ЖКИ представляет собой многоразрядный буквенно-цифровой индикатор и предназначен для индикации режимов работы, информации о потребленной электроэнергии, отображении даты и текущего времени.

Источник питания служит для получения напряжения питания микроконтроллера и других элементов электронной схемы. Непосредственно с источником связан супервизор. Супервизор формирует сигнал сброса для микроконтроллера при включении и отключении питания, а также следит за изменениями входного напряжения.

Часы реального времени предназначены для отсчета текущего времени и даты. В некоторых электросчётчиках данные функции возлагаются на микроконтроллер, однако для уменьшения его загрузки, как правило, используют отдельную микросхему, например, DS1307N. Использование отдельной микросхемы позволяет высвободить мощности микроконтроллера и направить их на выполнение более ответственных задач.

Телеметрический выход служит для подключения к системе АСКУЭ или непосредственно к компьютеру (как правило, через преобразователь интерфейса RS485/RS232). Оптический порт, который есть не во всех электросчётчиках, позволяет снимать информацию непосредственно с электросчётчика и в некоторых случаях служит для их программирования (параметризации).

Сердцем электронного электросчётчика является микроконтроллер. Это может быть как микросхема компании Microchip (PIC-контроллер), так и производителей ATMEL или NEC.

В электронном счетчике выполнение практически всех функций возложено на микроконтроллер. Он является преобразователем АЦП (преобразует входной сигнал с трансформатора тока в цифровой вид, производит его математическую обработку и выдаёт результат на цифровой дисплей.) Микроконтроллер также принимает команды от органов управления и управляет интерфейсными выходами.

В настоящее время развитие электронных счётчиков идёт в основном в плане добавление «наворотов», различные производители добавляют всё новые функции, например, некоторые устройства могут вести контроль состояния питающей сети с передачей этой информации в диспетчерские центры и т.д.

Довольно часто в электросчётчик вводят функцию ограничения мощности. В этом случае, при превышении потребляемой мощности, электросчётчик отключает потребителя от сети. Для управления подачей напряжения, внутрь электросчётчика устанавливают контактор на соответствующий ток. Так же отключение возможно, если потребитель превысил отведённый ему лимит электроэнергии или же закончилась предоплата за электроэнергию. Кстати, некоторые электросчётчики позволяют пополнить денежный баланс прямо через встроенные в них считыватели пластиковых карт. К электросчётчикам данной группы относятся СТК-1-10 и СТК-3-10, выпускаемые в г. Одессе.

АСКУЭ

Попытки создания АСКУЭ (автоматизированной системы контроля учёта электроэнергии) связаны с появлением в относительно доступных микропроцессорных устройств, однако дороговизна последних делала системы учета доступными только крупным промышленным предприятиям. Разработку АСКУЭ вели целые НИИ.

Решение задачи предполагало:

оснащение индукционных счетчиков электрической энергии датчиками оборотов;

создание устройств, способных вести подсчет поступающих импульсов и передавать полученный результат в ЭВМ;

накопление в ЭВМ результатов подсчета и формирование отчетных документов.

Первые системы учета были крайне дорогими, ненадежными и малоинформативными комплексами, но они позволили сформировать базу для создания АСКУЭ следующих поколений.

Переломным этапом в развитии АСКУЭ стало появление персональных компьютеров и создание электронных электросчётчиков. Ещё больший импульс развитию систем автоматизированного учёта придало повсеместное внедрение сотовой связи, что позволило создать беспроводные системы, так как вопрос организации каналов связи являлся одним из основных в данном направлении.

Для организации системы АСКУЭ необходимо:

Цифровые сигналы передать в так называемые «сумматоры», снабженные памятью.

Создать систему связи (как правило, последнее время для этого используют GSM – связь), обеспечивающую дальнейшую передачу информации в местные (на предприятии) и на верхние уровни.

Организовать и оснастить центры обработки информации современными компьютерами и программным обеспечением.

Пример простейшей схемы организации АСКУЭ показан на рисунке. В ней можно выделить несколько отдельных основных уровней:

1. Уровень первый – это уровень сбора информации.

