Como Funciona um Medidor Inteligente? Conheça a Tecnologia da Medição Inteligente

Como funciona o medidor inteligente na prática? Ele amostra o fornecimento, converte essas amostras em valores digitais de energia e, em seguida, transfere esses valores para outro sistema. Todas as outras funcionalidades, desde crédito pré-pago até relatórios remotos, são construídas sobre essa cadeia.

Este artigo segue a cadeia em ordem. Você verá de onde vem a precisão, onde os dados são armazenados e onde ocorrem a maioria das falhas de campo. Para uma visão mais ampla sobre a compra, leia primeiro nossa análise de medidores inteligentes de energia.

Como Funciona um Medidor Inteligente na Etapa de Amostragem

Toda resposta sobre como funciona um medidor inteligente começa com dois sinais. Um divisor de tensão reduz a tensão de fornecimento a um nível que os componentes eletrônicos podem ler. Um resistor shunt ou um transformador de corrente faz o mesmo trabalho para a corrente.

Esses sinais permanecem analógicos, portanto o medidor precisa convertê-los. Um conversor analógico para digital captura amostras rápidas de ambos os canais. A taxa de amostragem é importante, pois uma taxa mais rápida consegue capturar uma forma de onda distorcida. Equipamentos de solda e acionamentos de velocidade variável distorcem a onda, e uma taxa de amostragem lenta então interpreta mal a energia.

O medidor também precisa isolar o lado da medição do lado da comunicação, o que protege a sua leitura e os seus funcionários. Em resumo, como funciona um medidor inteligente nesta primeira etapa? Ele transforma um fornecimento perigoso em um sinal pequeno, seguro e mensurável.

O Chip de Medição e a Classe de Precisão

Um chip dedicado de medição realiza os cálculos. Ele multiplica a tensão pela corrente para obter a potência, depois integra a potência ao longo do tempo para obter a energia. O resultado é armazenado em quilowatt-hora.

A precisão do medidor inteligente depende desse chip, da cadeia de amostragem e da calibração que se segue. Um medidor Classe 1 mantém uma faixa de erro mais estreita do que um medidor Classe 2. No local, a diferença aparece como uma pequena discrepância entre a leitura do medidor e o padrão de referência.

A calibração fecha essa lacuna. A fábrica aplica uma carga conhecida, compara a saída do medidor com uma referência e armazena uma correção na memória. Portanto, pergunte a qualquer fabricante de medidores inteligentes como a calibração é feita e como o registro é mantido.

O Microprocessador: Tarifas, Armazenamento e Controle de Carga

O microprocessador transforma as medições em valores faturáveis. Ele aplica a tabela de tarifas, que define o preço para cada intervalo ao longo do dia. Ele também grava esses valores na memória, para que uma falha de comunicação não possa apagar o seu consumo diário.

O projeto da memória merece uma atenção especial. Um medidor que armazena apenas o total acumulado perde os detalhes por trás dele. Um medidor que mantém um perfil de carga contínuo pode reconstruir uma fatura após uma interrupção. Portanto, confirme quantos dias de dados de perfil o medidor armazena.

O controle de carga fica no mesmo processador. Quando o crédito cai para um limite definido, o processador sinaliza o relé interno para abrir. A mesma rotina suporta um limite de demanda máxima, o que protege um fornecimento compartilhado. Na prática, o controle de carga transforma um dispositivo de medição em um dispositivo de gerenciamento.

Comunicação: Do Barramento RS485 à Leitura de Medidor LoRa

Os dados saem do medidor através de uma porta escolhida. Um medidor de energia RS485 usa um barramento com fio de dois condutores e um protocolo simples, como Modbus ou DL/T 645. O barramento é adequado para painéis elétricos, salas de controle e qualquer local onde o cabo já exista. É barato e fácil de encontrar falhas.

Links sem fio cobrem o restante. O WiFi é adequado para um edifício com uma rede existente forte. Um módulo celular remove completamente a rede local, o que é adequado para um armário remoto ou um poste de beira de estrada. A LoRa espalha um sinal de baixa potência por uma longa distância, para que a leitura de medidor LoRa alcance muitas unidades a partir de um único gateway instalado no telhado.

