Вход |  Регистрация
 
 
Время электроники Пятница, 6 декабря
 
 


Это интересно!

Ранее

Разработка типового счетчика для интеллектуальных электрических сетей

Почему так много внимания уделяется электрическим счетчикам со стороны компаний, производящих оборудование и программное обеспечение? Ответ простой — производство этих устройств сулит большие прибыли. Чтобы стать участником грядущих революционных перемен в области интеллектуальных электросчетчиков, требуются некоторые базовые познания в этой обалсти. В статье рассматриваются требования к дизайну современных стандартных счетчиков, а также перспективы их совершенствования.

Новый класс датчиков переменного тока на основе катушек Роговского

Контроль потребления мощности становится ключевым фактором в управлении электросетями как в промышленном, так и в коммерческом секторах (промышленных зданиях, информационных центрах, пищевой промышленности, предприятиях торговли, медицинских и образовательных учреждениях). В статье подробно рассказывается о достигнутых преимуществах датчиков на основе катушек Роговского, которые по комплексу параметров могут успешно конкурировать с лучшими токовыми трансформаторными датчиками в секторе измерения электрической энергии.

Прецизионное измерение температуры в промышленных системах контроля

Датчик температуры является составной частью любой промышленной системы контроля. В статье описывается, как создать систему прецизионного измерения температуры с помощью термодатчиков, диодов, термисторов и термопар. Мы обсудим, на что следует обратить внимание, проектируя такую систему.

Реклама

По вопросам размещения рекламы обращайтесь в отдел рекламы

Реклама наших партнеров

 

21 декабря

Решения Microchip для счетчиков расхода ресурсов

В статье описаны семейства микроконтроллеров PIC16 и PIC18 компании Microchip, применяемых для построения счетчиков расхода ресурсов. Приведены их основные параметры.



Преимущества электронных счетчиков

Электронные счетчики по сравнению с механическими обладают рядом преимуществ. Во-первых, благодаря компактному размеру и отсутствию подвижных частей они обладают повышенной надежностью и прочностью. Это позволяет работать при сложных условиях, например на улице. Электронные счетчики более безопасны. Они имеют защиту от несанкционированного доступа. Повышенная точность и возможность программной настройки параметров позволяет вести учет ресурсов наиболее эффективно и удобно для пользователя. Кроме того, упрощается процедура автоматического считывания показаний, становится возможной тарификация (например, автоматический перевод тарифа в зависимости от времени суток, определение размера предварительной оплаты и т.п.). Для электронных счетчиков энергии немаловажным достоинством является возможность работы с нелинейными нагрузками и нагрузками, имеющими маленький коэффициент мощности. Все больше устройств представляет собой реактивную нагрузку, в то время как механические счетчики, как правило, рассчитаны на работу с активной нагрузкой. Наконец, калибровка электронных счетчиков намного проще, чем механических.

Электронный счетчик можно разделить на несколько функциональных частей: блок временных отсчетов, датчик, дисплей, модуль связи, управление энергопотреблением.

Микроконтроллеры Microchip семейств PIC16 и PIC18 отлично подходят для применения в электронных счетчиках коммунальных ресурсов. Реализованная в них технология оптимизации энергопотребления nanoWatt позволяет не только сократить расход энергии, но и обезопасить работу, сохранив текущие параметры при внезапной потере питания.

В подавляющем большинстве случаев источником питания для счетчиков коммунальных услуг является электросеть или источник постоянного тока (батарея, аккумулятор).

Счетчики с питанием от сети

Для счетчиков с питанием от сети задача управления энергопотреблением более сложна, особенно когда речь идет об отключении питания, которое может произойти, например, в момент записи в энергонезависимую память.

Для рассматриваемого типа счетчиков существуют как трансформаторные, так и бестрансформаторные схемы питания.

Бестрансформаторные схемы предпочтительны, поскольку они проще и меньше по размеру. Управление мощностью потребления счетчика помогает уменьшить массогабаритные показатели.

В качестве резервного ИП может использоваться конденсатор большой емкости, ионистор или небольшой литиевый аккумулятор.

Во всех новых семействах PIC-микроконтроллеров (PIC16 и PIC18) реализована технология управления потреблением nanoWatt. Эта технология позволяет снизить потребление и повысить надежность счетчиков коммунальных ресурсов. Фактически устройства с nanoWatt не только обладают наименьшим в отрасли потреблением и широким диапазоном напряжений, но и предоставляют очень гибкий набор функций «умного» управления энергопотреблением.

Технология nanoWatt предусматривает 7 режимов работы, каждый из которых что позволяет быстро переключаться на наиболее подходящий тактовый генератор в каждый момент времени.

Стратегия достижения оптимального энергопотребления предполагает следующие действия:

– переводить МК в режим ожидания во время простоя;

– всегда держать включенным и активным таймер реального времени. Для других задач использовать дополнительный резонатор;

– периодически выводить МК из режима ожидания для выполнения легких задач на низкой скорости. Процесс выхода из режима ожидания и выполнение задач, требующих высокоскоростной обработки, производится с использованием второго резонатора с частотой 32 кГц;

– для выполнения более сложных и интенсивных задач допускается включать первичный тактовый генератор.

