8 ส่วนของเครื่องวัดพลังงานไฟฟ้า

หนึ่งเครื่องวัดพลังงานไฟฟ้าเป็นเครื่องมือที่ใช้วัดพลังงานไฟฟ้า หรือเรียกอีกอย่างว่า มิเตอร์กิโลวัตต์ชั่วโมง หรือ มิเตอร์ไฟฟ้า มีหน่วยวัดเป็นองศาหรือกิโลวัตต์-ชั่วโมง เป็นผลิตภัณฑ์ของพลังงานและเวลา และสามารถใช้เพื่อวัดการใช้พลังงานของผู้ใช้ปลายทางได้ โดยทำหน้าที่เป็นพื้นฐานในการเรียกเก็บเงินจากบริษัทไฟฟ้า ไฟฟ้าเป็นแหล่งพลังงานที่ขาดไม่ได้ในชีวิตประจำวันของผู้คนและมีการติดตั้งมิเตอร์วัดพลังงานไฟฟ้าในทุกครัวเรือน อย่างไรก็ตาม ผู้ใช้ส่วนใหญ่ไม่คุ้นเคยกับหลักการทำงาน โครงสร้าง และส่วนประกอบของมิเตอร์วัดพลังงานไฟฟ้า

ขึ้นอยู่กับหลักการออกแบบการทำงานของเครื่องวัดพลังงานไฟฟ้าโดยทั่วไปสามารถแบ่งออกเป็นแปดโมดูล: โมดูลแหล่งจ่ายไฟ โมดูลจอแสดงผล โมดูลจัดเก็บข้อมูล โมดูลการสุ่มตัวอย่าง โมดูลการวัด โมดูลการสื่อสาร โมดูลควบคุม และโมดูลการประมวลผล MUC แต่ละโมดูลมีฟังก์ชันของตัวเอง และได้รับการประสานงานและบูรณาการโดยโมดูลประมวลผล MUC ทำให้เกิดเป็นโมดูลทั้งหมด

1. โมดูลจ่ายไฟมิเตอร์วัดพลังงานไฟฟ้า

โมดูลจ่ายไฟของเครื่องวัดพลังงานไฟฟ้าทำหน้าที่เป็นศูนย์กลางพลังงานในการทำงานตามปกติ หน้าที่หลักของโมดูลจ่ายไฟคือการแปลงแรงดันไฟฟ้าสูงของ AC 220V เป็น DC 12V/DC5V/DC3V จ่ายไฟแรงดันต่ำ 3V ให้กับชิปและอุปกรณ์ของโมดูลอื่นๆ ภายในมิเตอร์วัดพลังงานไฟฟ้า โมดูลแหล่งจ่ายไฟทั่วไปมีสามประเภท: หม้อแปลงไฟฟ้า โมดูลลดแรงดันไฟฟ้าของตัวต้านทาน-ตัวเก็บประจุ และแหล่งจ่ายไฟแบบสวิตช์

ประเภทของหม้อแปลงจะแปลงแหล่งจ่ายไฟ AC 220V เป็น AC12V จากนั้นดำเนินการแก้ไข ลดแรงดันไฟฟ้า และรักษาเสถียรภาพเพื่อให้ได้ช่วงแรงดันไฟฟ้าที่ต้องการ มีความจุพลังงานน้อย มีความเสถียรสูง แต่ได้รับผลกระทบจากการรบกวนทางแม่เหล็กไฟฟ้าได้ง่าย

วงจรจ่ายไฟลดแรงดันไฟฟ้าของตัวต้านทาน-ตัวเก็บประจุใช้ปฏิกิริยารีแอกแตนซ์ที่ผลิตโดยตัวเก็บประจุที่ความถี่เฉพาะของสัญญาณ AC เพื่อจำกัดกระแสไฟฟ้าในการทำงานสูงสุด มีขนาดเล็ก ต้นทุนต่ำ ใช้พลังงานน้อย และสิ้นเปลืองในตัวเองในระดับสูง

