8 أجزاء من عداد الطاقة الكهربائية

انعداد الطاقة الكهربائيةهو أداة تستخدم لقياس الطاقة الكهربائية، والتي تعرف أيضًا باسم عداد كيلووات ساعة أو عداد الكهرباء. ووحدة قياسها هي الدرجة أو كيلووات/ساعة. إنه نتاج الطاقة والوقت ويمكن استخدامه لقياس استهلاك الطاقة للمستخدمين النهائيين، ويعمل كأساس لإعداد الفواتير من قبل شركات الكهرباء. الكهرباء هي مصدر طاقة لا غنى عنه في حياة الناس اليومية، ويتم تركيب عدادات الطاقة الكهربائية في كل منزل. ومع ذلك، فإن معظم المستخدمين ليسوا على دراية بمبادئ عمل عدادات الطاقة الكهربائية وبنيتها ومكوناتها.

استنادا إلى مبادئ تصميم العملعداد الطاقة الكهربائية، يمكن تقسيمها عمومًا إلى ثماني وحدات: وحدة إمداد الطاقة، ووحدة العرض، ووحدة التخزين، ووحدة أخذ العينات، ووحدة القياس، ووحدة الاتصال، ووحدة التحكم، ووحدة معالجة MUC. كل وحدة لها وظيفتها الخاصة ويتم تنسيقها وتكاملها بواسطة وحدة معالجة MUC، لتشكل وحدة متكاملة.

1. وحدة إمداد الطاقة بمقياس الطاقة الكهربائية

وحدة إمداد الطاقة فيعداد الطاقة الكهربائيةبمثابة مركز الطاقة لعمله الطبيعي. تتمثل الوظيفة الرئيسية لوحدة إمداد الطاقة في تحويل الجهد العالي من التيار المتردد 220 فولت إلى تيار مستمر 12 فولت/DC5V/DC3V. يتم توفير طاقة الجهد المنخفض 3 فولت للرقائق وأجهزة الوحدات الأخرى داخل عداد الطاقة الكهربائية. هناك ثلاثة أنواع شائعة من وحدات إمداد الطاقة: المحول، ووحدة تقليل جهد المقاوم والمكثف، ومصدر طاقة التبديل.

يقوم نوع المحول بتحويل مصدر الطاقة AC 220V إلى AC12V، ومن ثم يستمر في التصحيح، وتقليل الجهد، والتثبيت لتحقيق نطاق الجهد المطلوب. لديها قدرة طاقة صغيرة، وثبات عالي، ولكنها تتأثر بسهولة بالتداخل الكهرومغناطيسي.

تستخدم دائرة إمداد الطاقة لتخفيض جهد المقاوم والمكثف المفاعلة السعوية التي ينتجها المكثف عند تردد محدد لإشارة التيار المتردد لتقييد الحد الأقصى لتيار التشغيل. فهي صغيرة الحجم، ومنخفضة التكلفة، وتستهلك القليل من الطاقة، ولها مستوى عالٍ من الاستهلاك الذاتي.

يستخدم مصدر الطاقة في وضع التبديل أجهزة التبديل الإلكترونية مثل الترانزستورات، وأنابيب MOS، وSCRs، وما إلى ذلك. لتشغيل وإيقاف أجهزة التبديل الإلكترونية بشكل دوري عبر دوائر التحكم، مما يسمح لها بتعديل جهد الإدخال في النبضات، وبالتالي تحقيق تحويل الجهد أثناء في نفس الوقت يوفر جهد إخراج قابل للتعديل ومستقر تلقائيًا. إنه ذو استهلاك منخفض للطاقة، وصغير الحجم، وله نطاق تثبيت واسع للجهد، ويواجه تداخلًا عالي التردد، وله سعر أعلى.

في تطوير وتصميم عدادات الطاقة الكهربائية، يتم تحديد اختيار نوع مصدر الطاقة بناءً على المتطلبات الوظيفية للمنتج، وأبعاد غطاء طرفية العداد، ومتطلبات التحكم في التكلفة، والسياسات واللوائح الخاصة بالمناطق أو البلدان المختلفة.

