کنتور هوشمند چیست؟

یک کنتور الکترومکانیکی معمولی(رایج) دارای یک دیسک آلومینیومی چرخان و یک نمایشگر شمارنده مکانیکی است که تعداد دور دیسک را میشمارد. دیسک بین دو سیم پیچ قرار دارد که یکی توسط ولتاژ و دیگری توسط جریان بار تغذیه می شود. سیم پیچ جریان، میدان مغناطیسی φI و سیم پیچ ولتاژ، میدان مغناطیسی φV را تولید می کنند. نیرویی که بر دیسک اعمال می شود به علت اثر متقابل جریان گردابی ایجادشده توسط φI ومیدان مغناطیسیφV و همچنین جریان گردابی ایجادشده توسط φV و میدان مغناطیسیφI یک گشتاور تولید می کند. گشتاور تولیدی متناسب با جریان و ولتاژ لحظه ای ودر نتیجه متناسب با توان می باشد. 

جایگزین کردن کنتور قدیمی (الکترومکانیکی) با کنتور دیجیتال یا هوشمند (الکترونیکی) مزایای بسیاری دربر دارد. کنتورهای الکترونیکی نه تنها می توانند توان لحظه ای و انرژی مصرف شده در طول زمان را محاسبه کنند بلکه پارامترهای دیگری نظیر ضریب توان، توان راکتیو، ولتاژ و فرکانس را نیز با دقت بالا اندازه گیری می کنند. اطلاعات می توانند اندازه گیری و در فواصل زمانی خاصی ذخیره شوند. علاوه بر این کنتورهای الکترونیکی به مغناطیس های خارجی یا به جهت گیری خود کنتورحساس نیستند بنابراین مطمئن تر و تداخل ناپذیرترند.

کنتورهای قدیمی یک نمایشگر میزان انرژی مصرفی داشتند که فقط برای ثبت قبض به شکل دستی استفاده می شدند. اخیرا کنتورهای الکترونیکی با دوراه ارتباطی(دوطرفه) ساخته شده اند. شکل 5.3 بلوک دیاگرام عملکرد کلی یک کنتورهوشمند را نشان می دهد. ساختمان یک کنتور هوشمند به 5 بخش تقسیم شده است: دریافت(ردیابی) سیگنال، اصلاح( آماده سازی) سیگنال، تبدیل آنالوگ به دیجیتال(ADC)، محاسبه و مخابره.

دریافت سیگنال

عملکرد اصلی یک کنتور هوشمند(کنتور دیجیتال) به دست آوردن پارامترهای سیستم بطور دقیق و پیوسته برای عملیات بعدی یعنی محاسبه و مخابره است. پارامترهای الکتریکی اصلی موردنیاز، دامنه و فرکانس ولتاژ و دامنه و اختلاف فاز(نسبت به ولتاژ) جریان هستند. بقیه پارامترها نظیر ضریب توان، توان اکتیو و راکتیو و اعوجاج هارمونیکی کل با استفاده از این مقادیر اصلی محاسبه می شوند.

سنسورهای جریان و ولتاژ، جریان داخل بار(مصرفی) و ولتاژ منبع را اندازه گیری می کنند. در کنتورهای ارزان قیمت، مدارهای اندازه گیری مستقیما به خطوط قدرت متصلند که معمولا از یک مقاومت شنت حسگر جریان درکانال ورودی جریان و تقسیم کننده ولتاژ مقاومتی در کانال ورودی ولتاژ استفاده می شود.

شنت حسگر جریان یک مقاومت ساده با پایداری بالا (معمولا مقاومت های بین Ωµ100 و Ωµ500 ) است که ولتاژ دو سرش متناسب با جریان عبوری از آن است. میزان جریان عبوری از این مقاومت های شنت توسط خود گرمایشی آن ها محدود می شود بنابراین فقط در کنتورهای خانگی استفاده می شوند( جریان های کمتر از 100آمپر). برای تطبیق ولتاژ مقاومت حسگر جریان (که بسیار اندک است) با مبدل آنالوگ به دیجیتال(ADC)، قبل از مبدل، در مرحله آماده سازی سازی سیگنال، از یک تقویت کننده بهره ی برنامه پذیر(PGA) استفاده می شود( معمولا از طریق یک چیپ به مبدل وصل می شود).