Luận văn:"ĐO ĐIỆN TỪ XA QUA MẠNG RS485"

Chia sẻ: Nguyen Thi Ngoc Hoa | Ngày: | Loại File: PDF | Số trang:128

Thêm vào BST

Báo xấu

210
lượt xem 77
download

Download Vui lòng tải xuống để xem tài liệu đầy đủ

KHÁI QUÁT CÁC PHƯƠNG PHÁP ĐO ĐIỆN NĂNGNhững thay đổi quan trọng đã và đang xảy ra trong ngành công nghiệp đo lường năng lượng. Việc bãi bỏ tính độc quyền cung cấp đã tạo ra một môi trường cạnh tranh gay gắt hơn đối với những nhà cung cấp điện năng.

Chủ đề:

Bình luận(0) Đăng nhập để gửi bình luận!

Lưu

Nội dung Text: Luận văn:"ĐO ĐIỆN TỪ XA QUA MẠNG RS485"

LUẬN VĂN Đo điện từ xa qua mạng RS458
GVHD: Ts. Nguyeãn Ñöùc Thaønh SVTH: Leâ Hoaøng Baûo PHAÀN I : TOÅNG QUAN VEÀ COÂNG NGHEÄ ÑO LÖÔØNG NAÊNG LÖÔÏNG TRONG COÂNG NGHIEÄP Chöông 1 : Khaùi quaùt caùc phöông phaùp ño ñieän naêng Chöông 2 : Giôùi thieäu IC ño ñieän naêng AT73C540 (haõng Atmel) Chöông 3 : Giôùi thieäu IC ño ñieän naêng AD7755 (haõng Analog Devices) Chöông 4 : Giôùi thieäu IC ño ñieän naêng SA2002H (haõng Sames) Ñeà taøi : Ño ñieän naêng töø xa qua maïng RS485 Trang 1
GVHD: Ts. Nguyeãn Ñöùc Thaønh SVTH: Leâ Hoaøng Baûo CHÖÔNG 1 : KHAÙI QUAÙT CAÙC PHÖÔNG PHAÙP ÑO ÑIEÄN NAÊNG LÔØI GIÔÙI THIEÄU Nhöõng thay ñoåi quan troïng ñaõ vaø ñang xaûy ra trong ngaønh coâng nghieäp ño löôøng naêng löôïng. Vieäc baõi boû tính ñoäc quyeàn cung caáp ñaõ taïo ra moät moâi tröôøng caïnh tranh gay gaét hôn ñoái vôùi nhöõng nhaø cung caáp ñieän naêng. Vì vaäy nhu caàu quaûn lyù vaø ño löôøng ñieän naêng ñoøi hoûi moät möùc ñoä cao hôn tröôùc ñaây. Caùc nhaø cung caáp ñieän naêng seõ phaûi cung caáp nhöõng dòch vuï tieän ích cho ngöôøi söû duïng vôùi chi phí thaáp nhaát coù theå ñöôïc. Vaø moät trong nhöõng dòch vuï ñoù laø laép ñaët ñoàng hoà ño ñieän naêng theo coâng ngheä môùi hieän nay (coâng ngheä solid state). Ngoaøi nhöõng lôïi ích tröôùc maét nhö ñoä chính xaùc cao, goïn nheï ñoàng hoà naøy coøn cho pheùp khaû naêng linh hoaït hôn trong laép ñaët vaø söûa chöõa, quaûn lyù vaø caäp nhaät thoâng tin nhanh vaø chính xaùc hôn thoâng qua maïng. CAÁU TAÏO MOÄT ÑOÀNG HOÀ ÑO ÑIEÄN NAÊNG Moät ñoàng hoà ño ñieän naêng chuû yeáu döïa treân moät trong hai coâng ngheä chính laø xöû lyù tín hieäu töông töï hoaëc tín hieäu soá. Xöû lyù tín hieäu ôû ñaây lieân quan ñeán vieäc nhaân vaø loïc ñeå taïo ra thoâng tin caàn thieát (ví duï nhö kWh…). Ñoàng hoà cô ño ñieän naêng ñang ñöôïc söû duïng phoå bieán hieän nay ñöôïc xeáp vaøo loaïi ñoàng hoà daïng naøy. NHÖÕNG NHÖÔÏC ÑIEÅM CUÛA ÑOÀNG HOÀ ÑO ÑIEÄN NAÊNG DAÏNG TÖÔNG TÖÏ Xöû lyù tín hieäu töông töï laø moät kyõ thuaät khoâng linh hoaït. Moät ñoàng hoà daïng naøy khoâng theå deã daøng taùi thieát laëp ñeå phuø hôïp vôùi moät yeâu caàu môùi hoaëc nhu caàu naâng caáp leân sau khi ñaõ söû duïng. Ñoàng hoà daïng töông töï khoâng coù tính oån ñònh ñoái vôùi nhöõng thay ñoåi lôùn cuûa ñieàu kieän moâi tröôøng vaø thôøi gian. Ñoàng hoà daïng töông töï coù caáu taïo phöùc taïp, chi phí saûn xuaát cuõng nhö chuaån hoaù cao hôn so vôùi ñoàng hoà daïng soá. Ñoàng hoà daïng töông töï khoâng coù tính tích hôïp cao (coát loõi cuûa vieäc giaûm chi phí). Ñeà taøi : Ño ñieän naêng töø xa qua maïng RS485 Trang 2