2. وحدة عرض عداد الطاقة الكهربائية

يتم استخدام وحدة عرض عداد الطاقة الكهربائية بشكل أساسي لقراءة استهلاك الطاقة وتوفر خيارات عرض متنوعة مثل الأنابيب الرقمية، والعدادات، وشاشات LCD القياسية، وشاشات LCD النقطية، وشاشات LCD التي تعمل باللمس، وغيرها. طرق عرض الأنابيب والعدادات الرقمية لا يمكنها إظهار استهلاك الكهرباء إلا بطريقة واحدة. مع تطور الشبكة الذكية، تتطلب عدادات الطاقة الكهربائية عددًا متزايدًا من أنواع شاشات عرض بيانات الطاقة. الأنابيب والعدادات الرقمية غير قادرة على تلبية متطلبات ذكاء الطاقة الحديثة. طريقة العرض الأساسية لعدادات الطاقة الكهربائية في الوقت الحاضر هي تقنية LCD. يتم اختيار أنواع مختلفة من شاشات LCD أثناء عملية البحث والتطوير اعتمادًا على مدى تعقيد المعلومات المقدمة.

3. وحدة تخزين عداد الطاقة الكهربائية

يتم استخدام وحدة تخزين عداد الطاقة الكهربائية بشكل أساسي لتخزين معلمات العداد وتاريخ استهلاك الطاقة والمعلومات الأخرى ذات الصلة. تشتمل أجهزة التخزين الشائعة على شرائح EEPROM، والرقائق الكهروضوئية، ورقائق الفلاش. هذه الأنواع الثلاثة من الرقائق لها تطبيقات مختلفة في عدادات الطاقة الكهربائية. الفلاش هو نوع من ذاكرة الفلاش التي تقوم بتخزين البيانات المؤقتة وتحميل بيانات الملف الشخصي وحزم ترقية البرامج وما إلى ذلك.

EEPROM عبارة عن ذاكرة للقراءة فقط قابلة للمسح كهربائيًا وقابلة للبرمجة وتسمح للمستخدمين بمسح وإعادة برمجة المعلومات المخزنة فيها باستخدام الجهاز نفسه أو الأجهزة المخصصة. وهذا يجعل EEPROM مفيدًا جدًا في السيناريوهات التي تتطلب تعديلات وتحديثات متكررة للبيانات. يمكن لـ EEPROM تخزين ما يصل إلى مليون بايت من المعلومات ويستخدم في عدادات الطاقة الكهربائية لتخزين استهلاك الطاقة والبيانات الأخرى المتعلقة بالطاقة. عدد المخازن المتاحة يلبي متطلبات التخزين لكامل دورة حياة عداد الطاقة الكهربائية، وهي ذات أسعار معقولة.

تستخدم الرقائق الكهروضوئية خصائص المواد الكهروضوئية لتحقيق تخزين بيانات وعمليات منطقية عالية السرعة ومنخفضة الطاقة وموثوقة للغاية. لديهم سعة تخزينية تصل إلى مليار مرة. لن يتم مسح البيانات بعد انقطاع التيار الكهربائي، مما يجعل الرقائق الكهروضوئية مفيدة نظرًا لكثافة تخزينها العالية وسرعتها العالية واستهلاكها المنخفض للطاقة. تُستخدم الرقائق الكهروضوئية بشكل أساسي في عدادات الطاقة الكهربائية لتخزين استهلاك الطاقة والبيانات الأخرى ذات الصلة. سعرها أعلى وتستخدم فقط في المنتجات التي تتطلب احتياجات تخزين عالية التردد.
 

