Os medidores de energia elétrica de estado sólido medem e exibem o consumo de energia em ambientes residenciais, industriais e comerciais, bem como em subestações da rede elétrica. Eles estão evoluindo rapidamente e diferentes soluções e arquiteturas são necessárias para atender aos diferentes requisitos dos serviços públicos regionais.

  • Um medidor eletrônico básico é uma substituição direta para o medidor eletromecânico tradicional. Esses dispositivos ainda precisam ser lidos manualmente e geralmente são baseados em microcontroladores básicos com acionadores de LCD e baixo consumo de energia. Eles também usam dispositivos AFE (front-end analógico) para metrologia, compatíveis com especificações ANSI e IEC aplicáveis.
  • Medidores inteligentes fazem parte de uma infraestrutura de medição avançada (AMI) também conhecida como Rede Inteligente (Smart Grid). Eles permitem comunicações duplex com a concessionária usando tecnologias como portadoras por redes elétricas, redes wireless fixas e em malhas, bem como comunicações com dispositivos para rede de área local (LAN) como termostatos, equipamentos e PHEV (veículos híbridos conectados). Eles também são componentes essenciais na ativação de serviços de medição em mercados públicos sem regulamentação. Esses medidores precisam suportar métodos alternativos de geração como energia eólica e solar.

Na medida em que a implementação e a arquitetura se tornam mais sofisticadas, os medidores de energia elétrica demandam uma potência de processamento adicional e memórias Flash maiores para as pilhas de software. Eles também precisam suportar normas de comunicação como PRIME, G3, IEEE 1901.2, IEEE 802.15.4g e IEEE 802.15.4.

Características e benefícios

  • As soluções da plataforma incluem dispositivos AFE para metrologia monofásica e polifásica e SoC (System on a Chip, sistema em um chip) que atende aos requisitos globais com precisão até classe 0,2
  • Os SoCs fornecem a opção de incluir OFDM PLC e/ou metrologia
  • A arquitetura baseada em Dual ARM® Cortex® M4 suporta aplicações independentes, metrologia e comunicações
  • A biblioteca de metrologia da Atmel é flexível para se adaptar aos requisitos globais
  • Até 7 Sigma-Delta ADCs (Conversores analógico para digital) com resolução de 20 bits e intervalo dinâmico de 102dB
  • Intervalo dinâmico de até 6000:1 (dispositivos AFE)
  • Suportam Shunt, transformadores de corrente e sensores Rogowsky
  • Canal de corrente dedicado para medição de corrente de neutro usado para detecção de abertura (adulteração)
  • Flash integrada de até 2MB
  • Até 256kbytes de SRAM integrada (independente da metrologia)
  • Host dos periféricos integrados incluindo RTC, LCD, USART e SPI de baixa potência
  • Criptografia AES, CPKCC, ICM (SHA) com TRNG (gerador verdadeiro de números aleatórios)
PLC Diagram

Em um projeto de medidor de energia elétrica típico, a medição do consumo de energia ativa (kWh) ou reativa (kVArh) é realizada por Sigma-Delta ADCs de alta resolução com uma referência de tensão de precisão e algoritmos de metrologia avançados executados em DSP dedicado ou mecanismo de hardware. Os resultados da medição são exibidos e processados pelas aplicações e blocos de processamento de comunicações e transportados por tecnologias wireless seguras ou pela camada física com portadoras pela rede elétrica.

Produtos Atmel

No centro da plataforma de energia inteligente da Atmel está a série SAM4C de produtos começando com soluções de sistema no chip SAM4C16C e SAM4C8C para aplicações em energia inteligente criadas em torno de dois processadores RISC de alto desempenho de 32 bits ARM®Cortex® baseado em M4. Estes dispositivos operam a uma velocidade máxima de 100MHz e contam com até 2MB de Flash integrada, 304kB de SRAM e cache no chip para cada núcleo. A arquitetura ARM Cortex dupla baseada em M4 permite a integração das camadas da aplicação, camadas de comunicações e funções de metrologia em um único dispositivo. Isto permite opções para software de metrologia integrado ou metrologia por hardware externo AFE, assim como uma solução de camada física por portadora em rede elétrica externa (PLC).

Com esse amplo portfólio de microcontroladores, comunicações, NVM e produtos para segurança do hardware, a Atmel oferece os principais componentes para um medidor de energia elétrica. As famílias de microcontroladores Atmel AVR e ARM® fornecem uma matriz rica em recursos que os medidores de energia elétrica demandam.

MicrocontroladorNVMSegurança do HardwareComunicaçõesADC/DSP de metrologia
SAM4C

SAM4CM

SAM4L

SAM4CP
EPROM

EEPROM paralela

EEPROM serial
Soluções para segurança do hardwareAT86RF212B

AT86RF233

AT86RF215

SAM4CP
ATM90E25

ATM90E32AS

90E32A

Saiba mais sobre as soluções Atmel Notas sobre Aplicações, Dispositivos, Ferramentas e Software.