Элементами этого уровня являются электросчётчики и различные устройства, измеряющие параметры системы. В качестве таких устройств могут применяться различные датчики как имеющие выход для подключения интерфейса RS-485, так и датчики, подключенные к системе через специальные аналого-цифровые преобразователи. Необходимо обратить внимание на то, что возможно использовать не только электронные электросчётчики, но и обычные индукционные, оборудованные преобразователями количества оборотов диска в электрические импульсы.

В системах АСКУЭ для соединения датчиков с контролерами применяют интерфейс RS-485. Входное сопротивление приемника информационного сигнала по линии интерфейса RS-485 обычно составляет 12 кОм. Так как мощность передатчика ограничена, это создает ограничение и на количество приемников, подключенных к линии. Согласно спецификации интерфейса RS-485 с учетом согласующих резисторов приёмник может вести до 32 датчиков.

2. Уровень второй – это связующий уровень.

На этом уровне находятся различные контролеры необходимые для транспортировки сигнала. В схеме АСКУЭ представленной на рисунке 9 элементом второго уровня является преобразователь, преобразующий электронный сигнал с линии интерфейса RS-485 на линию интерфейса RS-232, это необходимо для считывания данных компьютером либо управляющим контролером.

В случае если требуется соединение более 32 датчиков, тогда в схеме на этом уровне появляется устройства, называемые концентраторы. На рисунке показана схема построения системы АСКУЭ для количества датчиков от 1 до 247шт

Третий уровень – это уровень сбора, анализа и хранения данных. Элементом этого уровня является компьютер, контролер или сервер. Основным требование к оборудованию этого уровня является наличие специализированного программного обеспечения для настройки элементов системы.

В настоящее время практически все электронные электросчётчики оборудованы интерфейсом для включения в систему АСКУЭ. Даже те, которые не имеют этой функции, могут оснащаться оптическим портом для локального снятия показаний непосредственно на месте установки электросчётчика путём считывания информации в персональный компьютер. Поэтому, сегодня электросчётчик является сложным электронным устройством.

Однако не стоит думать, что только электронные счётчики можно использовать для дистанционного снятия показаний (а именно эта цель является основной в системах АСКУЭ).

Счетчики, в маркировке которых есть буква «Д», например, СР3У-И670Д, имеют телеметрический выход (импульсный датчик), обеспечивающий передачу по двухпроводной линии связи информации о проходящей через счетчик активной (реактивной) энергии в систему дистанционного сбора и обработки данных. На рисунке как раз показан такой электросчётчик со снятой крышкой корпуса:

На боковой панели электросчётчика установлен импульсный датчик (2). Как работает этот датчик?

Давайте вспомним устройство индукционного счётчика. В нём есть такой элемент, как алюминиевый диск. Скорость его вращения прямо пропорциональна потребляемой нагрузкой мощности. Вот скорость вращения диска, точнее количество оборотов и является численной характеристикой, которую можно преобразовать в импульсы и передать в линию связи. Поэтому на счётчики со встроенными датчиками наносят такой параметр, как количество импульсов на 1 кВт*ч.

В качестве источника импульсов служит измерительный трансформатор, магнитный поток которого периодически пересекает металлический сектор, насаженный на ось диска. Импульсы, полученные от него, подаются на схему собственно самого датчика, а затем в линию связи. Питание датчик получает по этой же линии.

В принципе, любой индукционный счётчик можно оснастить импульсным датчиком, например, таким, как Е870.

Импульсный датчик Е870

Принцип работы датчика Е870 отличается от описанного выше. Для его функционирования на плоскую поверхность диска электросчётчика чёрной краской наносится затемнённый сектор.

Импульсный датчик – преобразователь имеет в своей конструкции фотосветодиодную головку – т.е. пару фотодиод – светодиод. Датчик устанавливается внутри счётчика так, что головка направлена в сторону диска. Излучённый светодиодом сигнал отражается от диска и принимается фотодиодом. Благодаря затемнённому сектору диска, сигнал носит прерывистый характер.

