Введение 4
1. Обзор аналогов 5
1.1. Счетчики электроэнергии на розетку 5
1.2 Анализатор параметров электрической сети 8
1.3. Анализатор показателей качества электрической энергии 10
2. Разработка структурной схемы устройства 14
3. Разработка алгоритма работы модуля сбора энергетических
параметров 17
4. Разработка принципиальной схемы модуля сбора энергетических
параметров 23
4.1. Выбор и описание микроконтроллера 23
4.2. Выбор дисплея 27
4.3. Выбор WiFi модуля 27
4.4. Датчики тока и напряжения 30
4.5. Разработка блока питания 34
5. Разработка конструкции устройства 42
6. Экономическая часть 45
7. Безопасность и экологичность проекта 48
Заключение 50
Список используемой литературы 51
При планировании и учете потребляемой электроэнергии важно знать набор энергетических параметров: действующие величины сетевого напряжения, потребляемого тока, набор мгновенных значение сетевого напряжения и потребляемого тока, на основании которых вычисляются все необходимые параметры и показатели: полная мощностью и ее составляющие, коэффициент мощности, коэффициент несинусоидальности и прочее.
При этом, в настоящее время важное значение приобретает возможность архивирования этих данных и передача их в различные облачные сервисы для хранения, обработки и последующего удаленного, дистанционного использования.
Измеряемые параметры и вычисляемые на их основе могут выбираться как произвольным образом, например, измерять значения напряжения и тока и вычислять потребляемую активную, а в некоторых случаях и полную мощность. Также необходимые вычисляемые параметры могут регламентироваться нормативными документами, в частности ГОСТ Р 54149-2010.
Современная элементная база позволяет строить на основе микро-контроллеров практически любые устройства для сбора и первичной обработки различных физических величин, при этом на основе специализированных систем на кристалле (SoC - system on chip) можно строить устройства, которые не только будут выполнять измерение и первичную обработку параметров, но также и накапливать их или передавать в рамках беспроводных сетей на внешние устройства накопления, хранения и обработки.
В выполненной ВКР разрабатывается модуль на микроконтроллере, с подключенными к нему датчиком тока, датчиком напряжения и модулем Wi¬Fi, организующим взаимодействие с сетевой инфраструктурой.
Управление модулем возможно и по сети и с клавиатуры. Данные отправляются на страницу устройства, формирую аппаратными средствами модуля WiFi, также эти данные могут отображаться на экране дисплея.
В результате выполнения выпускной квалификационной работы выполнен обзор состояния вопроса по контролю энергетических параметров с помощью электронных устройств, была разработана схема электрическая принципиальная модуля сбора энергетических параметров, измеряющая мгновенные значения сетевого напряжения и мгновенные значения тока нагрузки, которая затем вычисляет значения полной и активной мощности, коэффициента мощности, действующие значения токов и напряжений, алгоритм функционирования этого устройства. В качестве элементов конструкторской работы разведена печатная плата устройства. Произведен расчет стоимости покупки материалов и комплектующих. Выполнена идентификация опасных и вредных факторов при проведении монтажных работ при пайке электронных компонентов.
