आधुनिक बिजली मीटर का अवलोकन और उपकरण

हाल ही में, प्रेरण के स्थान पर बिजली के मीटर इलेक्ट्रॉनिक आ गए हैं। इन काउंटरों में, वोल्टेज और वर्तमान कॉइल का उपयोग करके, लेकिन विशेष इलेक्ट्रॉनिक्स का उपयोग करके गिनती तंत्र को घुमाया नहीं जाता है। इसके अलावा, क्रमशः माइक्रोकंट्रोलर और डिजिटल डिस्प्ले, रिकॉर्डिंग और रीडिंग प्रदर्शित करने का एक साधन हो सकता है। यह सब उपकरणों के समग्र आयामों को कम करने के साथ-साथ उनकी लागत को कम करने की अनुमति देता है।

लगभग किसी भी इलेक्ट्रॉनिक मीटर की संरचना में एक या अधिक विशिष्ट कंप्यूटिंग चिप्स शामिल होते हैं जो रूपांतरण और माप के बुनियादी कार्यों को करते हैं। इस तरह के एक माइक्रोकिरिट के इनपुट को अनुरूप रूप में संबंधित सेंसर से वोल्टेज और वर्तमान ताकत के बारे में जानकारी प्राप्त होती है। चिप के अंदर, इस जानकारी को एक निश्चित तरीके से डिजिटल और परिवर्तित किया जाता है। नतीजतन, पल्स सिग्नल माइक्रोक्रिकिट के आउटपुट पर उत्पन्न होते हैं, जिसकी आवृत्ति मीटर से जुड़े लोड की वर्तमान खपत की शक्ति के आनुपातिक होती है। दालों की गिनती तंत्र में आती है, जो एक इलेक्ट्रोमैग्नेट है, जो संख्याओं के साथ पहियों पर गियर के साथ समन्वित है। डिजिटल डिस्प्ले के साथ अधिक महंगे मीटर के मामले में, एक अतिरिक्त माइक्रोकंट्रोलर का उपयोग किया जाता है। यह ऊपर के माइक्रोकिरिट से और एक विशिष्ट इंटरफ़ेस के माध्यम से डिजिटल डिस्प्ले से जुड़ता है, गैर-वाष्पशील मेमोरी में बिजली को मापने का परिणाम जमा करता है, और अतिरिक्त डिवाइस कार्यक्षमता भी प्रदान करता है।

कई ऐसे ही माइक्रोकिरेट्स और काउंटर मॉडल पर विचार करें जो मेरे हाथ में आए।

नीचे दी गई एक बिना इमेज वाली इमेज सबसे सस्ती और सबसे लोकप्रिय सिंगल-फेज मीटर "NEVA 103" को दिखाती है। जैसा कि आंकड़े से देखा जा सकता है, काउंटर डिवाइस काफी सरल है। मुख्य बोर्ड में एक विशेष माइक्रोक्रिसिट, इसकी बॉडी किट और एक गिट्टी संधारित्र के आधार पर एक पावर स्टेबलाइजर असेंबली होती है। अतिरिक्त बोर्ड पर एक एलईडी है जो खपत भार का संकेत है। इस मामले में, 1 kW * एच प्रति 3200 दालों। काउंटर के शीर्ष पर स्थित ग्रीन टर्मिनल ब्लॉक से दाल लेना भी संभव है। मतगणना तंत्र में संख्याओं के साथ सात पहिए, एक गियरबॉक्स और एक विद्युत चुंबक होते हैं। यह गणना की गई बिजली को kW * h के दसवें हिस्से की सटीकता के साथ प्रदर्शित करता है। जैसा कि आंकड़े से देखा जा सकता है, गियरबॉक्स में 200: 1 का गियर अनुपात है। मेरी टिप्पणी के अनुसार, इसका अर्थ है "1 kWh प्रति 200 दालों।" यही है, इलेक्ट्रोमैग्नेट पर लागू 200 दालें 1 पूर्ण क्रांति द्वारा अंतिम लाल पहिया को स्क्रॉल करने में योगदान देंगी। यह अनुपात एलईडी संकेतक के लिए अनुपात का एक बहु है, जो आकस्मिक नहीं है। इलेक्ट्रोमैग्नेट वाला गियरबॉक्स एक बाहरी चुंबकीय क्षेत्र द्वारा हस्तक्षेप से बचाने के लिए दो स्क्रीन के नीचे एक धातु बॉक्स में स्थित है।