GVHD: Ts. Nguyeãn Ñöùc Thaønh SVTH: Leâ Hoaøng Baûo ÑOÀNG HOÀ ÑO ÑIEÄN N AÊNG THEO COÂNG NGHEÄ MÔÙI Ñoàng hoà soá laøm vieäc döïa treân nguyeân taéc chuyeån ñoåi tín hieäu töông töï sang tín hieäu soá (ADC : Analog to Digital Converter). ADC laáy maãu taïi moãi thôøi ñieåm tín hieäu töông töï ñöa vaøo vaø sau ñoù chuyeån chuùng veà daïng soá. Moät khi ñaõ ôû daïng tín hieäu soá, caùc maïch xöû lyù tín hieäu soá hoaëc vi xöû lyù coù theå deã daøng xöû lyù caùc tín hieäu naøy . Chính vì coát loõi cuûa ñoàng hoà naøy laø vieäc chuyeån ñoåi tín hieäu töông töï sang tín hieäu soá neân ñoøi hoûi ADC caàn phaûi phuø hôïp vôùi moät soá yeâu caàu sau: ü Ñoä phaân giaûi cao, töø 16bit trôû leân. Chính vì taàm hoaït ñoâïng roäng (4%lb ñeán 400%lb) vaø yeâu caàu ñoä chính xaùc cao (0.5%) neân ñoä phaân giaûi cuûa ADC phaûi cao. Moät trong nhöõng caùch ñeå ñaït ñöôïc ñieàu naøy laø söû duïng kyõ thuaät Oversampling vaø DSP. ü Toác ñoä laáy maãu ít nhaát phaûi töø 2 ñeán 4 kSPS (kilo Sample per Second). Theo ñònh luaät Nyquist taàn soá laáy maâãu phaûi gaáp hai laàn taàn soá lôùn nhaát cuûa tín hieäu ño. ü Chi phí thaáp. Ngoaøi chi phí cho ADC coøn phaûi löu yù ñeán chi phí cuûa caùc linh kieän ñi keøm vôùi ADC. Ñeà taøi : Ño ñieän naêng töø xa qua maïng RS485 Trang 3
GVHD: Ts. Nguyeãn Ñöùc Thaønh SVTH: Leâ Hoaøng Baûo ü Coâng suaát tieâu thuï thaáp. Moät trong nhöõng thöû thaùch cuûa vieäc thieát keá ñoàng hoà la ø vieäc thieát keá boä nguoàn cung caáp (PSU : Power Supply Unit). Boä nguoàn phaûi coù chi phí thaáp vaø ñoä tin caäy cao (khaû naêng hoaït ñoäng töø 15 ñeáùn 20 naê m ). KYÕ THUAÄT OVERSAMPLING Moät trong nhöõng caùch ñaùp öùng ñöôïc yeâu caàu ñaït ñöôïc ñoä phaân giaûi cao cho ADC laø söû duïng lyù thuyeát löôïng töû hoaù taêng ñoä phaân giaûi ADC trong baêng thoâng mong muoán. Ñieàu naøy coù theå thöïc hieän ñöôïc baèng kyõ thuaät Oversampling, ví duï nhö vieäc laáy maãu taïi taàn soá cao hôn taàn soá Nyquist. Giaû söû ta söû duïng moät IC ADC 12bit vaø laáy maãu vôùi toác ñoâï 100kSPS tín hieäu coù taàn soá toái ña 2kHz thì ñoä phaân giaûi ñaït ñöôïc coù theå ñöôïc tính theo coâng thöùc. 