Знакомые всем нам счетчик учета энергопотребления — это устройства, преобразующее аналоговый сигнал в частоту импульсов, с последующей конвертацией в пересчет для определения количества реально потребляемой электрической энергии.

Эти устройства можно разделить по назначению, по типу измеряемых величин, способу подключения или типу конструкции.

По измеряемым величинам электросчетчики бывают однофазными (измерение переменного тока 220В, 50Гц) и трехфазными (380В, 50Гц). Но все современные электронные трехфазные счетчики поддерживают и однофазный учет.

Если говорить о подключении, то их можно разделить на приборы прямого включения в силовую цепь и приборы трансформаторного включения, для подключения которых необходимы специальные трансформаторы.

А по типу конструкции счетчики бывают:

• Индукционными (дисковыми, электромеханическими), где магнитное поле неподвижных токопроводящих катушек влияет на подвижный элемент (диск). Количество потребленной электроэнергии, в этом случае, прямо пропорционально числу оборотов диска. Подобные счётчики электроэнергии были широко распространены в прошлом, а сегодня их место занимают электронные приборы учета.
• Электронными (статическими), где переменный ток и напряжение воздействуют на твердотельные (электронные) элементы для создания на выходе импульсов, число которых пропорционально измеряемой активной энергии. В этом случае измерения активной энергии основаны на преобразовании аналоговых входных сигналов тока и напряжения в счетный импульс.
• Гибридными, где есть цифровой интерфейс, измерительная часть индукционного или электронного типа, механическое вычислительное устройство. Подобный вариант приборов учета сегодня можно встретить нечасто.

Современный счетчик состоит из:

• трансформатора тока,
• жидкокристаллического индикатора отображения измеренных величин,
• источника питания схемы,
• микроконтроллера,
• часов реального времени,
• телеметрического выхода,
• супервайзера,
• управляющих органов;
• оптического порта.

Микроконтроллер, хоть и является небольшим по габаритам девайсом, но является ключевым компонентом подобных устройств.

Обладая возможностью преобразования АЦП, микроконтроллер преобразует сигнал с трансформатора тока в цифровой формат, обрабатывает его и выводит результат на дисплей. Помимо этого, микроконтроллер управляет работой интерфейсов и принимает команды от элементов управления. Все возможности микроконтроллера зависят от заложенного в нем ПО и ТЗ.

Согласно действующему российскому законодательству, в настоящее время все электросчетчики в стране, применяемые для коммерческого учета электроэнергии, должны обладать минимальным набором функций интеллектуальных систем учета. Но в отличие от рынков вычислительной техники или телекоммуникационного оборудования, где требуются сложные процессоры, изготовить которые на данный момент можно только на передовых зарубежных фабриках, в области электросчетчиков применяются относительно простые контроллеры и другие интегральные схемы с технологиями, давно освоенными отечественными дизайн-центрами. Компонентная база такого уровня в России уже разработана и выпускается, несколько предприятий в нашей стране готовы предложить свои решения.

К примеру, воронежский НИИ электронной техники выпускает новый ультранизкопотребляющий микроконтроллер К1921ВГ015, который разрабатывается в рамках нового комплексного проекта «Разработка и освоение в серийном производстве серии 32-разрядных микроконтроллеров» с использованием программы субсидирования в соответствии с постановлением Правительства РФ от 24 июля 2021 года № 1252.МК К1921ВГ015 представляет собой построенный на базе ядра архитектуры RISC-V 32-разрядный микроконтроллер с внутренней энергонезависимой памятью, многоканальным АЦП, криптографическим сопроцессором, последовательными интерфейсами, системой защиты от несанкционированного доступа и низким током потребления в активном режиме и максимальной частотой работы до 60 МГц.

Сфера применения этой новинки достаточно широка и включает в себя средства измерений, бытовые счетчики газа и электроэнергии, автоматизацию производства, медицину. Микросхема может быть использована для промышленных и потребительских приложений, включая системы дистанционного мониторинга, контрольно-измерительные приборы, системы автоматизации производственных процессов, автомобильную электронику, и даже устройств с батарейным питанием.

Изделие оcнащено: блоками АЦП сигма-дельта, АЦП последовательного приближения с интерфейсом к контроллеру прямого доступа к памяти, модулем захвата/сравнения, блоками кодирования информации, блок RTC, двумя блоками ОЗУ на 256кБ и 64кБ, блоком контроля вскрытия и др.

Система тактирования изделия позволяет использовать различные источники тактового сигнала, что позволяет расширить набор применений и решаемых задач пользователя. Существует возможность гибкой настройки тактовых сигналов для блоков периферии.

К тому же, для снижения энергопотребления предусмотрена возможность отключения тактовых сигналов отдельных блоков периферии в случае, если они не используются пользователем.

Эта разработка уже закладывается в проекты счетчиков газа и электроэнергии.