इस काउंटर मॉडल में, ADE7754 चिप का उपयोग किया जाता है। इसकी संरचना पर विचार करें।



पिंस 5 और 6 को वर्तमान शंट से एक एनालॉग सिग्नल मिलता है, जो मीटर के पहले और दूसरे टर्मिनलों पर स्थित है (इस जगह में फोटो में क्षति दिखाई दे रही है)। पिन 8 और 7 नेटवर्क में वोल्टेज के लिए आनुपातिक संकेत प्राप्त करते हैं। पिंस 16 और 15 के माध्यम से, आंतरिक परिचालन एम्पलीफायर का लाभ निर्धारित करना संभव है, जो वर्तमान के लिए जिम्मेदार है। एडीसी इकाइयों की मदद से दोनों संकेतों को डिजिटल रूप में परिवर्तित किया जाता है और, एक निश्चित सुधार और फ़िल्टरिंग के बाद, गुणक को खिलाया जाता है। गुणक इन दोनों संकेतों को गुणा करता है, जिसके परिणामस्वरूप, भौतिकी के नियमों के अनुसार, वर्तमान बिजली की खपत की जानकारी इसके आउटपुट पर प्राप्त होती है। यह संकेत एक विशेष कनवर्टर को खिलाया जाता है, जो तैयार किए गए दालों को गिनती डिवाइस (पिंस 23 और 24) और नियंत्रण एलईडी और काउंटिंग आउटपुट (पिन 22) तक उत्पन्न करता है। पिंस 12, 13 और 14 के माध्यम से, उपरोक्त दालों की आवृत्ति कारक और मोड कॉन्फ़िगर किए गए हैं।

बॉडी किट की मानक योजना लगभग विचाराधीन काउंटर की योजना है।



सामान्य नकारात्मक तार शून्य 220V से जुड़ा है। चरण प्रतिरोधों पर एक विभक्त के माध्यम से 8 पिन करने के लिए जाता है, जो मापा वोल्टेज के स्तर को कम करने का कार्य करता है। शंट से संकेत चिप के संगत इनपुट में भी प्रतिरोधों के माध्यम से प्रवेश करता है। परीक्षण के लिए डिज़ाइन किए गए इस सर्किट में, कॉन्फ़िगरेशन पिन 12-14 एक तार्किक इकाई से जुड़ा हुआ है। मीटर के मॉडल के आधार पर, उनके पास एक अलग कॉन्फ़िगरेशन हो सकता है। इस संक्षिप्त समीक्षा में, यह जानकारी इतनी महत्वपूर्ण नहीं है। एलईडी सूचक ऑप्टिकल अलगाव के साथ श्रृंखला में संबंधित पिन से जुड़ा हुआ है, जिसके दूसरी तरफ एक टर्मिनल ब्लॉक गिनती जानकारी (K7 और K8) को हटाने के लिए जुड़ा हुआ है।

Microcircuits के एक ही परिवार से तीन-चरण माप के समान एनालॉग हैं। सबसे अधिक संभावना है, उन्हें सस्ते तीन-चरण मीटर में बनाया गया है। एक उदाहरण के रूप में, नीचे दिया गया आंकड़ा इन माइक्रोक्रिस्चुट्स में से एक की संरचना को दर्शाता है, जिसका नाम ADE7752 है।



