Elektroda.pl
Elektroda.pl
X
Arrow Multisolution Day
Proszę, dodaj wyjątek www.elektroda.pl do Adblock.
Dzięki temu, że oglądasz reklamy, wspierasz portal i użytkowników.

Innowacyjny projekt mierników zużycia energii elektrycznej daje oszczędności

ghost666 02 Kwi 2015 14:48 3792 6
  • Wyobraźcie sobie, że stoicie przed koniecznością zakupu nowego odtwarzacza DVD, kosztującego około 60 dolarów. Dodatkowo, wyobraźmy sobie że w sklepie w sąsiednim mieście odtwarzacz taki kosztuje 40 centów mniej. Czy różnica w cenie ma wpływ na to gdzie kupimy urządzenia? Raczej nie, raczej i tak kupimy w bliższym nam sklepie, szczególnie że różnica w cenie nie pokryje nam kosztów dojazdu i straconego czasu.

    A teraz załóżmy że musimy zakupić 62,5 milionów takich odtwarzaczy. Czy to zmienia naszą decyzję? Szczególnie, że ta różnica 40 centów przekłada się już na imponujące 25 milionów dolarów...

    Historyjka ta jest oczywiście fikcyjną anegdotką, ale jeśli opowiedzielibyśmy ją jako CEO chińskiego producenta mierników zużycia energii elektrycznej, to osoba taka na pewno zrozumiałaby istotność tej przypowieści. "Utrzymuj koszty na możliwie niskim poziomie". Każdy z nas słyszał tego rodzaju rady w swoim życiu. Firma Suzhou Galaxy Camphol Technology wprowadza ją właśnie w życie. Firma zajmuje się produkcją mierników zużycia prądu i oszczędzając na każdym urządzeniu około 40 centów jest w stanie oszczędzić na całej narodowej infrastrukturze pomiarowej 25 milionów dolarów. W poniższym artykule opowiemy historię innowacji, integracji i co najważniejsze współpracy, która to przyczyniła się do tych oszczędności.

    "Chiński efekt" i jego wpływ na koszty mierników zużycia energii elektrycznej

    Chiński rynek mierników elektrycznych jest z pewnością największym na świecie, głównie z uwagi na największą na świecie populację, wynoszącą około 1,4 miliarda ludzi. Chiny mają jedną, zarządzaną przez państwo firmę, zajmującą się dostarczaniem energii elektrycznej do domów. Z powodzeniem można twierdzić iż to jedna z największych spółek państwowych na świecie. Jej przychody wynoszą niemalże 300 miliardów dolarów rocznie - zgodnie z rankingiem Fortune 500 czyni to ją siódmą największą firmą na świecie. Szacuje się, że około 60..65 milionów sztuk mierników, takich jak na rysunku pierwszym, produkowanych jest rocznie w Chinach, na rynek lokalny, a liczba ta ma wzrosnąć o około 10% w najbliższych latach.

    Innowacyjny projekt mierników zużycia energii elektrycznej daje oszczędności
    Rys.1. Typowe mierniki zużycia energii elektrycznej stosowane w Chinach. Każde takie urządzenie kosztuje około 20 dolarów.


    Podczas wielu wycieczek do Chin autor artykułu poinformowany został, że istnieje ponad 200 firm w Chinach, zajmujących się produkcją mierników zużycia energii elektrycznej. Czy to prawda czy nie? Można to bez problemu zweryfikować, ale wystarczy wspomnieć, że dla narodowej sieci energetycznej produkuje ponad 30 firm.





    W tak konkurencyjnym środowisku producenci prześcigają się w konstrukcji coraz lepszych i tańszych urządzeń. Tutaj każdy zaoszczędzony grosik przekłada się na duże oszczędności.

    Gdy rozwiązanie rymuje się z innowacją

    Firma Suzhou Galaxy Camphol Technology jest nuworyszem w branży produkcji mierników zużycia energii elektrycznej, ale już doskonale rozumie jakie wymagania stawia państwowy dostarczyciel prądu zamawianym urządzeniom.

