Разборка интеллектуального счетчика Elster REX2

Введение

Счетчик электроэнергии - это устройство, без которого не обходится ни одно домашнее хозяйство, подключенное к электросети. Технология, используемая в аналоговых счетчиках (наиболее распространенный тип), относится к концу XIX века. Однако недавно инженеры разработали твердотельный электронный счетчик, который передает показания потребления электроэнергии по беспроводной связи. Этот новый счетчик исключает человеческий фактор и позволяет коммунальным компаниям более точно контролировать свои системы.

Мы всегда интересовались этими счетчиками, но у нас были проблемы с приобретением одного из них - вы же не можете просто зайти в Best Buy и взять его с полки. К счастью, щедрые люди из Эльстер любезно прислали нам один из своих измерителей REX2 для тщательного изучения!

Сайт споры вокруг внедрения 'умных' счетчиков побудили нас внимательно изучить их аппаратное обеспечение, чтобы понять, что именно заставляет эти устройства работать.

Что вам понадобится

Инструменты

• 

• 

Шаг 1 Разборка интеллектуального счетчика Elster REX2

• Пока коммунальные компании готовятся к развернуть умные счетчики для всех, мы, будучи находчивыми людьми, приобрели один для всех наших поклонников.

• Представляем счетчик электроэнергии будущего: счетчик ватт-часов Elster REX2.

• Счетчик REX2 обладает рядом преимуществ по сравнению с непрограммируемыми счетчиками:

• энергонезависимая память, рассчитанная на 1 000 000 циклов записи

• Усовершенствованная система безопасности с полным 128-битным шифрованием AES

• Возможность удаленного обновления

• Поддержка связи ZigBee на частотах 900 МГц и 2,4 ГГц.

• Опционально: флюсовый конденсатор дополнительная опция???

Шаг 2

• Ниже представлены разборки, выполненные либо профессионалами, либо людьми, считающими себя профессионалами. Пожалуйста, не пытайтесь воссоздать или повторить этот разбор, если вы не любите получить неприятности с вашей энергетической компанией.

• Прежде чем получить доступ к внутренним частям счетчика, вам необходимо сломать пломбу безопасности.

• Видимо, электрические компании не хотят, чтобы вы вмешивались в работу их счетчиков. Вот как!

• После снятия пломбы прозрачная пластиковая крышка легко снимается одним движением руки.

Шаг 3

• Наш интеллектуальный счетчик Elster REX2 маркируется как тип R2S. Модель 2S имеет рабочее напряжение 240 В в диапазоне от 192 В до 288 В при номинальной частоте 60 Гц.

• Кто бы мог подумать, что у вашего счетчика ватт будет LAN ID? LAN ID необходим для подключения к IP-сети EnergyAxis Smart Grid.

• Счетчики Elster работают на 25 каналах в диапазоне 902-928 МГц ISM, используя сеть с контролируемым трафиком.

• Сеть 'контролируемого пути' создается, когда тысячи 'умных' счетчиков в городе связываются друг с другом и передают показания электроэнергии на шлюзовое устройство, которое косвенно направляет показания в коммунальную компанию. Счетчики Elster находят наилучший путь между собой и другими счетчиками в сети, чтобы шум и дублирование повторяющихся сигналов были минимальными. Это работает настолько хорошо, что только один из десяти интеллектуальных счетчиков используется в качестве ретранслятора для передачи сигналов от других счетчиков.

• Если у конкретного домохозяйства есть опасения, что его счетчик будет использоваться в качестве ретранслятора, оно может обратиться в свою коммунальную компанию с просьбой, чтобы его счетчик Elster передавал показания только один раз в день.

Шаг 4

• Две половинки корпуса скреплены четырьмя пластиковыми зажимами.

• После того как все зажимы отжаты, две половинки 'раздвигаются', облегчая доступ к внутренним компонентам.

• Разделив две половинки, можно впервые увидеть удивительный дефицит внутренних компонентов прибора.

Шаг 5

• Отсоединив один кабель, мы можем хорошо рассмотреть силовые разъемы смарт-счетчика.

• Зажимы, удерживающие разъемы питания на задней панели корпуса, легко снимаются с помощью больших игольчатых плоскогубцев.

• Немного пошевелив их, можно без особого сопротивления извлечь разъемы питания.

Шаг 6

• Очень толстые медные провода позволяют подключать счетчик последовательно с основным источником питания в доме. Они способны выдержать 200 Ампер!

• Интересно, что для передачи сигналов о потреблении электроэнергии на главную плату счетчик использует черный кольцевой трансформатор тока, установленный вокруг медных проводов.

• Трансформаторы тока косвенно измеряют ток, протекающий по толстым медным проводам, и выдают выходной сигнал, который может быть считан электроникой на плате.

• Длинные металлические прижимные контакты вдоль внутреннего корпуса измерителя проводят переменный ток 240 В к колодкам, которые обеспечивают питание главной платы.

Шаг 7

• Что же мы имеем? Может ли это быть правдой? Во всем устройстве есть только один винт, удивительно трудно найти Phillips #1.

• Отодвинув несколько зажимов, материнская плата легко извлекается из передней части корпуса.

Шаг 8

• Основные микросхемы, расположенные на лицевой стороне материнской платы, включают:

• Teridian 71M6531F SoC с ядром MPU, RTC, FLASH и драйвером ЖК-дисплея

• Texas Instruments LM2904 маломощный двойной операционный усилитель

• RMFD RF2172 ИС усилителя средней мощности с высоким КПД

• Texas Instruments CC1110F32 Система-на-кристалле для работы в диапазоне суб-1 ГГц с MCU и 32 кБ флэш-памяти

• Две площадки в верхней части платы направляют переменное напряжение 240 В с больших медных проводов на плату и в соседний синий трансформаторный блок, который понижает его примерно до 10 В. Оттуда переменное напряжение выпрямляется и подается на компоненты постоянного тока на плате.