दो एडीसी नोड्स के बजाय, उनमें से 6 का उपयोग किया जाता है: प्रत्येक चरण के लिए 2। ऑप-एम्प वोल्टेज के नकारात्मक इनपुट को एक साथ जोड़ दिया जाता है और 13 (शून्य) पिन करने के लिए आउटपुट होता है। तीन चरणों में से प्रत्येक op-amp के अपने सकारात्मक इनपुट से जुड़ा हुआ है (पिन 14, 15, 16)। प्रत्येक चरण के लिए वर्तमान शंट के संकेत पिछले उदाहरण के साथ सादृश्य द्वारा जुड़े हुए हैं। तीन चरणों में से प्रत्येक के लिए, तीन गुणक का उपयोग करके वर्तमान शक्ति को चिह्नित करने वाला एक संकेत निकाला जाता है। ये संकेत, फिल्टर के अलावा, अतिरिक्त नोड्स से गुजरते हैं, जो पिन 17 के माध्यम से सक्रिय होते हैं और गणितीय मॉड्यूल के संचालन को सक्षम करने के लिए कार्य करते हैं। फिर इन तीन संकेतों को संक्षेप में प्रस्तुत किया जाता है, इस प्रकार सभी चरणों के लिए कुल बिजली की खपत होती है। पिन 17 के बाइनरी कॉन्फ़िगरेशन के आधार पर, योजक तीन संकेतों या उनके मॉड्यूल के पूर्ण मानों को जोड़ देता है। बिजली को मापने की कुछ सूक्ष्मताओं के लिए यह आवश्यक है, जिनके विवरण पर यहां विचार नहीं किया गया है। यह संकेत एकल-चरण मीटर के साथ पिछले उदाहरण के समान एक कनवर्टर को खिलाया जाता है। इसका इंटरफेस भी लगभग एक जैसा है।

यह ध्यान देने योग्य है कि उपरोक्त microcircuits सक्रिय ऊर्जा को मापने के लिए उपयोग किया जाता है। अधिक महंगे मीटर सक्रिय और प्रतिक्रियाशील ऊर्जा दोनों को मापने में सक्षम हैं। उदाहरण के लिए, ADE7754 चिप पर विचार करें। जैसा कि नीचे दिए गए आंकड़े से देखा जा सकता है, इसकी संरचना पिछले उदाहरणों से माइक्रोक्रेसीपेट्स की संरचना की तुलना में बहुत अधिक जटिल है।



Microcircuit सक्रिय और प्रतिक्रियाशील तीन-चरण बिजली को मापता है, सक्रिय बिजली के बाहरी पंजीकरण के लिए माइक्रोकंट्रोलर और एक CF आउटपुट (पिन 1) को जोड़ने के लिए एक SPI इंटरफ़ेस है। Microcircuit से अन्य सभी जानकारी को माइक्रोकंट्रोलर द्वारा इंटरफ़ेस के माध्यम से पढ़ा जाता है। इसके माध्यम से, माइक्रोकिरिट का विन्यास बाहर किया जाता है, विशेष रूप से, संरचनात्मक आरेख में परिलक्षित कई स्थिरांक की स्थापना। नतीजतन, पिछले दो उदाहरणों के विपरीत, यह माइक्रोक्रेसीट स्वायत्त नहीं है, और इस माइक्रोकिरिट के आधार पर एक काउंटर बनाने के लिए एक माइक्रोकंट्रोलर की आवश्यकता होती है। आप नेत्रहीन संरचनात्मक आरेख में निरीक्षण कर सकते हैं जो सक्रिय और प्रतिक्रियाशील ऊर्जा को मापने के लिए व्यक्तिगत रूप से जिम्मेदार हैं। पिछले दो उदाहरणों की तुलना में यहां सब कुछ बहुत अधिक जटिल है।