แหล่งจ่ายไฟโหมดสวิตช์ใช้อุปกรณ์สวิตช์อิเล็กทรอนิกส์ เช่น ทรานซิสเตอร์ หลอด MOS SCR ฯลฯ เพื่อเปิดและปิดอุปกรณ์สวิตช์อิเล็กทรอนิกส์เป็นระยะผ่านวงจรควบคุม ทำให้อุปกรณ์เหล่านั้นปรับแรงดันไฟฟ้าอินพุตเป็นพัลส์ได้ จึงทำให้เกิดการเปลี่ยนแปลงแรงดันไฟฟ้าในขณะที่ พร้อมปรับแรงดันไฟเอาท์พุตให้เสถียรโดยอัตโนมัติ มีการใช้พลังงานต่ำ มีขนาดเล็ก มีช่วงแรงดันไฟฟ้าคงที่กว้าง พบกับสัญญาณรบกวนความถี่สูง และมีราคาสูงกว่า

ในการพัฒนาและออกแบบมิเตอร์วัดพลังงานไฟฟ้า การเลือกประเภทของแหล่งจ่ายไฟจะพิจารณาจากข้อกำหนดด้านการทำงานของผลิตภัณฑ์ ขนาดฝาปิดขั้วต่อมิเตอร์ ข้อกำหนดในการควบคุมต้นทุน ตลอดจนนโยบายและข้อบังคับของภูมิภาคหรือประเทศต่างๆ

2. โมดูลแสดงผลมิเตอร์วัดพลังงานไฟฟ้า

โมดูลแสดงผลมิเตอร์วัดพลังงานไฟฟ้าใช้เพื่อการอ่านการใช้พลังงานเป็นหลัก และมีตัวเลือกการแสดงผลที่หลากหลาย เช่น หลอดดิจิทัล ตัวนับ LCD มาตรฐาน LCD ดอทเมทริกซ์ และ LCD แบบสัมผัส และอื่นๆ อีกมากมาย วิธีการแสดงหลอดและตัวนับดิจิตอลสามารถแสดงปริมาณการใช้ไฟฟ้าได้เพียงวิธีเดียวเท่านั้น ด้วยการพัฒนากริดอัจฉริยะ มิเตอร์วัดพลังงานไฟฟ้าจำเป็นต้องมีประเภทการแสดงข้อมูลพลังงานเพิ่มมากขึ้น หลอดดิจิตอลและเคาน์เตอร์ไม่สามารถตอบสนองความต้องการของระบบอัจฉริยะด้านพลังงานสมัยใหม่ได้ วิธีการแสดงผลหลักสำหรับมิเตอร์วัดพลังงานไฟฟ้าในปัจจุบันคือเทคโนโลยี LCD LCD ประเภทต่างๆ จะถูกเลือกในระหว่างกระบวนการวิจัยและพัฒนา ขึ้นอยู่กับความซับซ้อนของข้อมูลที่นำเสนอ

3. โมดูลจัดเก็บมิเตอร์วัดพลังงานไฟฟ้า

โมดูลจัดเก็บมิเตอร์วัดพลังงานไฟฟ้าใช้เพื่อจัดเก็บพารามิเตอร์ของมิเตอร์ ประวัติการใช้พลังงาน และข้อมูลอื่นๆ ที่เกี่ยวข้องเป็นหลัก อุปกรณ์จัดเก็บข้อมูลทั่วไปประกอบด้วยชิป EEPROM, ชิปเฟอร์โรอิเล็กทริก และชิปแฟลช ชิปทั้งสามประเภทนี้มีการใช้งานที่แตกต่างกันในมิเตอร์วัดพลังงานไฟฟ้า แฟลชเป็นหน่วยความจำแฟลชประเภทหนึ่งที่จัดเก็บข้อมูลชั่วคราว ข้อมูลโปรไฟล์โหลด แพ็คเกจอัปเกรดซอฟต์แวร์ ฯลฯ