100 kHz  SNR = 6.02 x12 bits + 1.76 dB + 10 log10   4kHz    SNR = 87.98dB = 14.3bits Vôùi kyõ thuaät treân, ñoä phaân giaûi cuûa ADC ñaõ taêng leân 14.3bit so vôùi 12 bit. Toùm laïi ñoä phaân giaûi seõ taêng ½ LSB khi taêng gaáp ñoâi toác ñoä laáy maãu. CAÁU TRUÙC ADC ADC hieän nay döïa treân 5 coâng ngheä chuyeån ñoåi chính: ü SAR ( Successive Approximation) ü Flash (Parallel) vaø Half Flash ü Integrating (Dual Slope) ü V/F (Voltage to Frequency) ü Σ-∆ (Sigma – Delta) SAR (SUCCESSIVE APPROXIMATION) ADC ADC döïa treân kyõ thuaät xaáp xæ lieân tieáp ñöôïc söû duïng raát phoå bieán. Kyõ thuaät naøy döïa treân vieäc so saùnh lieân tuïc tín hieäu laáy maãu, sau ñoù chuyeån ñieâïn aùp naøy thaønh giaù trò nhò phaân thích hôïp. Öu ñieåm ü Toác ñoâï cao, coù theå ñaït ñöôïc toác ñoä 1 trieäu maãu/1 giaây. ü Tieâu thuï naêng löôïng khaù thaáp so vôùi caùc loaïi ADC khaùc. Ñeà taøi : Ño ñieän naêng töø xa qua maïng RS485 Trang 4
GVHD: Ts. Nguyeãn Ñöùc Thaønh SVTH: Leâ Hoaøng Baûo ü Chi phí töông ñoái thaáp ñoái vôùi ADC coù ñoä phaân giaûi thaáp (nhoû hôn 12bit). Nhöôïc ñieåm ü Chi phí cao khi ñoä phaân giaûi ñoøi hoûi cao (lôùn hôn 14bit). ü Tín hieäu ngoõ ra caùc boä bieán ñoåi (bieán aùp hoaëc bieán doøng) phaûi ñöôïc xöû lyù tröôùc khi ñöa ñeán ADC, ñieàu naøy khieán cho chi phí taêng leân. FLASH (PARALLEL) VAØ HALF FLASH ADC Kyõ thuaät Flash chuyeån tín hieäu laáy maãu thaønh giaù trò nhò phaân theo moät böôùc hoaëc hai böôùc (ñoái vôùi loaïi Half Flash). Vì vaäy thôøi gian chuyeån ñoåi raát ngaén. Caáu truùc naøy thöôøng ñöôïc duøng cho ADC coù ñoä phaân giaûi thaáp (8bit ñeán 10bit) nhöng laïi coù toác ñoä laáy maãu cao (töø 20 ñeán 50 MSPS). Öu ñieåm ü Toác ñoä chuyeån ñoåi raát cao. Nhöôïc ñieåm ü Ñoä phaân giaûi thaáp. ü Tieâu thuï coâng suaát lôùn. ü Chi phí töông ñoái cao. ü Tín hieäu ngoõ ra caùc boä bieán ñoåi (bieán aùp hoaëc bieán doøng) phaûi ñöôïc xöû lyù tröôùc khi ñöa ñeán ADC, ñieàu naøy khieán cho chi phí taêng leân. INTEGRATING (DUAL SCOPE) ADC Coâng ngheä naøy thöôøng ñöôïc söû duïng trong vieäc ño löôøng coù toác ñoä chaäm nhöng ñoøi hoûi ñoä chính xaùc cao nhö trong caùc ñoàng hoà soá ña naêng. Noù coù theå ñaït ñöôïc ñoä phaân giaûi toái ña 22bit vaø coù khaû naêng neùn, haïn cheá nhieãu cao. Öu ñieå m ü Ñoä chính xaùc cao. ü Coâng suaát tieâu thuï khaù thaáp. ü Chi phí töông ñoái thaáp. Nhöôïc ñieåm ü Toác ñoâï chuyeån ñoåi bò haïn cheá. Ñoä chính xaùc giaûm ñi khi toác ñoä laáy maãu taêng. V/F (VOLTAGE TO FREQUENCY) ADC Ñeà taøi : Ño ñieän naêng töø xa qua maïng RS485 Trang 5
GVHD: Ts. Nguyeãn Ñöùc Thaønh SVTH: Leâ Hoaøng Baûo Coâng ngheä V/F chuyeån ñoåi tín hieäu laáy maãu thaønh giaù trò nhò phaân töông öùng theo hai böôùc : thöù nhaát chuyeån tín hieäu vaøo sang taàn soá roài söû duïng moät boä ñeám ñeå chuyeån taàn soá naøy sang giaù trò nhò phaân. Vì vaäy, theo lyù thuyeát thì ñoä phaân giaûi ñaït ñöôïc coù theå taêng leân ñaùng keå. Öu ñieåm ü Ñoä chính xaùc cao. ü Coâng suaát tieâu thuï thaáp. ü Chi phí töông ñoái thaáp. Nhöôïc ñieåm ü Gioáng nhö loaïi Integrating ADC, loaïi naøy bò giôùi haïn bôûi