Cada link envolve uma troca. Links com fio custam cabo e mão de obra, mas não plano de dados. Links sem fio custam um plano, mas não cabo. Portanto, escolha o link com base no layout do seu local, e não na folha de especificações.

O que o Gateway e a Plataforma Adicionam

O medidor raramente se comunica sozinho com a nuvem, portanto, como funciona um medidor inteligente raramente para no medidor. Um gateway fica entre eles, lendo um grupo de medidores e encaminhando os totais para cima. O terminal de gateway de dados de energia em nossa linha lê medidores via LoRa e reporta para cima via 4G. Ele também mantém uma rotina de reenvio, para que um pacote perdido seja recuperado em vez de se perder.

A plataforma então armazena, precifica e exibe os dados. Ela mapeia cada endereço de medidor para uma conta, aplica a tarifa e gera a fatura. Ela também dispara um alarme quando um medidor para de reportar.

A integração é onde os projetos apresentam desvios. Pergunte cedo qual protocolo a plataforma espera, como os endereços são atribuídos e o que acontece quando um link falha por um dia. Isso decide se você precisa de buffer local. Uma unidade de trilho DIN, como nosso medidor de energia trifásico DIN rail 4G, carrega seu próprio link celular. Isso remove o gateway em pontos únicos.

Comissionamento e Falhas Comuns de Campo

Um medidor pode passar em todos os testes de bancada e ainda falhar no local, pois o comissionamento prova uma cadeia inteira, e não um único dispositivo.

No entanto, a maioria das falhas de campo remonta a quatro causas. Um sinal fraco, geralmente porque a porta de um armário bloqueia a antena. Um endereço errado em um barramento compartilhado, o que silencia todos os medidores nele. Um terminal de corrente solto, o que produz uma leitura instável. Um relé desgastado, que interrompe o controle de carga sem alarme.

Um bom projeto reduz todas as quatro falhas. Além disso, um registro de eventos grava cada desconexão, para que você possa rastrear a falha posteriormente. Nosso medidor de energia eletrônico trifásico de quatro fases publica uma precisão de energia ativa próxima a mais ou menos 0,2%. Isso dá ao engenheiro de comissionamento um valor para verificar.

Perguntas Frequentes

Um medidor inteligente funciona durante um apagão? Não, ele não pode medir sem o fornecimento. No entanto, um chip de relógio e uma bateria reserva mantêm a hora e os dados armazenados ativos.

Qual é a precisão de um medidor inteligente em comparação com um analógico? Um medidor eletrônico é normalmente mais estável. A precisão do medidor inteligente se enquadra em uma classe definida, enquanto um medidor analógico deriva com o tempo.

Um medidor de energia RS485 e um medidor sem fio podem compartilhar um mesmo sistema? Sim. Muitos locais usam um barramento com fio dentro de um edifício e um link sem fio entre edifícios. Um gateway conecta os dois, desde que ambos os lados compartilhem um mesmo protocolo.

O que impede um medidor pré-pago de cortar o fornecimento por engano? Um limite de aviso. O medidor alerta o residente antes que o crédito chegue a zero, e o controle de carga só abre o relé quando o crédito chega a zero. Você define esse limite na plataforma.

Considerações Finais

Como funciona um medidor inteligente de ponta a ponta? Os circuitos de amostragem leem o fornecimento, um chip de medição calcula a energia, um processador armazena e precifica isso, e um link de comunicação transmite tudo. Cada etapa adiciona uma capacidade que você pode especificar.

Portanto, especifique etapa por etapa. Defina a classe de precisão primeiro, pois ela não pode ser alterada depois. Em seguida, confirme a profundidade da memória e a capacidade do relé. Depois, escolha o link com base no layout do seu local. Por fim, teste todo o caminho, do medidor à plataforma.

Se o seu projeto também abrange edifícios de apartamentos ou fábricas, o guia de medidores inteligentes de energia cobre a sequência de compra. Envie-nos os seus requisitos e confirmaremos o modelo, o protocolo e a quantidade de gateways.