Комментарии к шагу

'Две площадки в верхней части платы направляют переменное напряжение 240 В с больших медных проводов на плату и в соседний синий трансформаторный блок, который понижает его примерно до 10 В переменного тока. Оттуда переменное напряжение выпрямляется и преобразуется для питания компонентов постоянного тока на плате'.

Для учета электроэнергии умному счетчику нужны формы тока и напряжения. Так что эти колодки, вероятно, служат для измерения напряжения в дополнение к питанию платы.

Где хранится ключ шифрования?

Шаг 9

• Настоящей инновацией в 'умных' счетчиках является их способность передавать статистику потребления электроэнергии без прямого контакта со считывающим устройством. Наш счетчик Elster достигает этой цели, посылая зашифрованные сигналы в диапазоне 900 МГц. ISM-диапазон. Антенну можно увидеть на задней стороне платы возле ее нижнего края.

• Elster спроектировал диаграмму направленности антенны таким образом, чтобы заставить сигналы уходить от домохозяйств.

• Счетчики Elster передают информацию только тогда, когда к ним обращаются другие счетчики в сети. Когда они передают информацию, количество испускаемого радиочастотного излучения составляет ~1/4 Вт, что меньше, чем у большинства сотовых телефонов.

• Elster разработал свои счетчики так, чтобы они передавали данные каждые шесть часов в течение 40 мс (.04 секунды) за один раз.

Шаг 10

• Споры вокруг 'умных' счетчиков связаны с вопросом о том, вызовут ли дополнительные радиочастотные (РЧ) сигналы какие-либо нежелательные последствия для здоровья.

• С одной стороны, как заявители отмечают, что 'умные' счетчики вносят свой вклад в уже нависшее облако 'электросмога', создаваемое множеством современных устройств, излучающих радиочастотные сигналы.

• С другой стороны, похоже, что оппоненты не учитывают заявленные эксплуатационные характеристики интеллектуальных счетчиков. Как отмечает компания PG&E указывает (они используют счетчики производства GE):

• Подумайте, что SmartMeters™ передают сигнал всего около 45 секунд в день. Чтобы получить такое облучение радиоволнами, какое получает обычный пользователь сотового телефона всего за один месяц, нужно, чтобы один из наших счетчиков стоял у вас дома или на предприятии более 1 000 лет.

• Так что если бы устройство было включено постоянно, 24 часа в сутки 7 дней в неделю, то повод для беспокойства мог бы быть. Но если утверждение PG&E об ограниченном времени передачи данных соответствует действительности, то ваши сотовые телефоны, Wi-Fi интернет и микроволны, вероятно, наносят вашему организму больший вред, чем умный счетчик. Это если только вы никогда не пользовались сотовым телефоном или любым другим устройством, излучающим радиочастоты.

Комментарии к шагу

Они работают 24 часа в сутки 7 дней в неделю. Вы цитируете то, что изначально утверждала компания PG&E. Правда в том, что 'умные' счетчики передают импульсы беспроводного излучения от 9 600 до 190 000 раз в день. Компания PG&E, калифорнийский аналог DTE, публично заявила во всех своих материалах, что ее счетчики передают излучение только 6 раз в день. Когда суд обязал ее предоставить данные о фактическом количестве передач, компания вынуждена была признать, что ее 'умные' счетчики передают данные от 9 600 до 190 000 раз в день! (ОТВЕТ ТИХООКЕАНСКОЙ ГАЗОВОЙ И ЭЛЕКТРИЧЕСКОЙ КОМПАНИИ НА ПОСТАНОВЛЕНИЕ СУДЬИ ПО АДМИНИСТРАТИВНЫМ ДЕЛАМ ОТ 18 ОКТЯБРЯ 2011 ГОДА, ПРЕДПИСЫВАЮЩЕЕ ЕЙ ПРЕДСТАВИТЬ УТОЧНЯЮЩУЮ РАДИОЧАСТОТНУЮ ИНФОРМАЦИЮ)

Существует большая разница между средним и фактическим количеством передач. На диаграмме вы увидите строку 'Данные о показаниях счетчиков'. Она обозначает количество раз, когда показания отправляются в коммунальную службу. Именно здесь коммунальщики получают '6 передач в день'. Но посмотрите на предпоследнюю строку: 'Управление сообщениями ячеистой сети [передачи]'. Эти передачи происходят до 190 000 раз в день. Сто девяносто тысяч раз - это максимальное количество раз, когда один счетчик отправляет сообщения всем другим счетчикам в своей зоне. Подумайте, сколько счетчиков находится в радиусе двух миль от вашего дома, и умножьте 190 000 на это число.

Шаг 11

• Наконец, мы можем снять ЖК-дисплей.

• Как вы можете видеть, монохромный ЖК-дисплей не имеет ленточных кабелей, соединяющих его с материнской платой.

• Похоже, что он работает по методу проводимости, когда нижняя черная полоса соприкасается с площадками на материнской плате, создавая изображение.

• Такой способ подключения ЖК-дисплея очень распространен, а черно-розовая полоска называется 'коннектором зебры'.

Шаг 12

• Обычно на последнем этапе мы выставляем оценку ремонтопригодности, но для этого устройства она не подходит. В конце концов, не зря же здесь стоит защитная пломба с защитой от вскрытия.

• Тем не менее, мы рады узнать, что смарт-счетчик не имеет легко ломающихся внутренних компонентов и может быть без проблем отремонтирован авторизованным сервисным специалистом.

• Большое спасибо компании Elster за предоставленный нам один из таких счетчиков! Мы, конечно, не хотели отключать свой от сети, чтобы возиться с ним.