toác ñoä laáy maãu. Ñoä chính xaùc cuûa noù tæ leä nghòch vôùi toác ñoä laáy maãu. ü Caàn moät boä ñeám ngoaøi (vi xöû lyù hoaëc IC soá) ñeå chuyeån ñoåi giaù trò. Σ-∆ (SIGMA – DELTA) ADC Trong nhöõng naêm gaàn ñaây, coâng ngheä Sigma – Delta ñaõ trôû neân phoå bieán trong vieäc cheá taïo ADC. Moät trong nhöõng öu ñieåm lôùn nhaát cuûa loaïi naøy laø coù theå tích hôïp chuùng vôùi DSP (Digital Signal Processing) hoaëc VLSI (Very Large Scale Integration). Veà cô baûn thì Sigma – Delta coù theå chuyeån ñoåi moät tín hieäu töông töï vôùi ñoä phaân giaûi cöïc thaáp (1bit) vôùi toác ñoä cöïc kyø cao. Baèng caùch söû duïng kyõ thuaät Oversampling vaø loaïi nhieãu, noù coù theå ñaït ñöïôc ñoä phaân giaûi cao. Öu ñieåm ü Ñoä phaân giaûi cao, coù theå ñaït ñöôïc 22bit. ü Toác ñoä chuyeån ñoåi töông ñoái cao so vôùi hai loaïi Integrating ADC vaø V/F ADC. ü Coù theå tích hôïp vôùi IC khaùc taïo neân moät IC ñôn coù nhieàu tính naêng vôùi chi phí thaáp. ü Chính vì söû duïng kyõ thuaät Oversampling neân khoâng ñoøi hoûi vieäc xöû lyù tín hieäu ñaàu vaøo. Nhöôïc ñieåm ü Caàn coù boä ñieàu cheá cao hôn moät khi ñoøi hoûi toác ñoä chuyeån ñoåi cao. ü Coâng suaát tieâu thuï töông ñoái cao co vôùi loaïi SAR vaø Integrating ADC. Ñeà taøi : Ño ñieän naêng töø xa qua maïng RS485 Trang 6
GVHD: Ts. Nguyeãn Ñöùc Thaønh SVTH: Leâ Hoaøng Baûo XÖÛ LYÙ TÍN HIEÄU SOÁ ÑAÕ ÑÖÔÏC CHUYEÅN ÑOÅI Moät khi ñaõ ñöôïc chuyeån ñoåi sang giaù trò soá, caùc giaù trò ñieän aùp vaø doøng ñieän seõ ñöôïc nhaân vôùi nhau, loïc vaø xöû lyù ñeå ñöa ra caùc döõ lieäu yeâu caàu. Caùc boä bieán ñoåi doøng vaø aùp (voltage and current transducers) coù nhieäm vuï chuyeån tín hieäu ñieän löôùi thaønh tín hieäu coù bieân ñoä nhoû hôn phuø hôïp vôùi ADC. Sau khi ñöôïc laáy maãu vaø chuyeån ñoåi, caùc tín hieäu naøy ñöôïc xöû lyù baèng caùc maïch soá ñeå ñöa ra caùc döõ lieäu caàn thieát nhö: coâng suaát thöïc, coâng suaát phaûn khaùng, coâng suaát bieåu kieán… Ngoaøi ra ñoàng hoà coøn coù caùc tính naêng khaùc nhö boä nhôù ñeå löu caùc giaù trò hoaëc caùc thoâng soá chuaån hoaù, boä nguoàn cung caáp vaø thieát bò hieån thò (LED hoaëc LCD) ñeå hieån thò giaù trò ñaõ ño ñöôïc. Theâm vaøo ñoù caùc tính naêng nhö AMR (Automatic Meter Reading) coù theå môû roäng vieäc giao tieáp vaø quaûn lyù cuûa ñoàng hoà . Döïa vaøo sô ñoà khoái treân, ngöôøi ta coù theå phaân loaïi ñoàng hoà ño ñieän naêng thaønh hai loaïi Ñoàng hoà döïa treân moä t DSP chuyeân duïng Ñeà taøi : Ño ñieän naêng töø xa qua maïng RS485 Trang 7