Пользуясь оценочными значениями, можно рассчитать примерное потребление приложения путем взвешивания каждой задачи с учетом времени использования МК для ее выполнения и потребления в данном режиме работы. Принимая во внимание тот факт, что большинство PIC-микроконтроллеров с технологией nanoWatt содержат до 9 опций выбора резонатора (в т.ч. 4 режима работы кварцевого резонатора, два режима внешних тактовых генератора, два варианта внешних часов реального времени, внутренний блок резонаторов, обеспечивающих несколько тактовых частот, выбираемых программно), гибкость тактирования получается практически безграничной.

Счетчики с питанием от источника постоянного напряжения

К данному классу счетчиков относятся приборы для учета воды и газа. Как и для всех устройств с ограниченным источником питания, для них большое значение имеет ток в неактивном режиме. Как мы говорили выше, PIC-микроконтроллеры Microchip с технологией nanoWatt помогают оптимизировать производительность и сократить ток потребления.

Широкий диапазон рабочих напряжений микроконтроллеров PIC, который составляет обычно 2,0…5,5 В, позволяет внести ряд упрощений в схему счетчика и увеличить срок службы батарей. Высокая надежность работы обеспечивается тремя функциональными блоками: сброс по провалу напряжения питания, детектирование низкого уровня напряжения питания и блоком мониторинга безопасного выключения.

Сброс по провалу напряжения (BOR — Brown-out Reset) используется для генерации сигнала сброса МК при падении напряжения питания ниже порога, устанавливаемого программным образом. Это предотвращает некорректную работу МК вне допустимого режима.

Опция обнаружения низкого уровня питания (LVD — Low-Voltage Detect) генерирует сигнал прерывания, когда напряжение питания падает ниже предустановленного значения. Обычно оно чуть выше порога BOR. Это помогает прогнозировать срабатывание схемы сброса и вовремя сохранить важные рабочие параметры в энергонезависимой памяти для безопасного восстановления в будущем.

В отличие от сторожевого таймера блок мониторинга безопасного выключения (FSCM — Fail-Safe Clock Monitor) содержит дополнительную схему, проверяющую правильное функционирование внешнего тактового генератора. В случае обнаружения неполадки схема тактирования МК быстро переключается на внутренний резонатор. Это обеспечивает сохранение работоспособности счетчика в течение некоторого времени, за которое приложение успевает закрыться в безопасном режиме, сохранив все важные параметры и оповестив пользователя о сбое.

Решения Microchip

Компания Microchip предлагает полный набор ИС для электронных счетчиков. Это микроконтроллеры семейства PIC16 и PIC18, а также все дополнительные элементы, необходимые для их работы: усилители, АЦП и ЦАП, цифровые потенциометры, сигнальные процессоры, контроллеры напряжения, схемы измерения энергии, интерфейсные ИС, в т.ч. ИС для подключения дисплея.

Кроме того, имеется довольно обширная библиотека технической справочной документации, а также руководств по применению продуктов Microchip и решению наиболее распространенных задач, возникающих при проектировании. Все материалы разделены по категориям, что делает поиск быстрым и удобным.

Характеристики микроконтроллеров для счетчиков газа, воды, тепла и электричества сведены в таблице 1.

Табл. 1. Рекомендуемые МК для учета расхода коммунальных ресурсов

Модель

Флеш-память, байт

Память данных

Порты ввода-вывода

10-разр.АЦП

ШИМ

MSSP

Таймеры 8/16 разр.

ЖКИ

ОЗУ, байт

EEPROM, байт

SPI

MI2C

PIC18F8490

16 384

768

66

12

2

1

1

1/3

4×48 (192)

PIC18F6490

16 384

768

50

12

2

1

1

1/3

4×32 (128)

PIC16F946

14 336

336

256

53

8

2

1

2/1

4×42 (168)

PIC16F917

14 336

352

256

36

8

1

1

2/1

4×24 (96)

PIC16F916

14 336

352

256

25

5

2

1

2/1

4×15 (60)

PIC16F877А

14 336

368

256

33

8

2

1

1/2

PIC16F876А

14 336

368

256

22

5

2

1

2/1

PIC16F77

14 336

368

33

8×8 разр.

2

1

2/1

PIC16F76

14 336

368

22

5×8 разр.

2

1

2/1

PIC16F72

3 584

128

22

5×8 разр.

1

1

2/1

PIC16F648A

7 168

256

256

16

1

2/1



Вы можете скачать эту статью в формате pdf здесь.
Оцените материал:

Автор: Геннадий Сурков, технический консультант, медиагруппа «Электроника»



Комментарии

0 / 0
0 / 0

Прокомментировать





 

Горячие темы

 
 




Rambler's Top100
Руководителям  |  Разработчикам  |  Производителям  |  Снабженцам
© 2007 - 2019 Издательский дом Электроника
Использование любых бесплатных материалов разрешено, при условии наличия ссылки на сайт «Время электроники».
Создание сайтаFractalla Design | Сделано на CMS DJEM ®
Контакты