Электронная схема на логических элементах отслеживает эти прерывания, преобразовывает и выдает в линию связи последовательно импульсов. Скважность (частота следования) этих импульсов прямо пропорциональна скорости вращения диска, и, следовательно, потребляемой мощности и её можно визуально оценить по индикаторному светодиоду.

На другой стороне линии связи приёмное устройство принимает эти импульсы, подсчитывает их количество за определённый промежуток времени и выдает полученный результат на устройство отображения информации. Таким образом, происходит дистанционное считывание показаний электросчётчика. Именно так строились первые системы удалённого сбора информации.

Однако возникает закономерный вопрос – выше мы рассматривали интерфейсы RS 485 и RS 232, а здесь имеем последовательность импульсов.

Получается, всё равно индукционные счётчики мы не увяжем в рассмотренные выше современные схемы построения АСКУЭ? В принципе, сделать это можно. Преобразовать импульсную последовательность в тот же RS 232 интерфейс большого труда не составляет, данный адаптер будет представлять собой относительно простую электронную схему. Но особого смысла в этом нет. Индукционные электросчётчики постепенно уходят в прошлое, а там где и устанавливаются, используются только как локальные приборы учёта.

При проектировании современных систем АСКУЭ применяют только электронные счётчики. Они имеют неоспоримые преимущества перед индукционными именно в «информационном» плане и обладают практически неограниченными сервисными возможностями.

Источник

Дистанционный съем показаний со счетчиков

При разработке домашней автоматизации («умного дома») рано или поздно возникает задача дистанционного съема показаний с бытовых приборов учета (БПУ) электроэнергии, воды, тепла, газа. Если в БПУ нет специального интерфейса для считывания показаний, то такая задача решается с помощью дополнительного устройства, которое в своей памяти будет вести копию показаний БПУ и иметь интерфейс для считывания этих показаний. Есть много вариантов реализации такого устройства на любой вкус, но практически все они требуют наличия в БПУ электронного импульсного выхода. К сожалению, далеко не все БПУ оборудованы таким выходом. В этой статье представлен обзор одного устройства, которое может работать с любым БПУ, как с импульсным выходом, так и без.

Теоретическая сторона вопроса

Как правило, БПУ кроме цифровой индикации для визуального съема показаний человеком оборудованы теми или иными средствами для возможности автоматизированного съема показаний. К таким средствам относятся:

колесо с прорезями или чередующейся окраской («мельничка»),

меняющееся магнитное поле,

электронный имульсный выход

Сам импульс будет соответствовать определенному переходу: из разомкнутого состояния геркона в замкнутое (или наоборот), увеличению (или уменьшению) проводимости фототранзистора или выхода NAMUR, превышению определенного порога напряжением с датчика Холла и т.п. В некоторых случаях сигнал с датчика или выхода БПУ будет соответствовать уровням TTL и его можно подавать напрямую на логические входы микросхем, во всех остальных случаях уровень сигнала потребуется сравнивать с некоторыми пороговыми значениями для искуственного преобразования в логический. Последнее можно сделать либо схемотехнически (компаратор и подстроечный резистор), либо программно (результат АЦП сравнивать с цифровым пороговым значением).

Можно ли провести кабель от датчика к серверу или контроллеру умного дома и считать импульсы самим сервером? Можно, но у такого решения есть ряд недостатков:

большое число кабелей,

высокий уровень помех (падение напряжения на длинной линии, наводки),

потеря имульсов и рассинхронизация с БПУ при любом обрыве линии или отключении сервера.

Поэтому счетчик импульсов оптимально делать в виде отдельного простого устройства с собственным источником питания и располагать непосредственно возле БПУ. Источник питания (например батарейка) может играть роль как основного (единственного) источника питания, так и резервного на случай отключения внешнего питания и должен обеспечить возможность подсчета импульсов в полностью автономном режиме работы длительное время. Устройство должно быть максимально простым как схемотехнически (чем больше дискретных компонентов, тем выше энергопотребление), так и программно (чем больше задач выполняет устройство, тем выше вероятность сбоев или пропуска импульсов).

