Попался мне в руки старый однофазный счетчик электроэнергии СОЭ-5 60-Т-012. Поскольку он все равно был неисправен (измерения "встали" на месте) и заменен на новый, решила разобрать и посмотреть, что у него внутри.
Корпус добротный, собрано все на винтах и стойках. За 19 лет эксплуатации ни пылинки внутрь не попало.
Защиты от вскрытия (или как говорят буржуи, анти-тампера), кроме пломб на винтах корпуса, не обнаружила. Современные же могут и электронно "настучать", что их кто-то вскрывал.
Кроме клемм для электросети есть трехпроводный выход RS-232 с гальванической развязкой. По нему передаются данные об измеренной энергии, и, вероятно, программируются тарифы и дата-время.
От нечего делать отрисовала по плате принципиальную схему, строение вполне обыкновенное для такого класса приборов:
Мозгом служит микроконтроллер PIC16F684, в его же EEPROM сохраняются показания счетчика.
К нему подключается измеритель мощности, контроллер дисплея, часы реального времени, светодиод и пара разъемов.
Разъем со штырьками (X2), судя по всему, может использоваться для тестирования или программирования счетчика.
"Разъем" из отверстий (X3) очевидно использовался для прошивки микроконтроллера на производстве.
Для общения по RS-232 используется клемма с тремя выводами (X1), для гальванической развязки используются оптопары NEC PS2501-1.
Для измерения электрической мощности и энергии используется специализированная микросхема SA4104BSA. Она включает в себя два АЦП для измерения тока и напряжения, сигнальный процессор для расчета фазы, активной мощности и преобразования ее среднего значения в импульсные сигналы. Также в микросхеме есть внутренний тактовый генератор, так что внешний не требуется.
Ток измеряется с помощью измерительного трансформатора, а напряжение - почти напрямую с сети, через резистивный делитель напряжения.
Схема включения полностью соответствует даташиту, резисторы с конденсаторами составляют антиалайзинговые фильтры с частотой среза 10...20 кГц. Помогают от эффекта наложения спектров, если кто не знал.
К микроконтроллеру подключается выход LED, в который импульсами выводятся данные о средней активной мощности.
Для питания микросхеме требуется двуполярный блок питания -2,5 В / +2,5 В.
Блок питания у счетчика бестрансформаторный, с гасящим конденсатором и резистором.
Напряжение ограничивается с помощью встречно включенных стабилитронов (судя по стеклянному корпусу и желтой полоске, это серия BZV55, но напряжения стабилизации выяснить не удалось).
Далее переменное напряжение выпрямляется транзисторной сборкой и сглаживается конденсаторами.
В качестве стабилизаторов используются TL431 с напряжением стабилизации 2,495 В. Подробнее про данные устройства можете прочитать в моей статье:
Остальные части счетчика требуют питания 5 В, поэтому их "нулем" становится VSS блока питания. Так напряжения двух стабилизаторов складываются, и между новым "нулем" и VDD будет как раз напряжение 5 В.
Для отображения показаний используется жидкокристаллический семисегментный индикатор с 8 знаками и точками. Индикатор по виду похож на LCN0108ATGH или YDDC3240ABTRP, но точно выяснить не удалось.
Для управления им используется микросхема HT1621B. Может управлять ЖК-индикаторами с 128 элементами (32*4), имеет встроенный тактовый генератор и управляется через последовательный интерфейс.
Для отсчета даты и времени используется микросхема часов реального времени M41T56 с собственной батарейкой для сохранения данных при отключении электричества. Подключается к МК по двухпроводному интерфейсу I2C.
К выходу FT (Frequency test) с открытым стоком подключен подтягивающий резистор.
Про часы реального времени у меня есть небольшая серия статей:
В общем, схема оказалась вполне ожидаемой, не знаю даже, зачем разбирала и перерисовывала... Люблю рисовать принципиальные схемы.
В более современных счетчиках будет еще и оптический ИК-интерфейс для общения, как на картинке ниже, и модуль с SIM-картой для автоматической передачи показаний. Как новый счетчик сломается, разберу и посмотрю :)
Статьи на близкие темы...
Если вам понравилось мое творчество, можете поддержать монеткой. Ну, или лайком с комментарием.