web HTTP receber uma solicitação HTTP POST que contém tokens que não estão na lista predefinida, o servidor gera um evento assíncrono post_token_value para o host, que contém as seguintes informações: nome da ação do formulário, nome do token e valor do token. O host pode então processar as informações necessárias.nome do token e valor do token. O host pode então processar as informações necessárias.nome do token e valor do token. O host pode então processar as informações necessárias.
4. Implementação de HTTP Event Handler
Para facilitar os dados dinâmicos, o token definido pelo usuário é definido para o conjunto de dados a serem recuperados:
Acesse o link Wi-Fi da Texas Instruments para o documento de monitoramento de energia - http://www.ti.com/tool/TIDC-WIFI-METER-READING para obter uma explicação detalhada sobre o tratamento de eventos, conexão de hardware e para baixar os arquivos de software, consulte o link acima com o nome TIDC-WIFIMETER-READING. Os arquivos de software são distribuídos usando um arquivo executável de extração automática, que por padrão é instalado no SOFTWARE TIDCWIFI-METER-READING-SOFTWARE na área de trabalho do usuário.
- Depois que o hardware estiver conectado, baixe o firmware em seu hardware correspondente.
- Assim que a conexão for feita, você alcançará a parte de programação. Defina o módulo Wi-Fi para o modo de programação, colocando o interruptor SOP2 DIP no módulo Wi-Fi na posição ON.
- Após carregar o firmware e configurá-lo conforme descrito no link, você está pronto para testar.
Configuração de teste
Para testar o design, configure o hardware carregado com o firmware. Em seguida, aplique tensão CA à entrada CA do filtro de linha. Os LEDs no TIDM-3OUTSMTSTRP acenderão; o LED no Wi-Fi também deve piscar. Para iniciar o teste, use um smartphone, tablet ou PC com Wi-Fi. Procure o SSID "mysimplelink-XXXXXX" (onde "XXXXXX" é um número hexadecimal de seis dígitos) e conecte-se a ele. Abra um navegador e digite a URL "mysimplelink.net". A página principal será exibida com o nome do medidor no canto superior esquerdo (que é "MSP430i2040 3 SOCKET POWER STRI"). Em seguida, clique em "Ler" para ver os detalhes.
Não há dúvida sobre os benefícios potenciais da medição inteligente. Os medidores inteligentes são indispensáveis para todas as partes do mercado:
- para que as empresas de medição diminuam os custos de leitura do medidor;
- para operadores de rede que desejam preparar sua rede para o futuro;
- para fornecedores de energia que desejam apresentar novos serviços feitos pelo cliente e reduzir o custo do call center;
- para que os governos atinjam as metas de economia e eficiência de energia e melhorem os processos de mercado livre;
- para que os usuários finais aumentem a consciência energética e diminuam o uso e o custo da energia.
A introdução da medição inteligente também parece um passo lógico em um mundo onde toda a comunicação é digitalizada e padronizada (Internet, e-mail, SMS, caixas de bate-papo, etc.) e onde o custo da 'inteligência digital' ainda está diminuindo rapidamente. Os efeitos dos medidores inteligentes na saúde não são perigosos, de acordo com muitos funcionários. Embora a pesquisa esteja em andamento, em todo o mundo as pessoas relatam que a tecnologia sem fio está afetando sua saúde.
Os medidores inteligentes são considerados muito precisos e ter mais controle sobre as contas de eletricidade faz com que tenhamos um.
Sobre o autor
Priyanka Umrani trabalha como engenheira de design de layout analógico na Texas Instruments, Índia