KONSTRUKCIJA ELEKTRONIČKOG BROJILA-Principijelna blok shema sklopa

Pojednostavljena blok shema elektroničkog brojila prikazana je na Slici 3-1. Centralni dio sklopa zauzima mikrokontroler. Ulazne veličine koje se šalju kao podaci mikrokontroleru su struja trošila It, napon trošila Ut i referentni napon Uref. Mikrokontroler također provjerava da li je došlo do promjene stanja na kratkospojnicima i ako jeste poduzima odgovarajuću akciju (kalibracija, brisanje trenutnog stanja, i dr.). Ostali glavni dijelovi sklopa su izvor istosmjernog napona napajanja 5V, kristalni oscilator, LCD displej i sklop za preklapanje napajanja na bateriju u slučaju nestanka napajanja iz ispravljača. Svjetleća dioda je implementirana zbog ispunjavanja zahtjeva za stalnicom brojila.

SLIKA 3-1: BLOK SHEMA BROJILA

Elektronička brojila

U novije vrijeme zahvaljujući brzom razvoju elektronike i znatnom pojeftinjenju samih elektroničkih komponenti postalo je moguće konstruirati pouzdana i točna elektronička brojila električne energije. Glavne prednosti elektroničkih brojila su mogućnost postizanja užih granica pogrešaka, rad sa većim brojem tarifa, daljinsko očitavanje stanja brojila i programiranje parametara preko lokalne mreže (npr. IEC 1142), integracija većeg broja funkcija u jednom uređaju (uklopni sat, MTK* prijemnik, maksigraf, mjerenje jalove energije itd.) i automatska kalibracija. Ove prednosti elektroničkih brojila smanjuju ukupnu cijenu zato što su sve funkcije brojila integrirane, omogućavaju racionalnije trošenje električne energije većim brojem tarifa, smanjuju troškove očitavanja, i dr.

Princip rada elektroničkih brojila se zasniva na množenju uzoraka struje i napona određenim vremenskim intervalima i njihovom zbrajanju.

Električna energija matematički predstavljena formulom:

aproksimira se zbrojem:

gdje je:

• W Akumulirana energija [Ws]
• Uzorak napona u trenutku
• Uzorak struje u trenutku
• Vrijeme između dva uzastopna uzorkovanja struje i napona

*Mrežno Tonska Komanda (MTK) – signal kojim se putem elektroenergetske mreže vrši prebacivanje tarifa na brojilima.

SLIKA 1-1: UZORKOVANJE STRUJE I NAPONA

SLIKA 1-2: APROKSIMACIJA FUNKCIJE SNAGE

Elektroničko brojilo se u principu sastoji iz dva osnovna dijela: analognog i digitalnog. Između ovadva dijela nalazi se analogno-digitalni pretvarač. Glavni zadatak analognog dijela je dovođenje struje i napona trošila čija se potrošnja mjeri u granice prihvatljive za analogno-digitalni pretvarač. Digitalni dio sklopa obrađuje podatke dobivene iz analogno-digitalnog pretvarača. Naravno, analogni i digitalni dio sklopa nisu strogo odvojeni i kao takve ih ne treba promatrati.

Principijelno elektronička brojila se mogu konstruirati na dva različita načina. Glavna razlika je u mjestu gdje se sama energija mjeri. Svaki od ovih načina zahtijeva mikrokontroler kao neophodan dio sklopa.

Prvi način mjerenja podrazumijeva mjerenje energije u posebnom predsklopu nakon kojeg se nalazi mikrokontroler. Mjerenje se može zasnivati na Hallovom efektu, analognim množilima, i sl. Nakon predsklopa dolazi mikrokontroler. Mikrokontroler iz predsklopa dobiva informaciju u obliku niza impulsa, od kojih svaki predstavlja kvant potrošene energije, a čija je frekvencija proporcionalna snazi. Mikrokontroler zbraja potrošenu energiju, ispisuje rezultat na LCD displej i komunicira sa perifernim uređajima. Ovakav način mjerenja je prikazan na Slici 1-3.

SLIKA 1-3: MJERENJE EL. ENERGIJE PREDSKLOPOM

Drugi način je mjerenje električne energije samim mikrokontrolerom (Slika 1-4) koji u ovom slučaju između ostalog mora sadržavati analogno-digitalni pretvarač i mora raditi na dovoljno visokoj frekvenciji. Na ovaj način predsklop postaje suvišan.

SLIKA 1-4: MJERENJE EL. ENERGIJE MIKROKONTROLEROM

Odabir jedne od dvije metode ponajprije ovisi o mogućnostima mikrokontrolera. U drugom slučaju mikrokontroler mora biti sposoban izvršiti veliki broj zadataka u malom vremenu: uzorkovanje napona i struje, računanje, ispis, upravljanje perifernim uređajima, itd. Ovo može biti ograničavajući faktor ukoliko se mogućnosti mikrokontrolera u potpunosti iskoriste prije nego što su implementirane sve zamišljene funkcije brojila, npr. daljinska komunikacija.

Overdose: The Next Financial Crisis