intTypePromotion=1
ADSENSE

Nghiên cứu thiết kế, chế tạo thử nghiệm thiết bị kiểm tra dòng điện rò ra vỏ thiết bị điện cầm tay dùng điện một pha

Chia sẻ: Lê Thị Thùy Linh | Ngày: | Loại File: PDF | Số trang:6

43
lượt xem
1
download
 
  Download Vui lòng tải xuống để xem tài liệu đầy đủ

Nội dung bài viết trình bày nghiên cứu thiết kế, chế tạo thử nghiệm thiết bị kiểm tra dòng điện rò ra vỏ thiết bị điện cầm tay dùng điện một pha. Mời các bạn tham khảo!

Chủ đề:
Lưu

Nội dung Text: Nghiên cứu thiết kế, chế tạo thử nghiệm thiết bị kiểm tra dòng điện rò ra vỏ thiết bị điện cầm tay dùng điện một pha

K^t quU nghiên cqu KHCN<br /> <br /> <br /> <br /> <br /> NGHIÊN CỨU THIẾT KẾ, CHẾ TẠO THỬ NGHIỆM<br /> THIẾT BỊ KIỂM TRA DÒNG ĐIỆN RÒ RA VỎ<br /> THIẾT BỊ ĐIỆN CẦM TAY DÙNG<br /> <br /> ÐIỆN MỘT PHA<br /> CN. Võ Thành Nhân<br /> <br /> <br /> <br /> <br /> T<br /> Phân vibn BUo hj lao đjng và BVMT mi_n Nam<br /> Tóm tắt: thấy một trong những nguyên Khi cấp nguồn hạ áp vào<br /> ình hình tai nạn lao nhân gây ra tai nạn điện là vấn dụng cụ điện nếu Rcđ của dụng<br /> động (TNLĐ) điện đề rò rỉ điện trên các dụng cụ cụ bị đánh thủng thì sẽ có dòng<br /> ngày một tăng cao mà cầm tay đang được sử dụng điện rò ra vỏ của dụng cụ điện<br /> nguyên nhân chính là do sự rò trên công trường và chưa có này, để xác định được dòng<br /> rỉ điện ra bên ngoài của các sự quản lý kiểm tra hiệu quả điện rò thì phải thiết lập một<br /> thiết bị điện không được kiểm dẫn đến tai nạn khi sử dụng. thiết bị đo được gắn như hình<br /> tra trước khi đưa vào sử dụng. Do đó việc trang bị các phương vẽ với nguyên lý hoạt động như<br /> Đề tài 212/03/VBH đã tiến hành tiện kiểm tra độ an toàn của sau: Một đầu đo đặt lên 1 cực<br /> nghiên cứu, thiết kế và chế tạo thiết bị điện trước khi đưa vào bất kỳ của nguồn còn đầu kia<br /> thử nghiệm thiết bị kiểm tra sử dụng là điều cần thiết. đặt lên các bộ phận kim loại<br /> nhanh dòng điện rò của các II. PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN chạm tới được nối với lá kim<br /> thiết bị điện cầm tay trước khi CỨU loại có S < 200cm2 tiếp xúc các<br /> đưa vào sử dụng nhằm đảm Vibc nghiên cqu đRnc ti^n bề mặt chạm tới được của vật<br /> bảo an toàn cho NLĐ khi làm hành dta vào nguyên lý sau: liệu cách điện với phần mang<br /> việc. Đề tài đã sử dụng các điện của dụng cụ điện sử dụng.<br /> Nguyên lý phát hiện dòng rò<br /> phần mềm chuyên dụng để tiến Sau khi đặt điện áp thử<br /> khi dụng cụ điện cầm tay không<br /> hành thiết kế các mạch điện tử nghiệm, dòng điện rò đo được<br /> hoạt động trong đó nguồn cấp<br /> và lập trình điều khiển nhằm trong vòng 5s được tính bằng<br /> hạ áp: 240V-260V Theo TCVN<br /> làm cho sản phẩm được hoạt công thức thể hiện ở hình 1.<br /> 7996 – 1: 2009.