Hãy tưởng tượng sẽ tuyệt vời biết bao nếu bạn có thể nhìn thấy mức tiêu thụ năng lượng của ngôi nhà của bạn hoặc bất kỳ căn hộ thương mại nào ở bất kỳ đâu trên thế giới. Nghe có vẻ hay ho phải không? Điều đó đưa ra khái niệm Đo sáng thông minh. Vậy đồng hồ thông minh là gì? - Công tơ thông minh là thiết bị điện tử có xu hướng từ 15 năm trở lại đây, ghi lại lượng điện tiêu thụ và cung cấp thông tin cho nhà cung cấp điện để xuất hóa đơn như các loại đồng hồ đo điện thông thường khác.
Paraskevakos đã được trao bằng sáng chế của Hoa Kỳ cho công nghệ đặc biệt này vào năm 1974. Ông đã cho ra đời Metretek, công ty đã phát triển và sản xuất hệ thống quản lý tải và đọc công tơ từ xa hoàn toàn tự động, có sẵn trên thị trường mà không cần kết nối internet vào năm 1977. Những quốc gia nào có đồng hồ thông minh? - Roll out được hoàn thành tại Ý, Phần Lan, Thụy Điển. Triển khai đã được lên kế hoạch hoặc đang trải qua ở một số nước Châu Âu. Khoảng năm 2020, 17 quốc gia châu Âu sẽ tung ra đồng hồ thông minh.
Đồng hồ đo năng lượng thông minh yêu cầu những gì?
- Truyền thông không dây và có dây tốc độ cao, mạnh mẽ.
- Đăng ký sử dụng điện theo thời gian thực hoặc gần thời gian và có thể là điện được tạo ra tại địa phương, ví dụ như trong trường hợp tế bào quang điện.
- Đo dòng điện và điện áp chính xác của máy biến dòng, shunts hoặc các cảm biến khác.
- Bảo mật chống giả mạo từ tính và cơ học
Sự miêu tả
Vì thiết kế đã cho vận hành phần cứng được cấp nguồn trực tiếp từ nguồn AC; sẽ tốt hơn nếu các chuyên gia được đào tạo kỹ thuật thích hợp nên vận hành phần cứng nếu bạn muốn triển khai. Thiết kế này sử dụng Texas Instruments CC3200MOD và MSP430i2040 làm nền tảng phát triển cho giao tiếp và đo điện tương ứng. Bắt đầu từ TI Design TIDM-3OUTSMTSTRP làm nguồn dữ liệu đo sáng, bảng giao tiếp được thiết kế sử dụng CC3200MOD được thêm vào cho giao tiếp Wi-Fi. Dữ liệu đo lường sau đó có thể được đọc và rơle có thể được điều khiển bằng cách sử dụng trình duyệt.
Sơ đồ mạch
MSP430i2040 - Bộ vi điều khiển tín hiệu hỗn hợp 16 bit
MSP430i2040 được sử dụng trong thiết kế này làm bộ xử lý đo lường. Bốn bộ chuyển đổi tín hiệu tương tự sang số (ADC) 24-bit sigma-delta cho phép đo năng lượng chính xác, cung cấp khả năng đọc điện áp, dòng điện, công suất (hoạt động, phản kháng, biểu kiến), hệ số công suất và tần số của ba ổ cắm AC. MSP430i2040 chỉ yêu cầu một số thành phần thụ động bên ngoài để giao tiếp trực tiếp với bộ chia điện áp và bộ ngắt dòng điện cho các phép đo điện áp và dòng điện.
CC3200 - Mô-đun MCU không dây Internet trên chip liên kết đơn giản CC3200
CC3200MOD được sử dụng trong thiết kế này làm bộ điều khiển Wi-Fi tích hợp MCU ARM® Cortex ™ -M4, cho phép khách hàng phát triển toàn bộ ứng dụng với một thiết bị duy nhất. Với Wi-Fi trên chip, Internet và các giao thức bảo mật mạnh mẽ, không cần trải nghiệm Wi-Fi trước để phát triển nhanh hơn.