GVHD: Ts. Nguyeãn Ñöùc Thaønh SVTH: Leâ Hoaøng Baûo Ñoàng hoà döïa treân ADC vaø moät DSP thoâng thöôøng ÑOÄ TIN CAÄY CUÛA THIEÁT BÒ Trong nhöõng naêm qua nhöõng ñoàng hoà cô ño ñieâïn naêng ñang söû duïng raát ñöïôc ngöôøi söû duïng tin caäy maëc duø ñoä chính xaùc cuûa chuùng chæ ñaït ñöôïc 2% vaø tuoåi thoï khoâng theå vöôït quaù 30 naêm. Chính vì theá, ñeå ñoàng hoà theo coâng ngheä môùi coù theå thay theá ñöôïc theá heä ñoàng hoà cuõ thì chuùng phaûi ñaït ñöôïc ñoä tin caäy qua caùc cuoäc kieåm tra. SAI SOÙT TRONG QUAÙ TRÌNH SAÛN XUAÁT Hö hoûng loaïi naøy coù theå chia laøm hai loaïi: hö hoûng beân trong vaø hö hoûng beân ngoaøi. Hö hoûng beân trong nhö hö hoûng linh kieän, sai soùt do quaù trình saûn xuaát. Hö hoûng beân ngoaøi phaàn lôùn do quaù trình vaân chuyeån vaà ñoùng goùi gaây neân. Ñeå haïn cheá hai loaïi hö hoûng naøy ngöôøi ta thöôøng tieán haønh hai cuoäc kieåm tra. KIEÅM TRA THIEÁT BÒ ÔÛ NHIEÄT ÑOÄ CAO Nhöõng cuoäc kieåm tra daïng naøy ñöôïc goïi laø kieåm tra ñoä beàn cuûa thieát bò. Chính trong nhöõng ñieàu kieän khaéc nghieät cuûa cuoäc kieåm tra môùi ñaùnh giaù ñöïôc möùc ñoä hoaøn haûo cuûa thieát bò. Tæ leä hö hoûng beân trong coù theå nhaän bieát ñöôïc qua caùc phaûn öùng hoaù hoïc theo coâng thöùc Arrhenius: Ñeà taøi : Ño ñieän naêng töø xa qua maïng RS485 Trang 8
GVHD: Ts. Nguyeãn Ñöùc Thaønh SVTH: Leâ Hoaøng Baûo  − Ea  r = A. exp   kT  Qua coâng thöùc treân, caùc nhaø saûn xuaát coù theå tính ñöôïc tæ leä hö hoûng trong moät thôøi gian xaùc ñònh. KIEÅM TRA TÍNH CHÒU ÑÖÏNG CUÛA THIEÁT BÒ ÑOÁI VÔÙI CAÙC TAÙC ÑOÄNG BEÂN NGOAØI Chuû yeáu trong cuoäc kieåm tra naøy, nhaø saûn xuaát seõ kieåm tra ñoä tin caäy cuûa thieát bò khi chòu caùc taùc ñoäng veà cô khí nhö bò rôùt, va chaïm maïnh… Ñieàu naøy raát quan troïng ví nhö thieát bò coù theå hö sau vaøi giôø ôû nhieät ñoä cao nhöng coù theå seõ bò hö hoûng ngay laäp töùc khi bò va chaïm maïnh. HÖ HOÛNG DO SHOCK ÑIEÄN Hö hoûng do sh ock ñieän phaàn lôùn do söû duïng thieát bò ôû phaïm vi quaù taàm hoaït ñoäng toái ña ñöôïc ñeà caäp trong taøi lieäu ñính keøm. Ñeå haïn cheá sai soùt naøy, nhaø saûn xuaát thöôøng tích hôïp caùc maïch baûo veä choáng tónh ñieän trong IC nhö taêng khaû naêng chòu ESD (Eletrostatic Discharge)... Vieäc kieåm tra naøy baûo ñaûm raèng caùc IC vaãn hoaït ñoäng toát sau khi bò shock ñieän trong moät thôøi gian ngaén. KEÁT LUAÄN Qua caùc ñieàu ñaõ trình baøy ôû treân cho thaáy caùc coâng ngheä môù i ñaõ laøm giaûm chi phí moät caùch ñaùng keå trong vieäc ño löôøng vaø quaûn lyù ñieän naêng. Caùc IC tích hôïp chuyeân duïng ñöôïc saûn xuaát ngaøy caøng nhieàu laøm giaûm thôøi gian thieát keá vaø taêng tính linh hoaït cho caùc thieát bò ño. Chính ñieàu naøy ñaõ thuùc ñaåy caùc nhaø saûn xuaát IC khoâng ngöøng môû roäng vaø phaùt trieån ngaønh coâng nghieäp ño löôøng. Ñeà taøi : Ño ñieän naêng töø xa qua maïng RS485 Trang 9
GVHD: Ts. Nguyeãn Ñöùc Thaønh SVTH: Leâ Hoaøng Baûo Ñeà taøi : Ño ñieän naêng töø xa qua maïng RS485 Trang 10