Счетчик импульсов

Имея изложенные выше теоретические сведения, можно реализовать счетчик импульсов на микроконтроллере, а можно воспользоваться уже готовым устройством. В статье будет представлен обзор устройства Счетчик импульсов с интерфейсом 1-wire, который отвечает всем вышеперечисленным требованиям.

Важной особенностью данного счетчика импульсов является встроенное преобразование аналогового сигнала на счетных входах в логический, позволяющее ему работать не только с выходами БПУ или датчиками с логическим выходом (с TTL логикой), но и с датчиками с аналоговым выходом.

Подключение к arduino

У счетчика импульсов есть множество настроек, но, к сожалению, из arduino интерактивно выполнить настройку будет крайне неудобно. Поэтому настроить счетчик лучше из Linux, а затем, если требуется работа с arduino, переподключить к arduino. Счетчик не потеряет настройки при наличии хотя бы одного любого источника питания: внешнего или батарейки.

Подключение к Linux

В статье Как перестать бояться и полюбить 1-wire подробно описано подключение 1-wire устройств к Linux с помощью трех видов адаптеров: gpio, пассивного и аппаратного. Счетчик импульсов работает со всеми типами адаптеров, но он поддерживает только стандартное для 1-wire напряжение 5В. Поэтому при использовании w1-gpio в Raspberry Pi (у которой на пинах 3.3В) потребуется схема с преобразователем логических уровней:

Убедиться, что связка owserver + адаптер + счетчик работает корректно, можно командой для получения списка всех 1-wire устройств на шине:

Адреса счетчиков будут начинаться на 1d. Получить значения счетных регистров определенного счетчика можно командой:

# owget /uncached/1d.0410a5d4e800/counter.ALL ;echo

Конфигурирование счетчика

На скриншоте представлена конфигурация, которую имеет счетчик после сброса к заводским настройкам, сброс выполняется полным обесточиванием.

Строка Page0 показывает содержимое нулевой страницы памяти счетчика, в этих байтах закодирована конфигурация счетчика и значения счетных регистров. Точно такую же строку можно получить командой:

А отредактировав конфигурацию, можно записать ее обратно в память счетчика:

Параметры конфигурации счетчика

Параметр pullup указывает, следует ли подключать внутренний резистор подтяжки между счетным входом и питанием. Правило такое: если датчик сам создает на своем выходе уровень напряжения, то pullup не нужен, а если датчик только изменяет свою проводимость, то pullup нужен. Опция pullup это не то же самое, если бы подключить внешний резистор подтяжки, разница в том, что внутренний резистор подключается только кратковременно перед опросом счетного входа.

Пареметр pullup/poweron pulse duration (задержка перед замером) задает промежуток времени между моментом включения питания датчиков (если используется режим импульсного питания) и подключения резисторов подтяжки (если разрешены) и моментом опроса счетных входов. Эта задержка необходима датчику для включения, завершения переходных процессов и выхода на стабильный режим работы. Очевидно, что данный параметр непосредственно влияет на среднее энергопотребление, поэтому установить нужно минимальное приемлемое значение. Выбрать можно из вариантов: 25мкс, 50мкс, 125мкс и 425мкс.

Параметр sampling period (периодичность замеров) определяет, какой минимальной продолжительности сигнал высокого либо низкого уровня будет гарантированно замечен счетчиком. Например, продолжительность вспышки светодиода (соответствует низкому уровню сигнала с фототранзистора) составляет 100мс, но вспышки могут следовать редко, а могут и так часто, что интервал между вспышками (соответствует высокому уровню сигнала) будет 50мс. Поэтому периодичность замеров необходимо устанавливать меньше, чем минимальное из значений. Параметр также влияет на энергопотребление. На выбор доступно: 19мс, 38мс, 75мс, 150мс.

К сожалению, два последних параметра нельзя установить раздельно для каждого из двух каналов. Например, может возникнуть ситуация, когда один датчик потребляет очень большой ток, ему подошло бы минимальное значение параметра задержка перед замером и тогда потребление было бы на приемлемом уровне, но второму датчику (совсем другого типа) требуется максимальное значение задержки, тогда придется установить именно это значение, что приведет к повышенному энергопотреблению за счет первого датчика. Хоть ситуация и редкая, т.к. датчики для рядом расположенных БПУ обычно однотипные, но в случае ее возникновения может быть лучше использовать два счетчика импульсов.

