O'ZBEKISTON RESPUBLIKASI OLIY TA'LIM FAN VA
INNOVATSIYALAR VAZIRLIGI O'ZBEKISTON RESPUBLIKASI
AXBOROT RAQAMLI TEXNOLOGIYALARI VAZIRLIGI
MUHAMMAD AL-XORAZMIY NOMIDAGI TOSHKENT
AXBOROTTEXNOLOGIYALARI UNIVERSITETI SAMARQAND FILIALI.
Yo’nalish:Telekommunikatsiya texnologiyalari.
Bajardi: Musurmonova Madina.
Fan nomi: Mikroprotsessor va assembler tili.
Tekshirdi: Olimjonova S.G’
Mustaqil ish
Mavzu: Energiyani avtomatik monitoring qilish tizimlarini loyihalash.
Reja:
1. Elektr energiyani avtomatik hisoblash.
2. O'lchashning zamonaviy usullari va sensor
3. Amaliy ish elektr energiyasini o’lchaydigan qurilamani ko’rib chiqish
XULOSA
Elektr energiyasini tijorat hisobini yuritishning avtomatlashtirilgan tizimi — elektr energiyasining (quvvat) tijorat hisobini taʼminlaydi.
Elektr energiyasini (quvvatni) tijorat hisobi — elektr energiyasi miqdorini oʻlchash va quvvat hajmini aniqlash, yigʻish, saqlash, qayta ishlash, ushbu oʻlchovlar natijalarini uzatish va ishlab chiqarish, shu jumladan hisoblash yoʻli bilan ishlab chiqarilgan energiya miqdori, isteʼmol qilingan elektr energiyasi (quvvat) va yetkazib berilgan elektr energiyasi yaʼni quvvati boʻyicha oʻzaro hisob-kitoblarni amalga oshirish, shuningdek, koʻrsatilgan taʼminot bilan bogʻliq xizmatlar toʻgʻrisidagi maʼlumotlarni ishlab chiqarish jarayonidir. Energiyani hisoblash tizimlari turar-joy, savdo va sanoat obyektlarida elektr va issiqlik isteʼmolini hisobga olish imkonini beradi. Tizimlar uy, tumanlar, shaharlar, yagona dispetcherlik va moliya markazlari boʻlgan aholi punktlari darajasida energiya resurslarini isteʼmol qilishni hisoblashi mumkin.
Energiya monitoringi tizimi - bu elektr energiyasidan foydalanishni normal vaqt oralig'ida o'lchaydigan va bu ma'lumotlarni tizim interfeysi orqali o'z sheriklariga taqdim etadigan tizim. Energiya monitoringi tizimi yuqori ehtimollik bilan, shaxsning energiyadan foydalanishi bo'yicha tezkor fikr-mulohazalarni taqdim etishi, hisoblagich ko'rsatkichlariga bo'lgan ehtiyojni bartaraf etishi, vaqtga asoslangan elektr energiyasi tariflarini joriy etishni qo'llab-quvvatlashi, tarmoq holatidan xabardorlikni oshirishi va, ehtimol, tezkor kirishni qo'llabquvvatlashi mumkin. quvvat oqimini yoqish / o'chirish uchun. Mavjud energiya monitoringi tizimlarida to'lovlarni yig'ish bilan bog'liq muammolar, energiya o'g'irlanishi, veksellarda chop etilgan fotosuratlar sifati va boshqalar kabi bir qator muammolar mavjud, buning natijasida joriy hisob-kitob tizimi ishonchsiz, qimmat va sekin ishlaydi. An'anaviy hisob-faktura tizimi xatolarga moyil va ko'p vaqt talab qiladi. Ushbu muammolarni bartaraf etish uchun tizim oqim sensori, Atmega328 mikrokontrolleri, LCD moduli va LED holati indikatoridan iborat. Butun tizim 9V akkumulyator bilan quvvatlanadi.Datchik chiqishi analog bo‘lib, so‘ngra mikrokontrollerdagi o‘rnatilgan A/D konvertor yordamida raqamliga o‘tkaziladi. Butun tizimning chiqishi mikrokontrollerga ulangan LCD displeyda ko'rsatiladi. Kerakli qurilmaning oqimini o'lchash uchun qurilma sensorga ulangan uzaytirgichga ulangan. Ushbu tadqiqotda ishlab chiqilgan energiya monitoringi tizimi effektli oqim sensori yordamida 99% samaradorlikka ega qurilmalarning oqimini o'lchashga qodir degan xulosaga keldi.