4. وحدة أخذ عينات عداد الطاقة الكهربائية

وحدة أخذ عينات عداد الطاقة الكهربائية مسؤولة عن تحويل إشارات التيار الكبيرة وإشارات الجهد الكبير إلى إشارات تيار صغيرة وإشارات جهد صغيرة لتسهيل الحصول عليها بواسطة عداد الطاقة الكهربائية. تشتمل أجهزة أخذ العينات الحالية الشائعة على التحويلات ومحولات التيار وملفات روجوفسكي. عادةً ما يتم إجراء أخذ عينات الجهد باستخدام طريقة أخذ عينات مقسم الجهد المقاوم عالية الدقة.

5. وحدة قياس عداد الطاقة الكهربائية

يتم استخدام وحدة قياس عداد الطاقة الكهربائية بشكل أساسي للحصول على إشارات التيار والجهد التناظرية وتحويلها إلى إشارات رقمية. يمكن تقسيمها إلى وحدة قياس أحادية الطور ووحدة قياس ثلاثية الطور.

6. وحدة اتصالات عداد الطاقة الكهربائية

تعمل وحدة اتصالات عداد الطاقة الكهربائية كأساس لنقل البيانات والتفاعل، حيث تعمل كأساس للإدارة العلمية للشبكة الذكية ورقمنة البيانات والذكاء والدقة. وهو أيضًا الأساس لتمكين التفاعل بين الإنسان والحاسوب في تطوير إنترنت الأشياء. في الماضي، كانت وسائل الاتصال الأساسية هي الاتصال بالأشعة تحت الحمراء وRS-485. مع تطور تكنولوجيا الاتصالات وإنترنت الأشياء (IoT)، أصبح اختيار طرق الاتصال الخاصة بمقياس الطاقة الكهربائية واسع النطاق. وتشمل هذه الأجهزة PLC، وRF، وRS485، وLoRa، وZigBee، وGPRS، وNB-IoT، والمزيد. يمكن اختيار طرق اتصال مختلفة بناءً على مزاياها وعيوبها، بالإضافة إلى سيناريوهات التطبيق المحددة، لتلبية متطلبات السوق.

7. وحدة التحكم في عداد الطاقة الكهربائية

تتيح وحدة التحكم في عداد الطاقة الكهربائية التحكم والإدارة الفعالة للحمل الكهربائي. الطريقة الأكثر شيوعًا هي تثبيت مرحل الإغلاق المغناطيسي داخل عداد الطاقة الكهربائية. يمكن تحقيق التحكم في الأحمال الكهربائية وإدارتها باستخدام بيانات الطاقة ومخططات التحكم والأوامر في الوقت الفعلي لتشغيل الطاقة أو إيقاف تشغيلها. تشمل الوظائف الشائعة في عداد الطاقة الكهربائية الحماية من التيار الزائد والحمل الزائد من خلال فصل التتابع للتحكم في الحمل، والتحكم المستند إلى الوقت لتشغيل الطاقة أو إيقاف تشغيلها خلال فترات زمنية محددة، وقطع اتصال التتابع عندما يكون الرصيد غير كافٍ في وظائف الدفع المسبق، والتحكم عن بعد عبر نقل الأوامر في الوقت الحقيقي.

8. وحدة معالجة MCU لعداد الطاقة الكهربائية

وحدة معالجة MCU الخاصة بمقياس الطاقة الكهربائية هي عقل عداد الطاقة الكهربائية. فهو ينفذ العمليات الحسابية على أنواع مختلفة من البيانات، ويحول وينفذ أنواعًا مختلفة من التعليمات، وينسق الوحدات المختلفة لتنفيذ الوظائف بنجاح.

عداد الطاقة الكهربائية هو جهاز قياس إلكتروني معقد يتضمن عدة جوانب من التكنولوجيا الإلكترونية، بما في ذلك تكنولوجيا إمدادات الطاقة، وتكنولوجيا قياس الطاقة، وتكنولوجيا الاتصالات، وتكنولوجيا العرض، وتكنولوجيا التخزين. يجب دمج كل وحدة وظيفية وتكنولوجيا إلكترونية ودمجها لتكوين وحدة كاملة من أجل إنشاء عداد كهرباء مستقر وموثوق ودقيق.