Режим измерений

В счетчике импульсов эта задача решена следующим образом. Есть «режим измерений», в котором непрерывно накапливается статистика минимального и максимального значения (диапазон) уровня сигнала после АЦП. Статистику можно читать со счетчика, а также в любой момент ее можно обнулить, счетчик тут же продолжит накапливать ее снова.

В накоплении статистики участвуют не все значения уровня, а только те, которые получены при соблюдении определенных условий. Вот эти условия:

уровень сигнала получен с канала A (или B),

после преобразования сигнала в логический он был low (или high),

во время чтения уровня счетчик питался от 1-wire (или от батарейки).

Все три условия должны соблюдаться одновременно.

Кроме этого счетчик еще и сосчитает, сколько значений прошло через фильтр и попало в статистику. Разделив это количество на количество импульсов, которые счетчик насчитал за тот же промежуток времени, можно узнать среднюю продолжительность одной вспышки.

Примеры подключения датчиков

Ниже будут рассмотрены схемы подключения и соответствующая конфигурация счетчика для популярных датчиков и выходов БПУ. Чтобы не описывать всю конфигурацию, будут описаны только отличия, которые нужно внести относительно заводской настройки (для сброса счетчика к заводской настройке его необходимо полностью обесточить).

Для каждого примера будут сделаны измерения тока потребления от батарейки (с отключенным интерфейсом 1-wire) с настроенным одним датчиком и двумя одинаковыми датчиками. Параметр задержка перед замером будет использован минимальный, при котором датчик уверенно работает. Т.к. параметр периодичность замеров зависит не от типа датчика, а от БПУ, то измерения будут сделаны для самого минимального и самого максимального значения этого параметра.

Измерения будут проводиться обычным мультиметром. Хоть это и не правильный способ измерения микротоков и, тем более, импульсных, но в данном случае не важна точноcть, а нужен только порядок величины.

Правильно было бы питать счетчик от заряженного ионистора, затем измерять, на сколько упало напряжение на ионисторе, отсюда вычислять, какой заряд прошел через счетчик, а заряд деленный на время даст ток.

На фото показан способ подключения и пример потребления счетчика импульсов с заводскими настройками без подключенных датчиков. Напряжение на батарейке, которая участвует в тестировании, равно 3.2В (не первой свежести).

Как рассчитать время работы от батарейки? Решаем задачу: емкость CR2032 около 210мАч, ток потребления устройства 3мкА, отсюда теоретическое время работы устройства: 210/0.003 = 70000ч, 70000/24/365.25 = 8лет. При увеличении потребления время уменьшится пропорционально, например, при 6мкА составит 4года.

Если счетчик подключить к интерфейсу 1-wire, то ток потребления от батарейки стает нулевым, т.е. счетчик при наличии внешнего питания, хоть VCC, хоть «паразитного», вообще не расходует заряд батарейки.

Естественно, приведенные далее примеры не означают, что можно подключать только два однотипных датчика, датчики могут быть и разного типа.

Пример 1: геркон

К этому типу также относятся выходы БПУ сухой контакт, открытый коллектор, оптрон, кнопка и все, что меняет свое сопротивление от почти бесконечного до почти нуля. После сброса счетчика к заводским настройкам, оба счетных входа настроены на работу именно с этим типом выхода/датчика. Для данного выхода/датчика подходит заводская настройка параметра задержка перед замером, равная 25мкс.

Измеренный ток потребления составляет от 3мкА при периодичности замеров 150мс (заводская установка) до 6мкА при 19мс, и не зависит от количества подключенных датчиков этого типа.

Пример 2: NAMUR

Если посмотреть эквивалентную схему выхода NAMUR, то видно, что сопротивление этого двухполюсника может иметь два конечных ненулевых значения (например 1кОм и 11кОм), а нулевое и бесконечное служат для выявления КЗ или обрыва линии. Для работы с этим выходом счетный вход необходимо перевести в аналоговый режим. Подходящими значениями конфигурации для этого будут: threshold falling = 20, threshold rising = 30, это единственное изменение относительно заводских настроек, которое необходимо внести для счетного входа, к которому подключен NAMUR.