Energiya monitoringi tizimi elektr energiyasidan foydalanishni muntazam ravishda o'lchaydigan tizimdir Foydalanuvchilarga oylik foydalanish ma'lumotlari taqdim etiladi. Bundan tashqari, har bir uyga hisoblagich o'quvchi keladi, An'anaviy hisob-faktura tizimi xatolarga moyil va ko'p vaqt talab qiladi. Shu bilan birga, mavjud energiya monitoringi tizimida xizmatlar kommunal korxonalarni boshqarish tamoyillari va mexanizmlari bilan belgilanadi. Shunga qaramay, hisoblagichni o'quvchi kerak qiymatlarni o'qish zaruratini yo'qotib, insonning energiya sarfi haqida tezda ma'lumot beradi 81310 Skudai, Johor, Malayziya vaqt va tizim interfeysi orqali hamkorlariga ushbu ma'lumotlarga kirishni ta'minlaydi. Energiya monitoringi tizimi imkon beradi. Bundan tashqari, yaqin kelajakda energiya monitoringi tizimi markaziy komponent sifatida harakat qilishi mumkin hisoblagichdan, vaqtinchalik elektr tariflarini ko'rsatishga yordam beradi va, ehtimol, oqimni yoqish uchun tezkor kirishni ta'minlaydi. hisobni topshirish uchun har bir uyga tashrif buyuring . Bunga qo'shimcha ravishda, aniq energiya nazoratiga ham ehtiyoj bor, joriy hisob-faktura tizimini ishonchsiz, qimmat va sekinlashtiradigan fakturalarda chop etilgan fotosuratlar va hokazo. Mavjud energiya monitoringi tizimlarida to'lovlarni yig'ish muammolari, energiya o'g'irlanishi, sifat kabi bir qator muammolar mavjud soat, daqiqa yoki undan kamroq vaqt va istalgan vaqtda foydalanuvchilarga ma'lumotlarni ko'rsatishi mumkin.
Atrof-muhit tashvishi va energiyani behuda sarf qilmaslik kerakligini anglash davrida, qaerda bo'lgan joylarni o'rganish muhimdir energiya sarflanadi. Ayni paytda ushbu sohada yanada rivojlanish uchun yana bir tadqiqot olib borilmoqda. Keyinchalik, ko'plab olimlar bu masalaga o'z hissalarini qo'shdilar, natijada turli xil qurilmalar/platformalar yaxshilandi.
Birinchi AMR tizimi 1974 yilda AQShda ilg'or texnologiyalardan foydalangan janob Paraskevakos tomonidan yaratilgan. 1972 yilda Teodor Jorj tomonidan ishlab chiqilgan. PLC va GPRS asosidagi hisoblagichlarni avtomatik o'qish tizimi, tizimning har bir qismi, shu jumladan kollektorlar, kontsentratorlar va asosiy master stantsiyaning funksionalligi va tuzilishiga e'tibor qaratadi. Hub va hokimiyat o'rtasidagi yozishmalar Power Line Carrier (PLC) yordamida amalga oshiriladi, markaz esa GPRS orqali asosiy asosiy stansiyaga ulanadi. Internetga kirishda elektr uzatish liniyalari aloqa infratuzilmalarini hisobga olgan holda avtomatik hisoblagichlarni o'qish (AMR) bo'yicha ba'zi amaliy masalalar.