EEPROM เป็นหน่วยความจำแบบอ่านอย่างเดียวที่ตั้งโปรแกรมได้ซึ่งสามารถลบได้ด้วยระบบไฟฟ้า ซึ่งช่วยให้ผู้ใช้สามารถลบและตั้งโปรแกรมใหม่ข้อมูลที่จัดเก็บไว้ในนั้นโดยใช้ตัวอุปกรณ์เองหรืออุปกรณ์เฉพาะ สิ่งนี้ทำให้ EEPROM มีประโยชน์มากในสถานการณ์ที่ต้องแก้ไขและอัพเดตข้อมูลบ่อยครั้ง EEPROM สามารถจัดเก็บข้อมูลได้มากถึง 1 ล้านไบต์ และใช้ในมิเตอร์วัดพลังงานไฟฟ้าเพื่อจัดเก็บการใช้พลังงานและข้อมูลอื่นๆ ที่เกี่ยวข้องกับพลังงาน จำนวนพื้นที่จัดเก็บที่มีอยู่เป็นไปตามข้อกำหนดในการจัดเก็บตลอดอายุการใช้งานของมิเตอร์วัดพลังงานไฟฟ้า และมีราคาที่สมเหตุสมผล

ชิปเฟอร์โรอิเล็กทริกใช้คุณลักษณะของวัสดุเฟอร์โรอิเล็กทริกเพื่อให้เกิดการจัดเก็บข้อมูลและการดำเนินงานเชิงตรรกะที่มีความเร็วสูง พลังงานต่ำ และเชื่อถือได้สูง พวกเขามีความจุหนึ่งพันล้านครั้ง ข้อมูลจะไม่ถูกล้างหลังจากไฟฟ้าขัดข้อง ทำให้ชิปเฟอร์โรอิเล็กทริกได้เปรียบเนื่องจากมีความหนาแน่นในการจัดเก็บข้อมูลสูง ความเร็วที่รวดเร็ว และการใช้พลังงานต่ำ ชิปเฟอร์โรอิเล็กทริกถูกนำมาใช้เป็นหลักในมิเตอร์วัดพลังงานไฟฟ้าเพื่อจัดเก็บการใช้พลังงานและข้อมูลอื่นๆ ที่เกี่ยวข้อง มีราคาสูงกว่าและใช้ในผลิตภัณฑ์ที่ต้องการการจัดเก็บความถี่สูงเท่านั้น
 

4. โมดูลสุ่มตัวอย่างมิเตอร์วัดพลังงานไฟฟ้า

โมดูลสุ่มตัวอย่างมิเตอร์วัดพลังงานไฟฟ้ามีหน้าที่ในการแปลงสัญญาณกระแสไฟฟ้าขนาดใหญ่และสัญญาณแรงดันไฟฟ้าขนาดใหญ่ให้เป็นสัญญาณกระแสไฟฟ้าขนาดเล็กและสัญญาณแรงดันไฟฟ้าขนาดเล็กเพื่อให้มิเตอร์วัดพลังงานไฟฟ้าได้รับได้ง่าย อุปกรณ์เก็บตัวอย่างกระแสไฟฟ้าทั่วไป ได้แก่ เครื่องสับเปลี่ยน หม้อแปลงกระแสไฟฟ้า และคอยล์ Rogowski โดยทั่วไปการสุ่มตัวอย่างแรงดันไฟฟ้าจะดำเนินการโดยใช้วิธีการสุ่มตัวอย่างตัวแบ่งแรงดันไฟฟ้าของตัวต้านทานที่มีความแม่นยำสูง

5. โมดูลการวัดมิเตอร์วัดพลังงานไฟฟ้า

โมดูลการวัดมิเตอร์วัดพลังงานไฟฟ้าใช้เพื่อรับสัญญาณกระแสและแรงดันไฟฟ้าแบบอะนาล็อกเป็นหลัก แล้วแปลงเป็นสัญญาณดิจิทัล สามารถแบ่งออกเป็นโมดูลการวัดเฟสเดียวและโมดูลการวัดเฟสสามเฟส