<br /> động một cách ổn định và có độ<br /> tin cậy cao. Sản phẩm của đề Dụng cụ điện<br /> tài là thiết bị kiểm tra nhanh<br /> dòng điện rò từ 10mA trở lên.<br /> I. MỞ ĐẦU<br /> Xã hội ngày càng phát triển<br /> thúc đẩy các ngành xây dựng<br /> phát triển theo, tai nạn lao động<br /> cũng ngày càng gia tăng do<br /> nhiều nguyên nhân, trong đó<br /> nguyên nhân do điện chiếm Nguồn hở áp<br /> trên 70% (theo các thống kê về<br /> TNLĐ). Qua quá trình khảo sát<br /> và đánh giá, chúng tôi nhận Hình 1. SQ đh thi^t k^ và công thqc tính<br /> <br /> <br /> 34 Taïp chí Hoaït ñoäng KHCN An toaøn - Söùc khoûe & Moâi tröôøng lao ñoäng, Soá 1,2&3-2014<br /> K^t quU nghiên cqu KHCN<br /> <br /> <br /> <br /> <br /> Ch^ tSo đánh giá thr nghibm miếng ốp dẫn điện tốt để ốp cảm biến. Nếu như dụng cụ<br /> thi^t bd: vào vỏ kim loại của dụng cụ điện không bị rò điện thì không<br /> Việc chế tạo thiết bị đo dựa điện cần kiểm tra, đầu còn lại có dòng điện rò sinh ra nên ở<br /> vào tiêu chuẩn TCVN 7996 – 1: của miếng ốp được đưa vào ngoài vỏ của dụng cụ không<br /> 2009 và quy chuẩn kỹ thuật tồn tại dòng điện và cảm biến<br /> quốc gia về an toàn lao động sẽ không nhận được tín hiệu.<br /> đối với dụng cụ điện cầm tay Ngược lại, nếu như dụng cụ<br /> truyền động bằng động cơ với điện bị rò điện ra ngoài thì vỏ<br /> các đặc tính kỹ thuật dễ sử của dụng cụ điện sẽ có một<br /> điện thế và có dòng điện tương<br /> dụng và đáp ứng được mục Dụng cụ điện<br /> tiêu của đề tài. ứng được truyền vào cảm biến<br /> Có nhiều phương pháp để thông qua miếng ốp được ốp<br /> tiến hành thiết kế nhưng qua vào vỏ kim loại của dụng cụ.<br /> quá trình nghiên cứu nhóm tác Cảm biến nhận được tín hiệu<br /> điện này sẽ truyền về vi điều<br /> giả đã chọn phương pháp thiết Cảm biến khiển để xử lý và đưa ra các<br /> kế thiết bị đo dựa vào mô hình<br /> sử dụng một cảm biến như sau lệnh điều khiển cần thiết.<br /> (xem hình 2). Việc tiến hành thiết kế<br /> mạch, vẽ mạch, lập trình...<br /> Nguyên lý hoạt động của mô Vi điều khiển được thực hiện bằng các phần<br /> hình như sau: Dụng cụ điện<br /> mềm chuyên dụng như: orcad,<br /> được cấp nguồn 220V để hoạt Hình 2. Mô hình thi^t k^ sr<br /> protues, avr studio…<br /> động và chúng ta làm một dong mjt cUm bi^n<br /> <br /> <br /> <br /> <br /> Hình 3. SQ đh nguyên lý toàn bj mSch thi^t k^<br /> <br /> <br /> Taïp chí Hoaït ñoäng KHCN An toaøn - Söùc khoûe & Moâi tröôøng lao ñoäng, Soá 1,2&3-2014 35<br /> K^t quU nghiên cqu KHCN<br /> <br /> <br /> <br /> <br /> III. KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU gần bề mặt của lớp vỏ. Dòng Instructions Set Computer -<br /> 3.1. Các linh kiện sử dụng điện được cung cấp đi qua Máy tính có tập lệnh đơn giản<br /> phần dây đồng sẽ tạo ra một hóa) với kiến trúc Harvard thuộc<br /> - Cảm biến dòng ICS712: IC<br /> trường điện từ mà IC sẽ họ AVR được sản xuất bởi Cty<br /> cảm biến dòng tuyến tính dựa<br /> chuyển đổi thành điện áp ATMEL với tính năng mạnh mẽ.