GVHD: Ts. Nguyeãn Ñöùc Thaønh SVTH: Leâ Hoaøng Baûo CHÖÔNG 2 : IC ÑO ÑIEÄN NAÊNG AT73C540 (HAÕNG ATMEL) GIÔÙI THIEÄU KHAÙI QUAÙT ü Ñieän aùp nguoàn cung caáp thaáp (nguoàn 3V), coâng suaát tieâu thuï thaáp. ü Ñieän aùp so saùnh noäi beân trong IC. ü Ñoä chính xaùc cao:
GVHD: Ts. Nguyeãn Ñöùc Thaønh SVTH: Leâ Hoaøng Baûo SÔ ÑOÀCHAÂN IC Chaân Chöùc naêng chaân VDA, VSA Caáp nguoàn cho maïch xöû lyù tín hieäu töông töï trong IC. VDA noái vôùi nguoàn oån ñònh +3V vaø VSA noái vôùi mass. VDD, VSS Caáp nguoàn cho maïch xöû lyù tín hieäu soá trong IC. VDD noái vôi nguoàn +3V vaø VSS noái mass. Ngoõ vaøo vaø ra dao ñoäng. Giaù trò thaïch anh maëc ñònh laø XI, XO 7.3728MHz. Trong tröôøng hôïp duøng nguoàn dao ñoäng ngoaøi, chaân XO ñöôïc boû troáng vaø dao ñoäng ñöôïc ñöa vaøo chaân XI. XRES Chaân reset cuûa IC (tích cöïc möùc thaáp). VIN Ngoõ vaøo ñieän aùp, taàm ño coù theå thay ñoåi töø –1V ñeán +1V so vôùi ñieän aùp chaân VREF. IINN, IINP Ngoõ vaøo doøng ñieän. Ñieän aùp toái ña sau boä bieán doøng laø 1V giöõa hai ngoõ vaøo. VREF Ngoõ vaøo ñieän aùp so saùnh. EP Ngoõ ra xung ñeám ñieän naêng. Moái lieân heä giöõa coâng suaát tieâu thuï vaø taàn soá xung coù theå thay ñoåi ñöôïc. NEG Ngoõ ra phaùt hieän coâng suaát tieâu thuï aâm (tích cöïc möùc cao). VOL Ngoõ ra phaùt hieän suït ñieän aùp löôùi quaù ngöôõng cho pheùp. ZC Tích cöïc möùc cao ít nhaát 0.25mS khi aùp löôùi qua zero. GC Ngoõ vaøo ñieàu khieån ñoä lôïi doøng ñieän (tích cöïc möùc thaáp). Ñeà taøi : Ño ñieän naêng töø xa qua maïng RS485 Trang 12
GVHD: Ts. Nguyeãn Ñöùc Thaønh SVTH: Leâ Hoaøng Baûo THOÂNG SOÁ KYÕ THUAÄT Ngoõ ra xung EP cho pheùp tính toaùn ñöôïc ñieän naêng tieâu thuï theo coâng thöùc:   imp    P (kW )xMC  kWh   f (Hz) =     s  3600     h   Trong ñoù, P laø coâng suaát thöï c (kW), MC laø haèng soá ño (soá xung/kWh). HAÈNG SOÁ ÑO Taàn soá xung treân ngoõ ra EP tæ leä vôùi coâng suaát tieâu thuï qua haèng soá ño. Haèng soá ño caøng lôùn, soá xung/kWh caøng lôùn. Haèng soá ño MC phuï thuoäc vaøo taàn soá xung clock, ñieän aùp ño cöïc ñaïi, doøng ño cöïc ñaïi, vaø heä soá tyû leä noäi theo coâng thöùc : 2xEPRATExfCLK MC = 55xUMAX xI MAX vôùi EPRATE laø heä soá tyû leä noäi ñöôïc moâ taû trong phaàn döôùi THAY ÑOÅ I HEÄ SOÁ TYÛ LEÄ NOÄI Trong thôøi gian khôûi ñoäng IC , caùc ngoõ ra NEG, ZC vaø VOL ñöôïc xem nhö ngoõ vaøo. Neáu moät chaân noái vôùi ñieän trôû keùo leân, chaân ñoù xem nhö ôû traïng thaùi tích cöïc (logic 1). Moät chaân bò boû troáng (NC : not connected) hoaëc noái vôùi taûi (LED …), seõ ñöôïc coi laø ñang ôû traïng thaùi thaáp (logic 0). Traïng thaùi naøy quyeát ñònh giaù trò heä soá tyû leä noäi ñöôïc ñeà caäp ôû coâng thöùc treân. Ñeà taøi : Ño ñieän naêng töø xa qua maïng RS485 Trang 13