एक उदाहरण के रूप में, एक और दिलचस्प डिवाइस पर विचार करें: एक तीन-चरण मीटर "एनर्जोमेरा TSE6803V P32"। जैसा कि नीचे दिए गए फोटो से देखा जा सकता है, यह काउंटर अभी तक संचालित नहीं किया गया है। मैंने इसे बाहर की तरफ मामूली यांत्रिक क्षति के साथ एक अनिश्चित रूप में प्राप्त किया। इस सब के साथ, वह पूरी तरह से काम करने की स्थिति में था।



जैसा कि आप देख सकते हैं, मुख्य बोर्ड को देखते हुए, डिवाइस में तीन समान नोड्स (दाईं ओर), पावर सर्किट और एक माइक्रोकंट्रोलर होते हैं। मुख्य बोर्ड के नीचे की तरफ अलग-अलग बोर्डों पर तीन समान मॉड्यूल हैं, प्रत्येक नोड के लिए एक। ये मॉड्यूल न्यूनतम आवश्यक वजन के साथ AD71056 माइक्रोक्रेसीट हैं। यह चिप बिजली का एकल-चरण मीटर है।



मॉड्यूल मुख्य बोर्ड पर लंबवत रूप से सील किए गए हैं। मुड़ तार इन मॉड्यूल में वर्तमान शंट को जोड़ते हैं।

कुछ घंटों के लिए, मैं डिवाइस का एक विद्युत आरेख बनाने में कामयाब रहा। आइए इसे और अधिक विस्तार से विचार करें।



सामान्य आरेख में दाईं ओर एकल-चरण मॉड्यूल का आरेख है, जो ऊपर उल्लेख किया गया था। इस AD71056 मॉड्यूल की D1 चिप ADE7755 चिप के उद्देश्य से समान है जो पहले चर्चा की गई थी। मॉड्यूल के चौथे संपर्क को 5 वी बिजली की आपूर्ति की जाती है, और तीसरे को एक वोल्टेज सिग्नल। डी 1 चिप के सीएफ आउटपुट के माध्यम से बिजली की खपत के बारे में दालों के रूप में दूसरे संपर्क से जानकारी ली जाती है। वर्तमान शंट से संकेत संपर्क X1 और X2 के माध्यम से आता है। इस मामले में SCF, S1 और S0 microcircuit के कॉन्फ़िगरेशन इनपुट पिन 8-10 पर स्थित हैं और "0,1,1" में कॉन्फ़िगर किए गए हैं।

इन तीनों मॉड्यूलों में से प्रत्येक क्रमशः प्रत्येक चरण में कार्य करता है। वोल्टेज को मापने का संकेत चार प्रतिरोधों की श्रृंखला के माध्यम से मॉड्यूल को दिया जाता है और इसे शून्य टर्मिनल ("एन") से लिया जाता है। यह ध्यान दिया जाना चाहिए कि प्रत्येक मॉड्यूल के लिए सामान्य तार संबंधित चरण है। लेकिन, पूरे सर्किट का सामान्य तार शून्य टर्मिनल से जुड़ा होता है। सर्किट में प्रत्येक नोड को शक्ति प्रदान करने का यह मुश्किल समाधान नीचे वर्णित है।

तीन चरणों में से प्रत्येक क्रमशः ज़ेनर डायोड VD4, VD5 और VD6 में जाता है, फिर गिट्टी आरसी सर्किट R1C1, R2C2 और R3C3 के लिए, फिर ज़ेनर डायोड DD1, VD2 और VD3 के लिए, जो उनके एनोड्स शून्य से जुड़े होते हैं। पहले तीन जेनर डायोड से, प्रत्येक मॉड्यूल U3, U2 और U1 के लिए आपूर्ति वोल्टेज क्रमशः हटा दिया जाता है, डायोड VD10, VD11 और VD12 द्वारा सुधारा जाता है। चिप्स-नियामकों डी 1-डी 3 का उपयोग 5 वी की आपूर्ति वोल्टेज प्राप्त करने के लिए किया जाता है। जेनर डायोड VD1-VD3 से सामान्य सर्किट के वोल्टेज को हटा दिया जाता है, जिसे VD7-VD9 डायोड द्वारा ठीक किया जाता है, एक बिंदु पर एकत्र किया जाता है और D4 रेगुलेटर को खिलाया जाता है, जहां से 5V को हटा दिया जाता है।