U tizimning bajarilishiga ta'sir qiluvchi o'ziga xos tarkibiy qismlarni, shuningdek, vaqt o'tishi bilan uning bo'ysunuvchi xatti-harakatlarini ta'kidlaydi. Masalan IP WIFI AC monitori uchun AC Meter Building (ACME) ni eslatib o'tadi. Yaratilgan bosqich to'rtta asosiy segmentdan iborat: boshqaruv-quvvat, bayroq tanlash, WIFI energiya hisoblagichi va mikrokontroller. Amalga oshirilgan barcha dasturiy ta'minotni yaxshilash TinyOS-da amalga oshiriladi. AC kuchlanish liniyasining erga uzatiladigan dinamik, aniq va sezgir energiya miqdorini aniqlash uchun elektron sxemani ko'rsatadi. Taklif etilayotgan qurilma to'g'ridanto'g'ri energiya iste'moli tasviri dasturlashtirilgan shaxsiy kompyuterga ulangan. yerni hisoblash uchun quvvatni tekshirish vositasi tomonidan taklif qilingan aqlli o'quvchining kontekstual tadqiqotini taqdim etadi. Ushbu struktura PIC mikrokontrolleri bilan bog'liq energiyani o'lchashi mumkin bo'lgan chip yordamida ishlab chiqilgan. O'lchangan qiymatlarni ketma-ket interfeys orqali ko'rish mumkin.
O'LCHISHNING ZAMONAVIY USULLARI VA SENSOR
Oqimni aniqlash/o'lchash sxemaning ikkita asosiy maqsadini bajarish uchun ishlatiladi. Keling, uning ishlatilishidan boshlaylik Atrof-muhit tashvishi va energiyani behuda sarf qilmaslik kerakligini anglash davrida, qaerda bo'lgan joylarni o'rganish muhimdir energiya sarflanadi. Ayni paytda ushbu sohada yanada rivojlanish uchun yana bir tadqiqot olib borilmoqda. Keyinchalik, ko'plab olimlar bu masalaga o'z hissalarini qo'shdilar, natijada turli xil qurilmalar/platformalar yaxshilandi. Ushbu usulda oqim sezuvchi rezistorlar qo'llaniladi. Tokni baholash uchun qarshilik usuli to'g'ridan-to'g'ri hisoblanadi energiyani tejash uchun muhim yuklarni aniqlash uchun doimiy tok manbaidagi quvvat manbaini nazorat qilish uchun ishlatilishi mumkin bo'lgan elektr pallasida oqayotgan oqim miqdorini aniqlash uchun. Ikkinchidan, joriy o'lchash muammosi - bu noto'g'ri holat yoki ortiqcha oqim oqimi bo'ladimi, qaror qabul qilishdir. Oqim xavfsiz chegarani kesib o'tganda, apparat yoki dasturiy ta'minot blokirovkasi holati qondiriladi va vosita sekinlashayotgani yoki batareyaning ishlashi qiyin bo'lgandek, jarayonni to'xtatish uchun xabar yuboradi. Buzilishlar paytida yuzaga keladigan ekstremal sharoitlarga bardosh bera olishi uchun mustahkam dizaynga ega eng mos innovatsiyani tanlash muhimdir. O'lchov funktsiyasini bajaradigan eng mos qism ma'lum bir kuchlanish signaliga bardosh berishi kerak va qo'shimcha ravishda bosilgan elektron platani shikastlanishdan himoya qilishi mumkin. Har xil o'lchash usullari quyida muhokama qilinadi.
Rezistiv (to'g'ridan-to'g'ri)
Ushbu usulda oqim sezuvchi rezistorlar qo'llaniladi. Tokni baholash uchun qarshilik usuli to'g'ridan-to'g'ri hisoblanadi va oddiylik va barqarorlik afzalligiga ega bo'lgan usul. Oqim sezuvchi qarshilik hisoblangan oqimga muvofiq o'rnatiladi va natijada paydo bo'lgan oqim oqimi energiyaning kichik qismini chiqarishga majbur qiladi.Issiqlik energiyasiga aylanadi. Bu energiya konvertatsiyasi kuchlanish signalini ishlab chiqaradigan narsadir. Oddiylik va barqarorlikning ijobiy fazilatlariga qo'shimcha ravishda, oqim sezuvchi rezistor barqaror harorat koeffitsienti (TCR) < 100 ppm / ° C yoki 0,01% / ° C bo'lgan amaliy usul bo'lib, haddan tashqari slaydni takrorlash yoki ko'paytirishga ta'sir qilmaydi. issiqlik oqishi. Bundan tashqari, past qarshilikka ega (<1 mavjud) metall kompozit oqim sezgichlari qisqa tutashuvlar va haddan tashqari oqimlarning oldini olish uchun ustun kuchlanish xususiyatlarini ta'minlaydi.