GVHD: Ts. Nguyeãn Ñöùc Thaønh SVTH: Leâ Hoaøng Baûo Baèng caùch keát hôïp caùc taàn soá xung clock vaø traïng thaùi ba chaân NEG, VOL vaø ZC, ngöôøi söû duïng coù theå choïn löïa taàn soá xung phaùt, ñoä ch ính xaùc cuõng nhö caáu hình phuø hôïp vôùi nguoàn taûi tieâu thu.ï TRAÏNG THAÙI COÂNG SUAÁT Ngoõ ra NEG cho ngöôøi söû duïng bieát traïng thaùi cuûa coâng suaát. Neáu ngoõ ra NEG ôû möùc cao, coâng suaát tieâu thuï hieän taïi laø aâm. Tuy nhieân IC vaãn tính toaùn coâng suaát chính xaùc baát keå traïng thaùi coâng suaát. Caáu hình ñoàng hoà ño vôùi toác ñoä 1000 xung/1kWh Caáu hình ñoàng hoà ño vôùi toác ñoä 10.000 xung/1kWh Ñeà taøi : Ño ñieän naêng töø xa qua maïng RS485 Trang 14
GVHD: Ts. Nguyeãn Ñöùc Thaønh SVTH: Leâ Hoaøng Baûo GIAÙM SAÙT ÑIEÄN AÙP LÖÔÙ I Ngoõ ra VOL cho pheùp ngöôøi söû duïng giaùm saùt nguoàn ñieän löôùi ñang söû duïng. Neáu nguoàn ñieän löôùi rôùt xuoáng quaù moät giaù trò ngöôõng ñaõ ñònh, IC seõ baùo ñoäng thoâng qua ngoõ ra VOL. Nguôõng giôùi haïn coù giaù trò 40% taàm aùp hoaït ñoäng, taàn soá laáy maãu baèng 1/150.000 taàn soá xung clock. Ñeà taøi : Ño ñieän naêng töø xa qua maïng RS485 Trang 15
GVHD: Ts. Nguyeãn Ñöùc Thaønh SVTH: Leâ Hoaøng Baûo CHÖÔNG 3 : GIÔÙI THIEÄU IC ÑO ÑIEÄN NAÊNG AD7755 (HAÕNG ANALOG DEVICES) GIÔÙI THIEÄU KHAÙI QUAÙT ü Ñoä chính xaùc cao, hoã trôï taàn soá 50 / 60 Hz. ü Sai soá < 0,3%. ü Ñieàu khieån tröïc tieáp boä ñeám cô vaø moâ tô böôùc hai pha treân moät soá ngoõ ra (F1 vaø F2). ü Ngoõ vaøo doøng ñieän coù boä khueách ñaïi ñoä lôïi laäp trình ñöôïc (PGA : Programmable Gain Amplifier) cho pheùp söû duïng ñieän trôû Shunt coù giaù trò nhoû. ü Nguoàn cung caáp ñôn 5 V, coâng suaát thaáp (15mW). AD7755 laø moät IC ño ñieän naêng coù ñoä chính xaùc cao. AD7755 chæ xöû lyù tín hieäu töông töï trong boä ADC vaø maïch so saùnh ñieän aùp, taát caû caùc quaù trình xöû lyù tín hieäu khaùc (nhaân, loïc tín hieäu …) ñeàu ñöôïc thöïc hieän baèng tín hieäu soá. Chính ñieàu naøy ñaõ taïo tính oån ñònh vaø ñoä chính xaùc cao trong nhöõng ñieàu kieän moâi tröôøng khaéc nghieät vaø trong caû thôøi gian daøi. SÔ ÑOÀ KHOÁI Ñeà taøi : Ño ñieän naêng töø xa qua maïng RS485 Trang 16
GVHD: Ts. Nguyeãn Ñöùc Thaønh SVTH: Leâ Hoaøng Baûo SÔ ÑOÀCHAÂN Chaân Chöùc naêng chaân Chaân caáp nguoàn cho phaàn maïch soá trong AD7755. Ñieän aùp DVDD cung caáp caàn phaûi ñöôïc giöõ ôû möùc 5V ± 5%. Chaân naøy neân ñöôïc noái vôùi DGND qua moät tuï 10uF song song vôùi moät tuï goám 100nF. AC/DC Ngoõ vaøo cho pheùp khaû naêng loïc taàn soá cao (naèm ngoaøi taàm 45Hz – 65Hz) treân ngoõ vaøo doøng ñieän. Chaân caáp nguoàn cho phaàn maïch töông töï trong AD7755. Ñieän AVDD aùp cung caáp caàn phaûi ñöôïc giöõ ôû möùc 5V ± 5%. Chaân naøy neân ñöôïc noái vôùi AGND qua moät tuï 10uF song song vôùi moät tuï goám 100nF. Ngoõ vaøo vi sai doøng ñieän. Möùc ñieän aùp toái ña laø ±1V so vôùi V1P, V1N AGND. Caû hai ngoõ vaøo ñeàu ñöôïc baûo veä choáng tónh ñieâïn ESD cho pheùp moät ñieän