Bộ chuyển mạch Flyback điện áp cao UCC28910, UCC28911
Điều chỉnh đầu ra điện áp không đổi (CV) và dòng điện không đổi (CC) mà không có bộ ghép quang, có tính năng ngắt nhiệt, bảo vệ quá áp đầu ra và dòng thấp.
ULN2003LV 7 kênh Relay và trình điều khiển bồn rửa cảm ứng
Nó có các trình điều khiển chìm dòng cao 7 kênh và hỗ trợ điện áp pullup đầu ra lên đến 8-V.
Thiết kế của Đồng hồ thông minh
1. Đo sáng
Thiết kế này sử dụng MSP430i2040 làm bộ xử lý đo lường. TI Design TIDM-3OUTSMTSTRP được sử dụng làm nền tảng của bộ phận đo sáng. Phần cứng và phần sụn được sửa đổi một chút để thêm điều khiển rơ le được đưa về mức không giao nhau.
2. Truy cập dữ liệu đo sáng
Thiết kế này sử dụng Máy chủ Web HTTP trên CC3200 truyền dữ liệu từ phần cứng đo sáng MSP430i2040. Việc chuyển này cho phép truy cập dữ liệu đo sáng bằng trình duyệt web trên mọi nền tảng. Máy chủ HTTP lắng nghe trên HTTP socket (mặc định là 80) sau đó xử lý yêu cầu (HTTP GET hoặc HTTP POST) bằng cách truy xuất tệp trang web từ flash nối tiếp. Sau đó, máy chủ sẽ gọi một trình xử lý sự kiện HTTP để hoạt động trên nội dung biến. Sau đó, nó soạn một phản hồi HTTP và gửi lại cho máy khách qua liên kết Wi-Fi.
3. Xử lý các mục dữ liệu động
Để cho phép đọc dữ liệu đo bằng tệp HTML có nội dung động, máy chủ web HTTP hỗ trợ một tập hợp các mã thông báo được xác định trước, sẽ được máy chủ thay thế khi đang di chuyển bằng nội dung được tạo động. Một số mã thông báo được xác định trước trong máy chủ HTTP với các mã thông báo bổ sung có thể được xác định trong ứng dụng người dùng.
Máy chủ HTTP quét trang HTML để tìm tiền tố "__SL_G_". Nếu máy chủ tìm thấy tiền tố, nó sẽ kiểm tra mã thông báo hoàn chỉnh. Khi nó khớp với một mã thông báo đã biết, nó sẽ thay thế mã thông báo trong HTML bằng dữ liệu (chuỗi) thích hợp khớp với mã thông báo đó. Nếu mã thông báo không có trong danh sách được xác định trước, máy chủ sẽ tạo sự kiện không đồng bộ get_token_value với tên mã thông báo. Yêu cầu này cuối cùng sẽ gọi đến trình xử lý sự kiện HTTP trong tệp mã main.c. Sau đó, trình xử lý sẽ diễn giải mã thông báo và phản hồi giá trị mã thông báo bằng send_token_value. Máy chủ web HTTP sử dụng giá trị mã thông báo này và trả lại cho máy khách. Để gửi dữ liệu từ máy khách đến máy chủ HTTP, máy chủ sẽ kiểm tra tiền tố "__SL_P_".Sau đó, máy chủ xem qua danh sách tham số và kiểm tra từng tên biến để xem liệu nó có khớp với một trong các mã thông báo được xác định trước hay không. Nếu tên biến khớp với mã thông báo được xác định trước, máy chủ sẽ xử lý các giá trị. Nếu máy chủ web HTTP nhận được yêu cầu HTTP POST chứa mã thông báo không có trong danh sách được xác định trước, máy chủ sẽ tạo sự kiện không đồng bộ post_token_value cho máy chủ chứa thông tin sau: tên hành động biểu mẫu, tên mã thông báo và giá trị mã thông báo. Máy chủ sau đó có thể xử lý thông tin được yêu cầu.tên mã thông báo và giá trị mã thông báo. Máy chủ sau đó có thể xử lý thông tin được yêu cầu.tên mã thông báo và giá trị mã thông báo. Máy chủ sau đó có thể xử lý thông tin được yêu cầu.