<br /> vào hiệu ứng Hall, được tích<br /> tương ứng. Thiết bị được tối ưu Có 130 lệnh mạnh xử lý hầu hết<br /> hợp đầy đủ với chất dẫn dòng<br /> hóa một cách chính xác thông trong một chu kỳ xung nhịp.<br /> điện trở thấp và độ cách điện<br /> qua các tín hiệu từ rất gần đến - ADC giải mã MCP 3204:<br /> 2.1kV RMS. Thiết bị bao gồm<br /> bộ biến đổi Hall. Là một ADC 12 bit, có hiệu suất<br /> mạch điện Hall tuyến tính, độ<br /> lệch thấp và chính xác với - Vi điều khiển Atmega 8: Là cao và năng lượng thấp được<br /> đường dây dẫn đồng được đặt bộ vi xử lý RISC (Reduced đóng gói nhỏ gọn, làm cho nó<br /> trở nên hoàn chỉnh trong các<br /> mạch ứng dụng điều khiển.<br /> MCP 3204 được thiết kế theo<br /> tiêu chuẩn công nghiệp SPITM<br /> cho phép liên kết với bất kỳ vi<br /> điều khiển PIC nào.<br /> - LCD 16x2: (Liquid Crystal<br /> Display) được sử dụng trong rất<br /> nhiều các ứng dụng của VĐK.<br /> LCD có rất nhiều ưu điểm so với<br /> các dạng hiển thị khác: Nó có<br /> khả năng hiển thị kí tự đa dạng,<br /> trực quan (chữ, số và kí tự đồ<br /> họa), dễ dàng đưa vào mạch<br /> ứng dụng theo nhiều giao thức<br /> giao tiếp khác nhau, tốn rất ít tài<br /> nguyên hệ thống…<br /> - IC 7805 và các linh kiện phụ<br /> trợ khác như tụ điện, điện trở,<br /> Hình 4. SQ đh layout mSch đi_u khi`n led…<br /> 3.2. Sơ đồ nguyên lý mạch<br /> thiết kế<br /> Mạch thiết kế được thiết kế<br /> gồm có 2 phần chính: mạch<br /> nguồn và mạch điều khiển hiển<br /> thị với các chức năng và nhiệm<br /> vụ khác nhau nhằm mục đích<br /> đảm bảo cho toàn bộ hệ thống<br /> điều khiển của thiết bị hoạt<br /> động bình thường, ổn định và<br /> đúng như mục đích thiết kế của<br /> tác giả.<br /> - Mạch nguồn có nhiệm vụ<br /> tạo ra nguồn điện ổn định để<br /> nuôi toàn bộ mạch điều khiển,<br /> đảm bảo cung cấp đủ điện thế<br /> để cho mạch điều khiển hoạt<br /> Hình 5. Mô hình hRkng dYn sr dong thi^t bd động ổn định. Đồng thời khối<br /> <br /> <br /> 36 Taïp chí Hoaït ñoäng KHCN An toaøn - Söùc khoûe & Moâi tröôøng lao ñoäng, Soá 1,2&3-2014<br /> K^t quU nghiên cqu KHCN<br /> <br /> <br /> <br /> <br /> mạch nguồn còn có một nhiệm<br /> vụ nữa là lấy điện thế rò xoay<br /> chiều từ thiết bị cần kiểm tra<br /> thông qua cổng CON1 được liên<br /> kết với dụng cụ cần kiểm tra, và<br /> biến điện thế xoay chiều thành<br /> một chiều đưa vào cảm biến<br /> dòng thông qua cổng CON2.<br /> - Khối mạch điều khiển và<br /> hiển thị có nhiệm vụ là điều<br /> khiển sự hoạt động của toàn bộ<br /> thiết bị thông qua các lệnh và<br /> cấu trúc được lập trình sẵn nạp<br /> vào vi điều khiển ATmega8 và<br /> hiển thị các thông số cần kiểm<br /> tra qua hệ thống hiển thị đó là<br /> các led màu và LCD hiển thị.