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Un convertidor de análogo a digital para contadores de energía
Convertidor de análogo a digital (ADC) con comunicación con acceso múltiple por división en tiempo (TDMA) para automatizar y convertir los medidores de energía análogo
Escrito por Imuzeze Usidame Este artículo es el informe de una investigación teórica sobre la posibilidad de utilizar contadores análogos para comunicar el consumo de energía a las empresas de servicio (eléctrico, agua, gas...). Tomé la decisión de investigar este tema para determinar la posibilidad de que haya una medición digital suficiente en países pobres donde los contadores digitales inteligentes no son muy adecuados. El coste de los contadores digitales es prohibitivo en la mayor parte de los países pobres del África subsahariana. Esta situación ha ocasionado el cobro incorrecto de las facturas de los consumidores, y el personal de las empresas de servicios se ha visto presionado a llevar a cabo prácticas deshonestas como la extorsión ilegal de los consumidores. Este artículo contiene los componentes y las conclusiones que resultan de la investigación teórica.Tipos de componentes para la conversión y comunicación electrónica de las cifras de potencia
- Convertidor de análogo a digital (ADC): se puede implementar correctamente un convertidor de análogos a digital en un contador análogo conectando la fuente de energía de los cables con corriente y neutros que alimentan el disco que gira en el contador. Esta conexión en tensión y neutra se realiza con los puntos adecuados del convertidor.
- El convertidor IC produce la tensión de alimentación para el ADC, que se encuentra generalmente entre los 2,5v o 3.6v. Un divisor de tensión en el interior del ADC consigue los otros voltajes.
- Para la comunicación de las cifras de potencia a la oficina de servicios se utiliza la modulación con acceso múltiple por división en tiempo (TDMA). La corriente de salida del ADC necesaria para la comunicación se consigue del PMBus del ADC. En el extremo receptor, la oficina de servicios, un demodulador recupera las cifras de energía registradas en el contador análogo. Para mi solución, la energía análoga seguirá mostrando cifras precisas mientras que el ADC funciona paralelamente.
ADC
Un convertidor de análogo a digital (ADC, A/D, o A-to-D) es un sistema que convierte una señal análoga como, por ejemplo, un sonido recogido por un micrófono o la luz que entra en una cámara digital en una señal digital. Un ADC también puede hacer mediciones aisladas igual que un aparato electrónico que convierte una tensión o corriente de entrada análoga en un número digital que representa la magnitud de la tensión o corriente. Normalmente, la señal de salida digital es un número binario complemento a dos que es proporcional a la señal de entrada, pero hay más posibilidades. Hay varios tipos de arquitecturas ADC. Debido a la complejidad y a la necesidad de componentes que encajen a la perfección, los ADC menos especializados se implementan en forma de circuitos integrados (IC). Texas Instruments tiene un portfolio de convertidores de análogo a digital (ADC) de alta velocidad, con velocidades de muestreo de hasta 10,4 GSPS, que ofrecen soluciones para aplicaciones de conversión de alta velocidad adecuadas para la tasa de conversión de los contadores análogosTDMA
El acceso múltiple por división en tiempo (TDMA) es un método de canal de acceso para redes que comparten un medio. Varios usuarios pueden compartir la misma frecuencia de canal al dividir la señal en diferentes intervalos de tiempo. Los usuarios transmiten en rápida sucesión, uno tras otro, cada uno en su propio intervalo de tiempo, lo que permite que distintas emisoras compartan el mismo medio de transmisión (por ejemplo, un canal de frecuencia de radio) utilizando solo parte de la capacidad del canal. Se utiliza el TDMA en los sistemas móviles digitales 2G como Global System for Mobile Communications (GSM), IS-136, Personal Digital Cellular (PDC) y iDEN, y en el estándar para teléfonos móviles Digital Enhanced Cordless Telecommunications (DECT). Se utilizó TDMA por primera vez en sistemas de comunicación por satélite de Western Union en sus satélite de comunicación Westar 3 en 1979. En la actualidad se utiliza con frecuencia en las comunicaciones por satélite, sistemas de radio combat-net y en la red óptica pasiva (PON) para llevar el tráfico desde las instalaciones hasta el operador. La siguiente imagen muestra cómo se usa el paquete de comunicación Dynamic TDMA:
Estructura TDMA que muestra el flujo de datos dividido en fotogramas y cada uno de ellos dividio en intervalos de tiempo.TDMA es un tipo de multiplexión por división de tiempo (TDM) y lo que le hace especial es que, en lugar de tener un transmisor conectado a un receptor, existen varios transmisores. En caso de enlace de un teléfono móvil a una unidad central, la cosa se complica, ya que el móvil puede desplazarse y el avance temporal necesario para realizar su transmisión para alinearse con el tiempo de transmisión de otros móviles varía.