Magnit (bilvosita)
Bunday holda, oqim transformatori, Hall sensori yoki Rogowski bobini ishlatiladi. Oqim transformatori uchta asosiy nuqtani ta'minlaydi: tarmoq kuchlanishidan uzilish; yo'qotishsiz joriy baholash; va shovqinga qarshi immunitetni berishi mumkin bo'lgan belgining ulkan kuchlanishi. Oqim oqimini baholashning ushbu usuli o'zgaruvchan tokni, masalan, o'zgaruvchan tokni, vaqtinchalik oqimni yoki almashinadigan to'g'ridan-to'g'ri oqimni - o'zgaruvchan jozibali maydonni yaratishni talab qiladi.Ikkilamchi lasanga jozibali tarzda joylashtirilgan. Yordamchi quvvatni taxminiy nisbatlash orqali kamaytirish mumkin. Birlamchi va ikkilamchi bobinlar o'rtasida. Baholash strategiyasi elektrda oqim bo'lganligi sababli "yo'qotishsiz" deb hisoblanadi.O'chirish mis sariqlari orqali deyarli hech qanday qarshilik yo'qotishlarsiz oqadi. Qanday bo'lmasin, muvaffaqiyatsizlik tufayli kuchning bir qismi yo'qoladi. Tortishish qarshiligi, markaziy nosozliklar va birlamchi va ikkilamchi DC qarshiligi tufayli transformator. Rogovskiy bobini oqim transformatoriga o'xshaydi, chunki ikkilamchi lasanga qo'llaniladigan kuchlanish yopiq o'tkazgichdan oqadigan oqimga mos keladi. Farqi shundaki, Rogovskiy bobini oqim transformatori emas, balki havo markazlashtirilgan sxema bo'lib, u yuqori o'tkazuvchan markazga, masalan, po'lat bilan qoplanganga tayanadi yordamchi o'rashga jozibali ulanish. Havo markazi sxemasi pastroq indüktansga ega, bu tezroq bayroqcha javob va favqulodda to'g'ridan-to'g'ri bayroq tarangligini ta'minlaydi. Uning tashqi ko'rinishi tufayli u tez-tez qo'l o'lchagich kabi joriy o'rashdagi oqimni qisqacha baholash usuli sifatida ishlatiladi. Bu variant bo'lishi mumkin. Oqim transformatorining arzon kontrastli versiyasi sifatida ko'rib chiqilishi mumkin.
Elektr tokini o'tkazuvchi o'tkazgich magnit maydonga qo'yilganda, kuchlanishdagi farq paydo bo'ladi,
magnit maydon va elektr tokining yo'liga qarama-qarshi. Bu kuchlanish oqim oqimining hajmiga bog'liq. Unda jozibador maydon bo'lmagan va elektr tokining oqimi mavjud bo'lgan moment, u holda potentsialda farq yo'q. Har qanday holatda, qachon jozibali maydon va oqim mavjud, jozibador maydon zaryad interfeysi hozirgi tarqalishning o'zgarishiga olib keladi, bu qabulxonani shubhali qiladi. Hall effektli qurilmalarning afzalligi shundaki, ular kichik oqimlar bilan katta oqimlarni o'lchash imkoniyatiga ega tarqalish. Biroq, ulardan foydalanishni cheklashi mumkin bo'lgan turli kamchiliklar mavjud, masalan, notekis tartibga solish harorat, to'lovni talab qilish, cheklangan ma'lumotlar o'tkazish qobiliyati, past joriy joylashuv, talab xatolarga olib kelishi mumkin bo'lgan yuqori qarama-qarshi kuchlanish, tashqi jozibali maydonlarga zaiflik, ESD ga sezuvchanlikva undan yuqori narx.