Откуда взялись значения 20 и 30? Согласно описанию выхода NAMUR при подаче на него напряжения 8.2В потечет ток, если ток выше 2.1мА, то это одно состояние, если ниже, то другое. Таким образом пороговое сопротивление 8.2/2.1 = 3.9кОм. Сопротивление внутреннего резистора подтяжки счетчика импульсов около 35кОм, на образованном делителе напряжения АЦП выдаст результат 3.9/(35+3.9)*256 = 25.7, осталось прибавить небольшой гистерезис.

В счетчике импульсов не предусмотрено распознавание КЗ или обрыва линии, о которых может сообщать NAMUR, но для короткой линии это не актуально.

Измеренный ток потребления составляет от 4мкА при периодичности замеров 150мс до 9мкА при 19мс, и не зависит от количества подключенных датчиков этого типа.

Пример 3: фототранзистор

К этому типу в некоторых случаях необходимо также отнести выходы БПУ открытый коллектор и оптрон. Разница с первым примером в том, что сопротивление может меняется не от почти бесконечности и не до почти нуля, поэтому не получится использовать логический режим счетного входа. Параметры threshold для аналогового режима нужно подбирать для каждого конкретного случая. Причем их нужно подобрать так, чтобы threshold одинаково четко разделяли сигнал при работе счетчика и от внешнего питания, и от батарейки, это связано с нелинейность ВАХ данного выхода/датчика.

Для понимания принципа подбора параметров threshold будет рассмотрен случай вспыхивающего светодиода, когда есть длительные промежутки без вспышек и короткие вспышки:

нажать Reset и определить диапазон значений, соответствующих «темноте», когда светодиод на БПУ не мигал ни разу (для этого после Reset подождать и нажать Reload ). Например, диапазон оказался таким: 80..120. Выполнить п.2 несколько раз для исключения ошибок;

выставить threshold falling = 75, threshold rising = 76, т.е. чуть меньше минимального значения из п.2, и режим измерений X low @ Ext pwr ;

нажать Reset и определить диапазон значений, соответствующих горящему светодиоду, для этого дождаться нескольких вспышек (и нажать Reload ). Например, диапазон оказался таким: 7..15. Также выполнить п.4 несколько раз;

выставить threshold falling = 0, threshold rising = 1 и режим измерений X high @ Bat pwr ;

выставить threshold falling = 60, threshold rising = 61, т.е. чуть меньше минимального значения из п.6 и режим измерений X low @ Bat pwr ;

Объединить диапазоны п.2 и п.6, будет 65..120 и диапазоны п.4 и п.8, будет 7..21. Искомые рабочие значения threshold будут в промежутке, можно установить, например, threshold falling = 30, threshold rising = 40, после этого отключить режим измерений и установить начальные значения счетчиков.

Значение параметра задержка перед замером осталось минимальным 25мкс, но если у выхода/датчика окажется очень большая емкость, то в режиме темноты могут не успевать закончится переходные процессы и разрыв между диапазонами будет очень мал, чтобы уверенно разделять сигнал на два состояния, в этом случае может потребоваться увеличить задержку перед замером и повторить весь алгоритм.

При работе с фототранзистором очень важно защитить его от проникновения постороннего света, например, солнечных лучей, фонарика и т.п.

Пример 4: инфракрасный отражатель TCRT5000

Принцип работы отражателя состоит в изменении проводимости фототранзистора от воздействия отраженного или рассеянного света предметом, помещенным перед ним. Отражатель реагирует как на появление предмета, например, стрелки, так и на изменение цвета фона перед ним и может работать через стекло.