6. โมดูลการสื่อสารเครื่องวัดพลังงานไฟฟ้า

โมดูลการสื่อสารของมิเตอร์วัดพลังงานไฟฟ้าทำหน้าที่เป็นรากฐานสำหรับการถ่ายโอนข้อมูลและการโต้ตอบ โดยทำหน้าที่เป็นพื้นฐานสำหรับการจัดการทางวิทยาศาสตร์ของกริดอัจฉริยะ การแปลงข้อมูลเป็นดิจิทัล ความชาญฉลาด และความแม่นยำ นอกจากนี้ยังเป็นรากฐานในการทำให้เกิดปฏิสัมพันธ์ระหว่างมนุษย์กับคอมพิวเตอร์ในการพัฒนา Internet of Things ในอดีต วิธีการสื่อสารหลักคือการสื่อสารแบบอินฟราเรดและ RS-485 ด้วยการพัฒนาเทคโนโลยีการสื่อสารและ Internet of Things (IoT) การเลือกวิธีการสื่อสารของเครื่องวัดพลังงานไฟฟ้าจึงกว้างขวาง ซึ่งรวมถึง PLC, RF, RS485, LoRa, ZigBee, GPRS, NB-IoT และอื่นๆ คุณสามารถเลือกวิธีการสื่อสารที่แตกต่างกันโดยพิจารณาจากข้อดีและข้อเสีย ตลอดจนสถานการณ์การใช้งานเฉพาะ เพื่อตอบสนองความต้องการของตลาด

7. โมดูลควบคุมมิเตอร์วัดพลังงานไฟฟ้า

โมดูลควบคุมมิเตอร์วัดพลังงานไฟฟ้าช่วยให้สามารถควบคุมและจัดการโหลดไฟฟ้าได้อย่างมีประสิทธิภาพ วิธีการที่พบบ่อยที่สุดคือการติดตั้งรีเลย์ล็อคแม่เหล็กภายในมิเตอร์วัดพลังงานไฟฟ้า การควบคุมและการจัดการโหลดทางไฟฟ้าสามารถทำได้โดยใช้ข้อมูลกำลัง รูปแบบการควบคุม และคำสั่งแบบเรียลไทม์สำหรับการเปิดหรือปิดเครื่อง ฟังก์ชั่นทั่วไปในมิเตอร์วัดพลังงานไฟฟ้า ได้แก่ การป้องกันกระแสเกินและการโอเวอร์โหลดผ่านการตัดการเชื่อมต่อรีเลย์เพื่อควบคุมโหลด การควบคุมตามเวลาสำหรับการเปิดหรือปิดเครื่องในช่วงเวลาที่กำหนด การตัดการเชื่อมต่อรีเลย์เมื่อเครดิตไม่เพียงพอในการทำงานแบบชำระเงินล่วงหน้า และการควบคุมระยะไกลผ่าน การส่งคำสั่งแบบเรียลไทม์

8. โมดูลการประมวลผล MCU ของเครื่องวัดพลังงานไฟฟ้า

โมดูลการประมวลผล MCU ของเครื่องวัดพลังงานไฟฟ้าเป็นสมองของเครื่องวัดพลังงานไฟฟ้า โดยจะทำการคำนวณข้อมูลประเภทต่างๆ แปลงและดำเนินการคำสั่งประเภทต่างๆ และประสานโมดูลต่างๆ เพื่อใช้งานฟังก์ชันต่างๆ ได้สำเร็จ

เครื่องวัดพลังงานไฟฟ้าเป็นอุปกรณ์วัดอิเล็กทรอนิกส์ที่ซับซ้อนซึ่งมีเทคโนโลยีอิเล็กทรอนิกส์หลายด้าน รวมถึงเทคโนโลยีแหล่งจ่ายไฟ เทคโนโลยีการวัดพลังงาน เทคโนโลยีการสื่อสาร เทคโนโลยีการแสดงผล และเทคโนโลยีการจัดเก็บ แต่ละโมดูลการทำงานและเทคโนโลยีอิเล็กทรอนิกส์จำเป็นต้องบูรณาการและรวมกันเป็นหน่วยที่สมบูรณ์เพื่อสร้างมิเตอร์ไฟฟ้าที่เสถียร เชื่อถือได้ และแม่นยำ