<br /> 3.2. Sơ đồ layout Hình 6. Mi^ng tay gp thi^t k^<br /> Sau khi hoàn thành thiết kế<br /> sơ đồ nguyên lý thì vẽ layout<br /> mạch bằng orcad layout plus,<br /> sản phẩm sau khi layout mạch<br /> nguồn và mạch điều khiển<br /> được thể hiện như hình 4.<br /> 3.3. Sản phẩm chế tạo và<br /> cách sử dụng<br /> Mô hình sản phẩm được<br /> chế tạo sau khi thiết kế như<br /> hình 5,6.<br /> - Cắm nguồn cho thiết bị,<br /> bật nút POWER có 3 đèn 220V,<br /> 5V, và đèn xanh cháy sáng,<br /> nếu trường hợp đèn xanh<br /> không sáng mà đèn đỏ sáng thì<br /> nhấn nút Offset, khi nhấn nút Hình 7. Nguhn dòng th^ Sunking PSK 1501A<br /> Offset thì đèn vàng sáng.<br /> - Miếng tay ốp được ốp vào BUng 1. K^t quU đo b\ng phRQng pháp so sánh vki nguhn Sunking<br /> vỏ kim loại của dụng cụ cầm PSK 1501A<br /> tay cần kiểm tra và cắm vào ổ<br /> cắm số 1 trên hình 5. Giaù trò trung bình maø saûn<br /> - Ổ cắm số 2 trên hình 5 là Nguoàn doøng (mA) phaåm ño ñöôïc sau 30 laàn Sai soá<br /> nơi cung cấp nguồn để nuôi<br /> dụng cụ điện cầm tay cần kiểm<br /> ño (mA)<br /> <br /> tra. Lưu ý bật nút ON/OFF trên<br /> | 100 98,67 ± 0,93 1,3%<br /> ổ cắm mới có điện thế. | 120 119,33 ± 0,67 1%<br /> Sau khi làm các bước trên<br /> | 10 9,67 ± 0,33 3,3%<br /> thì thiết bị sẽ tự động tiến hành | 50 51 ± 0,88 2%<br /> kiểm tra dụng cụ điện. Nếu đèn | 70 69,67 ± 0,58 1%<br /> <br /> <br /> Taïp chí Hoaït ñoäng KHCN An toaøn - Söùc khoûe & Moâi tröôøng lao ñoäng, Soá 1,2&3-2014 37<br /> K^t quU nghiên cqu KHCN<br /> <br /> <br /> <br /> <br /> xanh vẫn sáng thì dụng cụ điện dòng tải lớn hơn 10mA, đèn Việc dùng phương pháp so<br /> không bị rò, nếu đèn đỏ sáng xanh sáng nếu giá trị dòng nhỏ sánh với thiết bị tạo dòng<br /> thì dụng cụ điện bị rò và giá trị hơn 10mA. Sunking PSK 1501A được tiến<br /> dòng rò được hiển thị qua LCD 3.4. Kết quả kiểm tra và hiệu hành như sau: Nguồn dòng<br /> trên thiết bị kiểm tra. chuẩn sản phẩm được lấy từ đầu ra của thiết bị<br /> - Ổ cắm số 3 trên hình 5 Việc hiệu chuẩn thiết bị được tạo dòng Sunking PSK 1501A<br /> được dùng để đo dòng tải của thực hiện bằng 2 phương được đưa vào sản phẩm đo<br /> các dụng cụ điện. Chỉ cần cắm pháp: phương pháp so sánh dòng điện rò mà nhóm tác giả đã<br /> dụng cụ điện cần đo dòng tải với thiết bị tạo dòng và phương tạo ra thông qua miếng ốp và so<br /> vào ổ cắm này thì thiết bị sẽ tự pháp dùng hệ các điện trở sánh giá trị nhận được của sản<br /> động hiển thị dòng tải của dụng chuẩn trong phòng thí nghiệm. phẩm thiết kế với giá trị dòng<br /> cụ cần kiểm tra qua LCD, đồng điện mà nguồn dòng đã tạo ra.<br />  Phương pháp so sánh<br /> thời đèn đỏ sẽ sáng nếu giá trị Kết quả đạt được khi thực<br /> với thiết bị tạo dòng<br /> hiện hiệu chuẩn bằng phương<br /> pháp so sánh với nguồn dòng<br /> Sunking PSK 1501A được thể<br /> hiện trong bảng 1.