Osvetlenie verejných, kancelárskych a komerčných priestorov

PALCO IT, s.r.o. - Osvetľovacia technológia LED vytvorená na Slovensku s kvalitou zodpovedajúcou európskemu štandardu.

PALCO IT, s.r.o. | Priemyselné technológie | Príspevky | Meracie rozhranie pre meranie striedavých veličín mikroprocesorom

Meracie rozhranie pre meranie striedavých veličín mikroprocesorom

Pre meranie spotreby elektrickej energie je efektívne merať elektrický činný príkon elektronickým wattmetrom [Pa]. Činný príkon integrujeme skladáme, akumulujeme, sčítavame a zapamätáme s časom a zapamätáme. Tým máme zmeranú elektrickú prácu – spotreba elektrickej energie [E(t)]. Okamžitý činný príkon je súčin napätia a prúdu v časovom okamžiku [Pa=U(t)*I(t)]. Veličiny napätie a prúd sú striedavé. Na ich meranie použijeme meraciu metódu True RMS [Root Mean Square]. Napäťové a prúdové vzorky meriame v rovnakom okamžiku v rýchlom slede za sebou cca 1200 vzoriek napätia a prúdu za sekundu.

Nameranú vzorku umocníme a akumulujeme sčítavame všetky následne mocniny vzoriek:
  • Accumulator.U = Accumulator.U + (Temp.U * Temp.U);
  • Accumulator.I = Accumulator.I + (Temp.I * Temp.I);
Súčasne vynásobíme vzorku napätia a prúdu, čím dostaneme okamžitý činný príkon. Súčin akumulujeme: Accumulator.P = Accumulator.P + (Temp.U * Temp.I);

Periodický 1x za sekúndu akumulátor normalizujeme podelíme počtom vzoriek: Normalizovaný akumulátor príkonu je hodnota činného príkonu.
  • Temp_U = Accumulator.U / NORM;
  • Temp_I = Accumulator.I / NORM;
  • P(active) = Accumulator.U / NORM;
Normalizované hodnoty akumulátorov napätia a prúdu odmocníme. Tým dostaneme strednú hodnotu [RMS] striedavej veličiny napätia alebo prúdu:
  • U_RMS = sqrt (Temp_U);
  • I_RMS = sqrt (Temp_I);
Nakoniec namerané hodnoty skalibrujeme, vynásobíme koeficientom, ktorý spresní hodnotu s referenčným normálom:
  • U_RMS = U_RMS * Kalibracia_U;
  • I_RMS = I_RMS * Kalibracia_I;
  • P(active) = P(active) * Kalibracia_U;
  • P(active) = P(active) * Kalibracia_I;
Akumuláciou činného príkonu vyhodnocujeme elektrickú prácu normalizovanú na jednotku [kWh]: E(a) = E(a) + (P(active) / (1000 * 3600));

Napťové meracie rozhranie:
PALCO IT, s.r.o. | Priemyselné technológie | Príspevky | Meracie rozhranie pre meranie striedavých veličín mikroprocesorom | Napätové meracie rozhranie

Prúdové meracie rozhranie:
PALCO IT, s.r.o. | Priemyselné technológie | Príspevky | Meracie rozhranie pre meranie striedavých veličín mikroprocesorom | Prúdové meracie rozhranie

Aktualizovanú hodnotu elektrickej práce registrujeme v nonvolatilnej stabilne) pamäti. Priama hodnota spotreby elektrickej energie v kWh: Pre meranie striedavých veličín použijeme meracie rozhrania FrontEnd. Výstupy pripojíme na analógovo-digitálne [ADC] prevodníky mikroprocesora. Keďže analógovo-digitálne prevodníky sú unipolárne (napätie 0V až 5V), meraný striedavý signál oddelíme kondenzátorom C1 (C10) a vytvoríme umelú jednosmernú úroveň (DC Ofset) cca 2,5V (R2, R6).
  • Z hodnôt napätia (U_RMS) a prúdu (I_RMS) si vypočítame vektorovo celkový zdanlivý - Apparent príkon;
  • P(apparent) = U_RMS * I_RMS;
  • Hodnotu Power Factor: [PF] = P(active) / P(apparent);
  • Jalový (Reactive) príkon;
  • P(reactive) = sqrt ((P(apparent) * P(apparent)) - (P(active) * P(active)));
Jednosmernú zložku následne odstránime pomocou SW. Použijeme SW metódu IIR (Infinity Impulse Response) – butterworth filter, horná priepusť. Transferová funkcia: y[n] = 0.996*y[n-1] + 0.996*x[n] - 0.996*x[n-1]

Výpočet interpretovaný v jazyku C: Premenné sú deklarované výpočtovým typom „Integer“, teda celé čísla. Výpočet súčinu desatinného čísla 0,996 je prevedený operáciami súčinu Integer * 255 anásledne podielom / 256 (8, 8-násobna bitová rotácia doprava).
  • Sample[Index]. PreviousFiltered = Sample[Index].Filtered;
  • TempL = 255 * (long)Sample[Index].Filtered;
  • TempL = TempL8;
  • TempI = Sample[Index].Fresh - Sample[Index].Previous;
  • TempL = TempL + 255 * (long)TempI;
  • Sample[Index].Filtered = TempL;