Transistor (to'g'ridan-to'g'ri)
Transistorlar "yo'qotishsiz" haddan tashqari oqimni aniqlash usuli hisoblanadi, chunki ular standartlashtirilgan elektr zanjiri uchun boshqaruvning bir qismi va nazorat signalini ta'minlash uchun boshqa energiya yoki qarshilik komponentlari talab qilinmaydi. Transistorlar ma'lumotlar jadvallari quvvat MOSFETlari uchun odatiy empedansga ega bo'lgan manba immunitetini (RDS(ON)) ko'rsatadi. Bu qarshilik yarimo'tkazgich bilan aloqa qiladigan simlardan boshlanadigan bir nechta segmentlardan iborat bo'lib, kanalning turli sifatini belgilaydigan ishqalanish qarshiligi. Ushbu ma'lumotlarni hisobga olgan holda, MOSFET orqali o'tadigan oqim momentini ILoad = VRDS (ON) / RDS (ON) formulasi bilan aniqlash mumkin. Har bir RDS(ON) komponenti interfeys maydoni qarshiligi va TCR effektlaridagi kichik farqlar natijasida kelib chiqadigan baholash xatolarini oshiradi. TCR ta'siri haroratni o'lchash va mo'ljallangan kuchlanishni harorat tufayli kutilgan qarshilik o'zgarishlariga moslashtirish orqali yarmini qoplash mumkin. Odatda, MOSFETlar uchun TCR 4000 ppm / ° C ga yetishi mumkin, bu haroratning 100 ° C oshishi uchun qarshilikning 40% o'zgarishiga mutanosibdir. Umuman olganda, ushbu baholash usuli taxminan 10% dan 20% gacha bayroq aniqligini beradi. Aniqlik talablariga qarab, bu diapazon haddan tashqari oqimdan himoya qilishni ta'minlash uchun qoniqarli bo'lishi mumkin.
METODOLOGIYA
Asosan, tizim oqim sensori, Atmega328 mikrokontrolleri, LCD moduli va holat LEDidan iborat. Butun tizim 9V akkumulyator bilan quvvatlanadi Sensor chiqishi analog bo'lib, keyin o'zgartiriladi. Mikrokontrollerda o'rnatilgan analog-raqamli konvertor yordamida raqamli. Butun tizimning chiqishi ko'rsatiladi. Mikrokontrollerga ulangan LCD displeyda. Jarayonning diagrammasi 1-rasmda ko'rsatilgan
Joriy sensor
Ushbu tizimda oqimni o'lchash uchun ishlatiladigan sensor ACS712 chiziqli Hall effektli oqim sensori 1,2 kVrms kuchlanish izolatsiyasi va 5 A uchun baholangan past qarshilikl ik
o'tkazgich. ACS712 oqim sensori quyida ko'rsatilgan.
ASC712 Hall sensorining ishlash printsipi shundan iboratki, agar oqim o'tkazuvchi o'tkazgich magnit maydonda bo'lsa. Magnit maydonga va oqim oqimining yo'liga qarama-qarshi kuchlanishda farq bor. Bu kuchlanish oqim oqimining hajmiga bog'liq. Magnit maydon yoki oqim bo'lmagan vaqtda kuchlanishning farqi yo'q joriy Har qanday holatda, tortishish maydoni va oqim oqimi mavjud bo'lganda, ayblanuvchi tortishish maydonining interfeysi joriy taqsimotning o'zgarishiga olib keladi, bu esa lobbi salohiyatini yaratadi. Hall effektli qurilmalarning afzalligi shundaki, ular kichik oqimlar bilan katta oqimlarni miqdoriy jihatdan o'lchash imkoniyatiga ega quvvat sarfi. Biroq, ulardan foydalanishni cheklashi mumkin bo'lgan turli xil kamchiliklar mavjud, masalan, notekis to'lovni talab qiladigan haroratni tartibga solish, cheklangan ma'lumotlar uzatish, past oqim joylashuvi, xatolikka olib kelishi mumkin bo'lgan yuqori muvozanat kuchlanishini talab qilish, tashqi jozibali maydonlarga zaiflik, sezuvchanlik elektrostatik zaryadsizlanish va yuqori narx.