Для понимания принципа подбора параметров threshold будет рассмотрен случай, когда фон перед датчиком меняется не скачкообразно, а плавно и есть возможность установить перед датчиком нужный варианта фона, например, открыв кран с водой, подождав поворота колеса с фоном в БПУ на нужный угол и закрыв кран:

нажать Reset и определить (подождав и нажав Reload ) диапазон значений, соответствующих максимально темному фону (на самом деле это будет не точный максимум, но для нахождения threshold это не принципиально). Например, диапазон оказался таким: 62..76. Выполнить п.3 несколько раз для исключения ошибок;

нажать Reset и определить диапазон значений, соответствующих максимально светлому фону. Например, диапазон оказался таким: 8..11. Выполнить п.6 несколько раз для исключения ошибок;

Объединить диапазоны п.3 и п.4, будет 62..91 и диапазоны п.6 и п.7, будет 8..25. Искомые рабочие значения threshold будут в промежутке, можно установить, например, threshold falling = 30, threshold rising = 40, после этого отключить режим измерений и установить начальные значения счетчиков.

То, что при одном и при двух датчиках потребление примерно одинаковое, говорит о том, что ток светодиодов ограничивается максимальным током выхода питания счетчика, этот максимальный ток идет либо через один светодиод, либо распределяется поровну через два. Светодиоды не сгорают потому, что ток импульсный, по даташиту данный светодиод может выдержать ток до 3А при импульсах 10мкс. Ток правильно было бы ограничить, например, до около 10мА, это снизит энергопотребление и немного ухудшит чувствительность датчика. При напряжении питания около 3В и падении напряжения на светодиоде 1.25В, сопротивление токоограничивающего резистора должно быть порядка (3-1.25)/0.01 = 185 Ом.

Были протестированы резисторы 150 Ом и 270 Ом, с первым ток потребления составил от 5..11мкА / 6..15мкА (один и два датчика) при 150мс до 45..46мкА / 66..67мкА (один и два датчика) при 19мс, со вторым соответственно: от 4..7мкА / 5..10мкА до 26..27мкА / 40..41мкА. В обоих случаях можно было подобрать значения threshold для уверенного распознавания белого фона на расстоянии 1см, даже несмотря на то, что при сопротивлении 270 Ом диапазоны сигнала при работе от внешнего питания и от батарейки уже сильно отдалились друг от друга. Последнее говорит о том, что свет от светодиода уже очень сильно терял яркость при батарейном питании.

Таким образом можно рекомендовать подключение токоограничивающего резистора 150..200 Ом в цепи каждого светодиода, это без ущерба работоспособности снизит ток потребления.

Кроме TCRT5000 существуют и другие отражатели, например: KTIR0811S, QRD1114, которые устроены аналогично, имеют схожие электрические характеристики и отличаются только корпусом. Поэтому их также можно применять со счетчиком импульсов.

Пример 5: датчик Холла SS49E

Т.к. выход аналоговый, то потребуется подобрать и установить значения threshold. В случае, когда на датчик воздействует движущийся постоянный магнит, например, прикрепленный к колесу внутри БПУ, уровень сигнала с датчика будет меняться не скачкообразно, а плавно. Если есть возможность заставить колесо медленно вращаться и есть возможность остановить его в нужный момент, например, включая и выключая подачу газа, то для нахождения threshold нужно воспользоваться алгоритмом из примера для инфракрасного отражателя, принцип будет один и тот же.

Таким образом, threshold нужно подбирать между 97 и 113 или между 131 и 142 в том случае, если к датчику периодически приближается только один из полюсов, например, можно установить threshold falling = 102, threshold rising = 108 или threshold falling = 135, threshold rising = 138. Если же магнит поочередно поворачивается к датчику то одним, то другим полюсом, то можно установить threshold falling = 115, threshold rising = 130. Для последнего случая сигнал будет уверенно разделяться на два состояния, но для однополюсного варианта диапазон уже будет очень узким. Если для реального БПУ возникла такая ситуация, то лучше рассмотреть другой датчик Холла, расчитанный на меньшие магнитные поля.

Выводы

Применение счетчика не ограничивается только дистанционным съемом показаний с БПУ, его можно применить везде, где есть что посчитать, например, в метеостанции измерять скорость ветра или количество осадков, в СКУД количество проходов через турникет и т.п.

Источник