PRÍSPEVKY

riadenie osvetlenia, kvalita svetla, účinnosť zdrojov
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));

Napäťové meracie rozhranie:
Napäťové meracie rozhranie

Prúdové meracie rozhranie:
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;

Napozerateľnejšie