Joriy sensor modulining mikrokontroller bilan o'zaro ta'siri,
Taklif etilgan tizimda ishlatiladigan ACS712 oqim sensori moduli ko'rsatilgandek VCC, Vout, FILT va GND deb nomlangan to'rtta pinga ega. Yuqoridagi 2-rasmda. Vout pin mikrokontrollerning 0-analog piniga ulangan va ketma-ket ulanish bilan erga ulangan.1 nF kondansatör. . O'lchovdagi shovqin komponentlarini filtrlash uchun FILT piniga GND ga 0,1 mkF kondansatör ulangan.Signal Qolgan VCC 5V musbat kuchlanish bilan ta'minlanadi va GND pin quvvat manbaining salbiy terminaliga ulanadi.AC quvvat uzatma kabeli kesiladi va jonli sim yordamida sensor bilan ketma-ket ulanadi.
3-rasmda ko'rsatilgandek vintli terminallar
Energiya monitoringi tizimining yakuniy prototipi SPST kaliti, LED, mikrokontrollerdan iborat.Atmega328, LCD displey moduli va ACS712 oqim sensori moduli AC quvvat simining kengaytmasiga ulangan. Butun tizim 9V akkumulyator bilan quvvatlanadi, u LM7805 musbat kuchlanish regulyatori yordamida 5V ga tushiriladi, chunki mikrokontroller, oqim sensori va LCD displey moduli ishlashi uchun 5V kerak boÿladi.Energiya monitoringi tizimining yakuniy prototipi quyida rasmda koÿrsatilgan. 3.9. 16 MGts chastotali kristall osilator bir xil takt chastotasini ta'minlash uchun mikrokontrollerning 9 va 10 pinlariga ulangan. Mikrokontrollerning o'z-o'zidan tiklashni amalga oshirishiga yo'l qo'ymaslik uchun 10K rezistor mikrokontrollerning RESET piniga, VCC ga ulangan. Bunga qo'shimcha ravishda, tugma GND ning 1-piniga ham ulangan, shuning uchun agar kerak bo'lsa, mikrokontrollerni qo'lda tiklashimiz mumkin. Mikrokontroller Arduino IDE yordamida alohida dasturlashtirilgan. Nihoyat, dasturlashtirilgan mikrokontroller va barcha komponentlar 4-rasmda ko'rsatilganidek, halqali taxtada (nuqtali Veroboard) ulanadi va lehimlanadi.
NATIJALAR VA MUHOKAMA
Ishlab chiqilgan prototip turli qurilmalarning oqimini o'lchash uchun ishlatilgan. Kerakli qurilmaning oqimini o'lchash uchun, qurilma sensorga ulangan uzaytirgichga ulangan. 5 va 6-rasmlarda ko'rsatilgan natijalar qiymatlardir va ishlab chiqilgan prototip yordamida olingan noutbuk adapterlari. 5-rasmda noutbukga ulangan adapter ko'rsatilgan tizim, lekin kalit o'chirilgan. 6-rasmda noutbuk adapteri yoqilgan va o'lchangan oqim LCD displeyda ko'rsatilgandek 0,51A ni tashkil qiladi.
Nominal adapter kuchlanishi 220 V, quvvati 120 Vt. Matematik jihatdan buni 1-tenglamada ifodalash mumkin:
(1) tenglamadan foydalanib, joriy qiymat 0,54 A topildi va ishlab chiqilgan prototip yordamida olingan qiymat joriy qiymatni 0,51 A da o'lchashga ruxsat berilgan, bu taxminan 0,54 A ga teng. Haqiqiy xarajat va sotib olingan qiymat o'rtasidagi farq minimal va shuning uchun uni e'tiborsiz qoldirish mumkin. Buning sababi, elektron komponentlarning yo'qolishining nazariy holatlarida va atrof-muhit omillari hisobga olinmaydi, lekin real ilovalarda bu yo'qotishlar va omillar muhim rol o'ynaydi. Shunday qilib,ishlab chiqilgan prototipdan olingan qiymat etarli va aniq.
Ushbu prototipda ishlatiladigan ACS712 oqim sensori 5 A deb baholandi, shuning uchun sinovdan o'tkazilayotgan qurilmalar/asboblar kamroq edi. Bundan tashqari, sensor qiymatlari kuchlanish / oqim beqarorligi tufayli o'zgarib turdi. Ushbu muammo kod yordamida hal qilindi harakatlanuvchi o'rtacha qiymatlar va displeylar to'plamining o'rtacha qiymatini oladigan mikrokontrollerga dasturlashtirilgan u LCD modulida.
|