<br />  Phương pháp dùng hệ<br /> các điện trở chuẩn<br /> Việc hiệu chuẩn bằng cách<br /> sử dụng hệ các điện trở chuẩn<br /> được tiến hành như sau: Ta áp<br /> một điện thế xoay chiều 220V<br /> vào các điện trở có các giá trị<br /> đã chọn thì theo định luật Ohm<br /> sẽ có một dòng điện tương ứng<br /> được tạo ra và chúng ta tính<br /> được dòng điện này bằng công<br /> thức I = U/R. Sau đó đưa dòng<br /> điện này vào sản phẩm và xem<br /> Hình 8. Hb các đibn trm giá trị dòng điện mà sản phẩm<br /> <br /> BUng 2. K^t quU đo b\ng phRQng pháp so sánh vki hb đibn trm chuXn<br /> <br /> Giaù trò TB maø saûn phaåm ño ñöôïc<br /> Giaù trò R Keát quaû tính theo Ñònh luaät Ohm (mA) Sai soá<br /> sau 30 laàn ño (mA)<br /> R = 6,8 U 220<br /> R 680<br /> I= = = 0,032A = 32 mA 30,33 ± 0,33 5,2%<br /> K:<br /> R = 22 U 220<br /> 22000<br /> I= = = 0,01A = 10 mA 9,67 ± 0,33 3,3%<br /> K: R<br /> R = 10 U 220<br /> R 10000<br /> I= = = 0,022A = 22 mA 20 ± 0,02 10%<br /> K:<br /> <br /> R = 15 U 220<br /> R 15000<br /> I= = = 0,015A = 15 mA 14,33 ± 0,92 4,5%<br /> K:<br /> <br /> <br /> <br /> 38 Taïp chí Hoaït ñoäng KHCN An toaøn - Söùc khoûe & Moâi tröôøng lao ñoäng, Soá 1,2&3-2014<br /> K^t quU nghiên cqu KHCN<br /> <br /> <br /> <br /> <br /> đo được có phù hợp với giá trị của sản phẩm theo đúng mục kiện có thể thay thế cho cảm<br /> dòng điện mà chúng ta đã tính tiêu mà đề tài đã đề ra. biến dòng sử dụng hiệu ứng<br /> dựa vào công thức định luật - Tạo khuôn mẫu thiết bị: Hall mà vẫn đáp ứng được mục<br /> Ohm không. Việc tạo khuôn mẫu được tiêu của đề tài đã đề ra.<br /> Kết quả đạt được khi đo nhóm tìm hiểu nhiều sản phẩm<br /> bằng phương pháp so sánh với khác nhau để tạo được mẫu<br /> TÀI LIỆU THAM KHẢO<br /> hệ điện trở chuẩn được trình thiết bị vừa đảm bảo mục đích<br /> của đề tài, vừa phù hợp với [1]. Safe maintenance of portable<br /> bày trong bảng 2.<br /> nhu cầu của người sử dụng. tools in constructionEuropean<br /> Như vậy, thông qua hai Agency for Safety and Health at<br /> phương pháp hiệu chuẩn trên - Lắp ráp và kiểm tra hoạt<br /> động của sản phẩm. Work -http://osha.europa.eu<br /> cho thấy sản phẩm hoạt động<br /> ổn định với độ chính xác cao - Ứng dụng và hoàn thiện [2]. Hướng dẫn sử dụng năng<br /> đảm bảo được mục tiêu mà đề sản phẩm. lượng hiệu quả trong ngành công<br /> tài đã đề ra, đó là xác định được Sản phẩm được thiết kế nghiệp Châu Á – www.energyeffi-<br /> dòng điện rò từ 10mA trở lên. nhằm mục đích kiểm tra nhanh ciencyasia.org<br /> Tuy nhiên, trong một vài trường thiết bị điện khi đang hoạt động [3]. TS. Nguyễn Thị Lan Hương,<br /> hợp cũng có sự sai số do đặc có bị rò rỉ điện ra bên ngoài hay Nhiễu điện từ và phương pháp<br /> tính của cảm biến sử