    W 2009 toku udostępnione zostały specyfikacje konstrukcji mierników zużycia prądu, pozwalające na przejście z układów mechanicznych na elektroniczne w całych Chinach. Firma Galaxy natychmiastowo spostrzegła w tym interes dla siebie i szansę na swój sukces, jako że od 2003 roku pracowali oni nad nowoczesnym elektronicznym miernikiem, a pozostali producenci dysponowali tylko doświadczeniem z ustrojami mechanicznymi. Najwyższym priorytetem dla firmy Galaxy było importowanie wiedzy na temat mikrokontrolerów i ich programowania. W 2010 roku Galaxy wprowadziło na rynek elektroniczny miernik, który dostał odpowiedni certyfikat. Dzięki swojej wiedzy miernik spełnił bez problemu wszystkie stawiane mu wymagania, co przełożyło się na natychmiastowy sukces finansowy.

    Specyfikacja miernika zakłada konieczność izolacji części pomiarowej od części przetwarzającej dane. Przez co wszystkie mierniki w Chinach mają podobną architekturę. Pokazano ją na rysunku drugim.

    Innowacyjny projekt mierników zużycia energii elektrycznej daje oszczędności
    Rys.2. Schemat blokowy typowego miernika zużycia energii elektrycznej, używanego w Chinach.


    Znamy już ogólnonarodowy projekt licznika. Więc wróćmy do pytania za 25 milionów dolarów dla Galaxy: jak uczynić koszt elementów tego miernika mniejszym, a jednocześnie nadal spełniać nakładane przez państwo wymagania? Większość z czytelników pewnie wskaże na front-end analogowy albo też mikrokontroler. Nieźle, ale uwierzcie mi można lepiej, bo przy tych ilościach mierników jakie się produkuje, to trudno już zmniejszyć dalej koszty tych elementów.

    Firma Galaxy podjęła rozmowy z przedstawicielami Maxim Integrated, mające na celu znalezienie rozwiązania pozwalającego na zmniejszenie kosztów przy zachowaniu wymagań specyfikacji. Odpowiedzią na ten problem była zupełna zmiana architektury układu, to był czas na integrację i innowację!

    Zaprojektowanie taniego miernika

    Galaxy opracowało referencyjny projekt miernika zużycia energii elektrycznej. Poczyniono w nim drobne zmiany, w postaci dodania układu typu System na Chipie z serii ZON? M3 (MAX71315) i sensory wyposażone w izolację galwaniczną z serii MAX710714. Na rysunku trzecim zaprezentowano nową architekturę układu.

    Innowacyjny projekt mierników zużycia energii elektrycznej daje oszczędności
    Rys.3. Schemat blokowy nowego miernika zużycia energii elektrycznej Galaxy, zbudowanego w oparciu o układ ZON M3.


    Nowy projekt miernika jest tak tani, ponieważ opiera się o wysoce zintegrowany układ ZON M3. System nie wymaga przekładników prądowych lub drogich elementów oporowych, a izolacja galwaniczna zapewniana jest po stronie cyfrowej, prostymi i tanimi elementami. Sensory MAX71071 (ADC) i 71M6601 znajdują się po stronie pierwotnej, a układ ZON M3 po stronie wtórnej. Taka zmiana pozwoliła zaoszczędzić te 40 centów. W poniższej tabeli zaprezentowano jakie elementy miały jaki wpływ na koszty


    ElementKlasyczny układMiernik typu GalaxyRóżnica kosztów (%)
    MikrokontrolerHalf-SoC + AFE Układ ZON M3 Tradycyjny (10%)
    Zegar 1 RTC + 1 oscylator kwarcowy 1 oscylator kwarcowy (zintegrowany RTC) Galaxy (65%)
    Przyciski dotykowe (2) Przełączniki Sensory dotykowe (brak kosztów) Galaxy
    Podczerwień (IR) Moduł zewnętrzny W pełni zintegrowany Galaxy (30%)
    Zasilacz Podwójny (AFE + SoC) Pojedynczy (tylko SoC) Galaxy (10%)
    Sensor prądu i napięcia Bocznik, przekładnik prądowy plus oporniki pomiarowe Bocznik, izolowany sensor i transformator impulsowy Galaxy (30%)
    IzolacjaTransoptory (2) Zapewniane bez kosztów przez izolowane sensory Galaxy