4. Triển khai Trình xử lý sự kiện
Để hỗ trợ dữ liệu động, mã thông báo do người dùng xác định được xác định cho tập dữ liệu được truy xuất:
Truy cập liên kết Wi-Fi của các thiết bị Texas cho tài liệu Giám sát năng lượng- http://www.ti.com/tool/TIDC-WIFI-METER-READING để biết giải thích chi tiết về xử lý sự kiện, kết nối phần cứng và để tải xuống các tệp phần mềm, hãy xem liên kết ở trên với tên TIDC-WIFIMETER-READING. Các tệp phần mềm được phân phối bằng cách sử dụng tệp thực thi tự giải nén, tệp này được mặc định cài đặt vào TIDCWIFI-METER-READING-SOFTWARE trên máy tính của người dùng.
- Sau khi phần cứng được kết nối, hãy tải xuống phần sụn cho phần cứng tương ứng của nó.
- Sau khi kết nối xong, bạn sẽ đến phần lập trình. Đặt mô-đun Wi-Fi sang chế độ lập trình bằng cách chuyển công tắc SOP2 DIP trên mô-đun Wi-Fi sang vị trí BẬT.
- Sau khi tải phần sụn và thiết lập nó như được mô tả trong liên kết, bạn đã sẵn sàng để kiểm tra.
Thiết lập thử nghiệm
Để kiểm tra thiết kế, hãy thiết lập phần cứng được tải với phần sụn. Sau đó đặt điện áp AC vào đầu vào AC của dải nguồn. Đèn LED trên TIDM-3OUTSMTSTRP sẽ sáng lên; đèn LED trên Wi-Fi cũng sẽ nhấp nháy. Để bắt đầu thử nghiệm, hãy sử dụng điện thoại thông minh, máy tính bảng hoặc PC có Wi-Fi. Tìm SSID "mysimplelink-XXXXXX" (trong đó "XXXXXX" là số thập lục phân có sáu chữ số) và kết nối với nó. Khởi chạy trình duyệt và nhập URL "mysimplelink.net". Trang chính sẽ được hiển thị với tên của đồng hồ ở góc trên bên trái (là "MSP430i2040 3 SOCKET POWER STRI"). Sau đó bấm vào "Reading" để xem chi tiết.
Không có nghi ngờ gì về lợi ích tiềm năng của đo sáng thông minh. Đồng hồ thông minh không thể thiếu cho tất cả các bên trên thị trường:
- cho các công ty đo lường để giảm chi phí đọc đồng hồ;
- cho những người vận hành lưới điện muốn chuẩn bị lưới điện của họ cho tương lai;
- dành cho các nhà cung cấp năng lượng muốn giới thiệu các dịch vụ mới do khách hàng tạo ra và giảm chi phí trung tâm cuộc gọi;
- để các chính phủ đạt được các mục tiêu tiết kiệm và hiệu quả năng lượng và cải thiện các quy trình tiếp thị tự do;
- để người dùng cuối nâng cao nhận thức về năng lượng và giảm sử dụng năng lượng và chi phí năng lượng.
Sự ra đời của đo sáng thông minh dường như cũng là một bước đi hợp lý trong một thế giới mà mọi thông tin liên lạc đều được số hóa và tiêu chuẩn hóa (Internet, E-mail, SMS, hộp trò chuyện, v.v.) và nơi mà chi phí của 'trí tuệ số' vẫn đang giảm nhanh chóng. Theo nhiều quan chức, tác động của đồng hồ thông minh đối với sức khỏe không nguy hiểm. Mặc dù nghiên cứu đang diễn ra vì mọi người trên khắp thế giới đang báo cáo rằng mạng không dây đang ảnh hưởng đến sức khỏe của họ.
Đồng hồ thông minh được cho là rất chính xác và việc kiểm soát hóa đơn tiền điện nhiều hơn khiến chúng ta phải có một chiếc đồng hồ đo điện.
Giới thiệu về tác giả
Priyanka Umrani làm kỹ sư thiết kế bố cục tương tự với Texas Instruments, Ấn Độ