dụng, do không và sản phẩm đã đáp ứng chống nhiễu<br /> mạng điện không được ổn định được mục tiêu của đề tài. [4]. Qui chuẩn kỹ thuật quốc gia<br /> và một số nguyên nhân khác Trong vòng 1 – 2s sản phẩm đã về an toàn lao động đối với dụng<br /> như sai số của linh kiện sử cho ra kết quả hiển thị dòng cụ điện cầm tay truyền động<br /> dụng…Trong quá trình thử điện đang bị rò ra vỏ là bao<br /> bằng động cơ (National technical<br /> nghiệm, nhóm nghiên cứu nhận nhiêu qua đèn báo và LCD.<br /> regulation on safe work of Hand-<br /> thấy rằng sản phẩm hoạt động Tuy nhiên sản phẩm thiết kế held motor-operated electric<br /> ổn định trong khi thiết bị rò có cũng có một số tồn tại như sau: tools)<br /> giá trị từ vài chục mA trở lên. - Chưa khắc phục triệt để<br /> [5]. Tiêu chuâtn IEC 60745-<br /> IV. KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ được vấn đề nhiễu do từ<br /> 2:2006.<br /> 4.1. Kết luận trường, do đó độ chính xác của<br /> thiết bị sẽ bị ảnh hưởng khi [6]. TCVN 7996-2:2009<br /> Nghiên cứu tổng quan về thiết bị hoạt động trong môi [7]. TCVN 7996 -1:2009<br /> các thiết bị cầm tay: nhóm đã trường có từ trường.<br /> tiến hành tập hợp các dữ liệu [8]. Guideline on Managing<br /> về các thiết bị cầm tay đã và - Cần công nghiệp hóa kiểu Safety in the Use of Portable<br /> đang được sử dụng trên thị dáng của thiết bị. Electrical Equipment in the<br /> trường, đặc biệt là trong ngành 4.2. Kiến nghị Workplace<br /> xây dựng, tìm hiểu các nguyên Để đáp ứng được nhu cầu [9]. Safe maintenance of portable<br /> nhân gây ra tai nạn của thiết bị sử dụng thực tế lâu bền trong tools in construction<br /> cầm tay, hồi cứu các dữ liệu đã công nghiệp thì sản phẩm cần<br /> [10]. Monitoring of leakage cur-<br /> được các chuyên gia, các nhà giải quyết được 2 vấn đề cơ<br /> bản sau: rent for composite insulators and<br /> nghiên cứu trước đó tìm hiểu<br /> electrical devices Muhammad<br /> và nghiên cứu làm cho đề tài - Khắc phục vấn đề nhiễu do Amin, Salman Amin and<br /> phong phú hơn. từ trường. Muhammad Ali UET Taxila,<br /> - Nghiên cứu tài liệu để thiết - Cải tiến kiểu dáng cho phù Pakistan<br /> kế và lập trình ứng dụng sản hợp với nhu cầu sử dụng.<br /> phẩm: tìm hiểu về các phần [11]. www.datasheetcatalog. com<br /> mềm vẽ mạch chuyên dụng, Để khắc phục được vấn đề [12]. http://www.altera.com<br /> các phần mềm lập trình điều nhiễu do từ trường thì trong<br /> thời gian tới nhóm nghiên cứu [13]. www.bkit4u.com<br /> khiển để tiến hành thiết kế bản<br /> sẽ tìm hiểu thêm các loại linh [14]. http://www.alldatasheet.com<br /> vẽ, các sơ đồ mạch điều khiển<br /> <br /> <br /> Taïp chí Hoaït ñoäng KHCN An toaøn - Söùc khoûe & Moâi tröôøng lao ñoäng, Soá 1,2&3-2014 39<br />
ADSENSE

CÓ THỂ BẠN MUỐN DOWNLOAD


intNumView=43

 

Đồng bộ tài khoản
2=>2