    Czy to wszystko

    Widzimy już teraz, że nawet niewielka zmiana kosztów elementów w tak dużym projekcie może przełożyć się na zmianę całej wartości projektu. Dobrze, Galaxy udało się zrealizować swój zamysł - zmniejszyć koszty projektu, jednocześnie spełniając normy. W tym samym czasie firma Maxim zoptymalizowała swój układ ZON M3 pod kątem rynku Chińskiego, co nie było trudne, bo jest to bardzo elastyczna platforma.

    Zależności czasowe miernika. Chińskie normy wymagają, aby wariancja pomiaru czasu była nie większa niż 0,5 s na dzień przy standardowej temperaturze i napięciu zasilania. Oznacza to, że zegar czasu rzeczywistego w układzie jest istotnym elementem układanki, ale na szczęście układ ZON M3 posiada wbudowaną kompensację termiczną, więc dokładność pomiaru czasu spełniona jest w szerokim zakresie temperatur. Dzięki integracji zegara czasu rzeczywistego z głównym układem systemu, projekt upraszcza się, no a koszty zmniejszają.

    Wbudowane zabezpieczenia. ZON wbudowane ma zabezpieczenia miernika, poprzez podłączenie go do wbudowanego modułu zabezpieczeń ESAM. Moduł ten wyposażony jest w protokół ISO7816, dobrze znany z kart typu smartcard. Układ ZON posiada dwa interfejsy tego rodzaju.

    Niezawodność. Aby spełniać wymagania chińskich norm, układ ZON posiada wbudowany enkoder i dekoder transmisji w podczerwieni, przez co system nie wymaga dodatkowego modułu do transmisji IR do zbierania i odczytywania danych.

    Podsumowanie

    Współpraca + Integracja = Lepsze parametry pracy + Redukcja kosztów


    Firma Galaxy już wprowadziła rozwiązanie na rynek i zaczęła w połowie 2014 roku promować swój nowy miernik zużycia energii elektrycznej.

    Projekt ten pokazuje jak istotna jest współpraca pomiędzy producentami układów scalonych, jak Maxim, a lokalnymi firmami, doskonale znającymi rynek i jego specyfikę. Dzięki powyżej opisanej współpracy możliwa jest zupełna zmiana rynku produkowanych w Chinach mierników zużycia energii elektrycznej, no i nie codziennie ma się okazje oszczędzić 25 milionów dolarów.

    Źródło:

    http://www.maximintegrated.com/en/app-notes/index.mvp/id/5864


    Fajne!
  • Arrow Multisolution Day
  • #2 03 Kwi 2015 08:29
    gulson
    Administrator Systemowy

    W Chinach każda oszczędność dla ludności przynosi zysk ;) To tylko jeden przykład, że producenci układów elektronicznych dostosowują się do tamtego rynku. Według mnie to dopiero początek chińskiej ekspansji, konsumpcji i klasy średniej. Prawdopodobnie, niedługo to my będziemy produkować coś dla chińczyków i to my (Europa) będziemy tanią siłą roboczą dla nich budując w oparciu o ich technologie i pomysły. Proszę odświeżyć ten post za 15 lat ;)

  • Arrow Multisolution Day
  • #3 03 Kwi 2015 09:25
    seba_x
    Poziom 31  

    gulson napisał:
    W Chinach każda oszczędność dla ludności przynosi zysk ;) To tylko jeden przykład, że producenci układów elektronicznych dostosowują się do tamtego rynku. Według mnie to dopiero początek chińskiej ekspansji, konsumpcji i klasy średniej. Prawdopodobnie, niedługo to my będziemy produkować coś dla chińczyków i to my (Europa) będziemy tanią siłą roboczą dla nich budując w oparciu o ich technologie i pomysły. Proszę odświeżyć ten post za 15 lat ;)