सामान्य सर्किट एक माइक्रोकंट्रोलर (MK) D5 PIC16F720 है। जाहिर है, यह दालों के रूप में प्रत्येक मॉड्यूल से आने वाली वर्तमान बिजली खपत के बारे में जानकारी एकत्र करने और संसाधित करने का कार्य करता है। ये सिग्नल क्रमशः ऑप्टिकल जंक्शन V1, V2, और V3 के माध्यम से एमके RA2, RA4 और RA5 के पिनों के मॉड्यूल U3, U2 और U1 से आते हैं। परिणामस्वरूप, आरसी 1 और आरसी 2 पर, एमके यांत्रिक गिनती डिवाइस एम 1 के लिए दालों का उत्पादन करता है। यह पहले से चर्चा की गई डिवाइस के समान है, और इसका अनुपात भी 200: 1 है। कॉइल का प्रतिरोध उच्च है और लगभग 500 ओम है, जो आपको इसे अतिरिक्त ट्रांजिस्टर सर्किट के बिना एमके से सीधे कनेक्ट करने की अनुमति देता है। पिन RC0 पर, एमके एलईडी संकेतक HL2 के लिए और कनेक्टर XT1 पर बाहरी पल्स आउटपुट के लिए दालों को उत्पन्न करता है। उत्तरार्द्ध को ऑप्टिकल अलगाव V4 और ट्रांजिस्टर VT1 के माध्यम से कार्यान्वित किया जाता है। इस मीटर मॉडल में, अनुपात १०० किलोवाट प्रति १ किलोवाट * एच है। व्यवहार में, जब इस काउंटर (थोड़ी मरम्मत के बाद) का परीक्षण किया गया, तो यह देखा गया कि गिनती तंत्र के इलेक्ट्रोमैग्नेटिक कॉइल एचएल 2 एलईडी के फ्लैश के साथ समकालिक रूप से काम करता है, लेकिन एक बार (दो बार कम)। यह संकेतक के लिए अनुपात 400: 1 के पत्राचार और गणना तंत्र के लिए 200: 1 की पुष्टि करता है, जैसा कि पहले उल्लेख किया गया है।

बोर्ड के बाईं ओर 10-पिन XS1 कनेक्टर के लिए एक जगह है, जो फ्लैशिंग के साथ-साथ एमके के यूएआरटी इंटरफ़ेस के लिए कार्य करता है।

इस प्रकार, तीन-चरण मीटर "एनर्जोमेरा TSE6803V R32" में तीन एकल-चरण मापने वाले माइक्रोक्रिस्कट्स और एक माइक्रोकंट्रोलर होते हैं जो उनसे जानकारी संसाधित करते हैं।

निष्कर्ष में, यह ध्यान देने योग्य है कि कई काउंटर मॉडल हैं जो उनकी कार्यक्षमता में बहुत अधिक जटिल हैं। उदाहरण के लिए, बिजली की लाइन या एक मोबाइल संचार मॉड्यूल के माध्यम से रीडिंग की दूरस्थ निगरानी के साथ मीटर। इस लेख में, मैंने केवल सबसे सरल मॉडल और उनके विद्युत सर्किट के निर्माण के बुनियादी सिद्धांतों पर विचार किया। मैं पाठ में संभवतः गलत शब्दावली के लिए अग्रिम में माफी चाहता हूं, क्योंकि मैंने सादे भाषा में सेट करने की कोशिश की थी।