aùp ±6V coù theå duy trì moät thôøi gian maø khoâng gaây hö hoûng IC. Ngoõ vaøo ñieän aùp. Töông töï nhö ngoõ vaøo doøng ñieän, caû hai ngoõ V2N, V2P vaøo naøy ñeàu ñöôïc baûo veä choáng tónh ñieän ESD vaø coù möùc tín hieäu toái ña ±1V so vôùi AGND. RESET Chaân reset cuûa IC (tích cöïc möùc thaáp). REFIN/OUT Ngoõ vaøo ñieän aùp so saùnh cho ADC. Chaân naøy ñöôïc caáp ñieän aùp 2.5V ± 8% vaø caàn phaûi noái vôùi AGND qua moät tuï goám 1uF Ñeà taøi : Ño ñieän naêng töø xa qua maïng RS485 Trang 17
GVHD: Ts. Nguyeãn Ñöùc Thaønh SVTH: Leâ Hoaøng Baûo AGND Chaân mass cho phaàn maïch töông töï trong AD7755. Ñeå haïn cheá nhieãu neân noái chaân naøy vôùi chaân DGND. SCF Ngoõ vaøo cho pheùp choïn löïa taàn soá chuaån hoaù. S1, S0 Cuøng vôùi SCF, 2 ngoõ vaøo naøy cho pheùp ngöôøi söû löïa choïn taàn soá chuaån hoaù. G1, G0 Ngoõ vaøo choïn ñoä khueách ñaïi tín hieäu cuûa ngoõ vaøo doøng ñieän. Ñoä khueách ñaïi laø 1, 2, 8 vaø 16. CLKIN Ngoõ vaøo xung clock cho IC. Taàn soá cuûa thaïch anh laø 3.58 MHz CLKOUT Ngoõ ra xung clock cuûa IC. Ngoõ ra naøy coù theå caáp xung clock cho 1 IC CMOS khaùc khi coù xung clock vaøo taïi CLKIN. Ngoõ ra naøy tích cöïc möùc cao khi phaùt hieän thaáy coâng suaát tieâu REVP thuï laø aâ m (ví duï khi ñieän aùp vaø doøng ñieän leäch pha nhau 180 o). Tín hieäu naøy khoâng ñöôïc choát vaø seõ ñöôïc reset khi coâng suaát tieâu thuï döông trôû laïi. DGND Chaân mass cuûa phaàn maïch soá trong AD7755. Ñeå haïn cheá nhieãu, chaân naøy neân ñöôïc noái vôùi AGND. CF Ngoõ ra taàn soá chuaån hoaù. Ngoõ ra naøy coøn cung caáp thoâng tin veà coâng suaát thöïc töùc thôøi, ngoaøi ra noù coøn coù muïc ñích chuaån hoaù. Ngoõ ra taàn soá cung caáp thoâng tin veà coâng suaát trung bình töùc F2, F1 thôøi. Hai ngoõ ra naøy coù theå tröïc tieáp ñieàu khieån boä ñeám cô hoaëc moâ tô böôùc hai pha. THOÂNG SOÁ KYÕ THUAÄT NGOÕ VAØO DOØNG ÑIEÄN Ñieän aùp töø boä bieán doøng ñöôïc noái thaúng tröïc tieáp ñeán hai ngoõ vaøo doøng ñieän cuûa AD7755. Tín hieäu ñieän aùp cöïc ñaïi treân hai ngoõ vaøo naøy khoâng ñöôïc quaù ±500 mV. Ngoaøi ra, hai ngoõ vaøo naøy coù moät boâï khueách ñaïi ñoä lôïi laäp trình ñöôïc (PGA) vôùi 4 löïa choïn :1, 2, 8 vaø 16. Ñeà taøi : Ño ñieän naêng töø xa qua maïng RS485 Trang 18
GVHD: Ts. Nguyeãn Ñöùc Thaønh SVTH: Leâ Hoaøng Baûo NGOÕ VAØO ÑIEÄN AÙP Cuõng nhö ngoõ vaøo doøng ñieän, tín hieäu ñieän aùp sau khi qua boä bieán aùp coù theå ñöôïc noái tröïc tieáp ñeán hai ngoõ vaøo naøy neáu ñieän aùp cöïc ñaäi khoâng vöôït quaù ±500 mV SÔ ÑOÀ KEÁT NOÁI TIEÂU BIEÅU Hình döôùi ñaây cho thaáy sô ñoà keát noái tín hieäu doøng ñieän sau khi ñaõ qua boä bieán doøng vôùi AD7755. Söû duïng boä bieán doøng vaø bieán trôû Rb cho pheùp ñaït ñöôïc ñieän aùp toái ña ±500 mV. Ñeà taøi : Ño ñieän naêng töø xa qua maïng RS485 Trang 19