    A to wszystko dlatego że nie ma ceł zaporowych na tanią chińszczyznę ! Klient chce tanio, tanio i jeszcze raz tanio. Polskie firmy padają bo się nie opłaca, bo koszty, bo zusy itp , a u chinoli wszystko się opłaca .
    Nikt w Europie nie myśli długofalowo, to musi odbić się negatywnie na naszej gospodarce. Można powiedzieć że w Europie w najbliższych latach będzie rozwijała się gospodarka "nowoczesnych technologi" ale przecież te 500 milionów europejczyków nie będzie cały czas siedziała i wymyślała nowych technologii ! a nawet gdyby to i tak chinole w przeciągu 2-3 lat skopiują to i sprzedadzą za 1/4 ceny !
    Chiny wykończą nas za nasze własne pieniądze które do nich wysyłamy wzamian za badziewie "po 5zł" i analogicznie Rosja zbroi się za naszą kasę którą dostają za ropę i gaz !

  • #4 03 Kwi 2015 12:53
    Pokrentz
    Poziom 21  

    @seba_x: rozwiązanie jest proste: wymyślać u siebie i produkować tak jak Chińczycy - za 5 zł. Wtedy te 5 zł zostana u nas a nie pojada do Chin. Że co, że nie opłaca się wymyślac za 5 zł? Że przy takich spodziewanych zyskach nikt nie będzie poświęcał kilku(nastu) lat na zaprojektowanie i zbudowanie prototypu? A jak teraz to robimy a Chińczycy to kopiują za 5 zł, to jak nam sie opłacają te innowacje?
    Sorry, ale tak to działa, cła ani patenty to nie są środki do pobudzenia innowacyjności w warunkach, kiedy choć jeden powazny gracz się nie stosuje do reguł (w tym przypadku Chiny).

  • #5 03 Kwi 2015 22:32
    krru
    Poziom 32  

    ghost666 napisał:
    A teraz załóżmy że musimy zakupić 62,5 milionów takich odtwarzaczy. Czy to zmienia naszą decyzję? Szczególnie, że ta różnica 40 centów przekłada się już na imponujące 45 milionów dolarów...

    ....

    Firma zajmuje się produkcją mierników zużycia prądu i oszczędzając na każdym urządzeniu około 40 centów jest w stanie oszczędzić na całej narodowej infrastrukturze pomiarowej 25 milionów dolarów.


    Chyba to literówka ( cyfrówka :) ) a nie problemy z mnożeniem

  • #6 03 Kwi 2015 22:35
    ghost666
    Tłumacz Redaktor

    krru napisał:
    ghost666 napisał:
    A teraz załóżmy że musimy zakupić 62,5 milionów takich odtwarzaczy. Czy to zmienia naszą decyzję? Szczególnie, że ta różnica 40 centów przekłada się już na imponujące 45 milionów dolarów...

    ....

    Firma zajmuje się produkcją mierników zużycia prądu i oszczędzając na każdym urządzeniu około 40 centów jest w stanie oszczędzić na całej narodowej infrastrukturze pomiarowej 25 milionów dolarów.


    Chyba to literówka ( cyfrówka :) ) a nie problemy z mnożeniem


    Poprawione.

  • #7 07 Kwi 2015 11:16
    michał_bak
    Poziom 15  

    gulson napisał:
    Według mnie to dopiero początek chińskiej ekspansji, konsumpcji i klasy średniej. Prawdopodobnie, niedługo to my będziemy produkować coś dla chińczyków i to my (Europa) będziemy tanią siłą roboczą dla nich budując w oparciu o ich technologie i pomysły. Proszę odświeżyć ten post za 15 lat ;)

    Myślę, że to początek chińskiej ekspansji, czyli czegoś co było wbrew dotychczasowym doświadczeniom Chińczyków.
    Tylko jedno zastrzeżenie, Chiny inwestują w Afrykę. To tam jest ich docelowy rynek wytwórców. Na pewno nie jest nim Polska.
    Co jakiś czas piszę, że 15,20, 25 lat temu, Chińczycy importowali od nas Polonezy i Fiaty 125. Za pięć lat napiszę, 30 lat temu....
    Kiedy zaczniemy uczyć się?