Thông báo

Tất cả đồ án đều đã qua kiểm duyệt kỹ của chính Thầy/ Cô chuyên ngành kỹ thuật để xứng đáng là một trong những website đồ án thuộc khối ngành kỹ thuật uy tín & chất lượng.

Đảm bảo hoàn tiền 100% và huỷ đồ án khỏi hệ thống với những đồ án kém chất lượng.

ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP ĐIỆN tử Đo điện năng từ xa qua mạng RS485

mã tài liệu 301000500006
nguồn huongdandoan.com
đánh giá 5.0
mô tả 100 MB Bao gồm tất cả file asm, hex, lst....,.lưu đồ giải thuật.. CDR thuyết minh, bản vẽ nguyên lý, bản vẽ thiết kế, FILE lập trình, và nhiều tài liệu liên quan kèm theo đồ án này
giá 989,000 VNĐ
download đồ án

NỘI DUNG ĐỒ ÁN

100 MB Bao gồm tất cả file Đo điện năng từ xa qua mạng RS485, lưu đồ giải thuật... thuyết minh Đo điện năng từ xa qua mạng RS485, bản vẽ nguyên lý Đo điện năng từ xa qua mạng RS485, bản vẽ thiết kế, FILE lập trình, ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP ĐIỆN tử Đo điện năng từ xa qua mạng RS485

PHẦN I :

TỔNG QUAN VỀ CÔNG NGHỆ ĐO LƯỜNG NĂNG LƯỢNG TRONG CÔNG NGHIỆP

Chương 1 : Khái quát các phương pháp đo điện năng

Chương 2 : Giới thiệu IC  đo điện năng AT73C540 (hãng Atmel) Chương 3 : Giới thiệu IC  đo điện năng AD7755 (hãng Analog Devices) Chương 4 : Giới thiệu IC  đo điện năng SA2002H (hãng Sames)

CHƯƠNG 1 :

KHÁI QUÁT CÁC PHƯƠNG PHÁP ĐO ĐIỆN NĂNG

LỜI GIỚI  THIỆU

Những 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.  Vì vậy nhu cầu quản   lý và đo lường  điện  năng  đòi hỏi một mức độ cao hơn trước đây. Các nhà cung cấp điện  năng  sẽ phải cung cấp   những dịch  vụ tiện ích cho người   sử dụng với chi phí thấp  nhất  có thể được.  Và một trong những  dịch  vụ đó là lắp đặt đồng hồ đo điện năng theo công nghệ mới hiện nay (công nghệ solid state).

Ngoài những lợi ích trước mắt như độ chính xác cao, gọn nhẹ  đồng hồ này

còn cho phép khả năng  linh hoạt hơn trong lắp  đặt  và sửa  chữa,   quản  lý và cập nhật thông tin nhanh và chính xác hơn thông qua mạng.

CẤU TẠO  MỘT ĐỒNG HỒ ĐO ĐIỆN NĂNG

Một đồng hồ đo điện năng chủ yếu dựa trên một trong hai công nghệ chính là xử lý tín hiệu tương tự hoặc tín hiệu   số. Xử lý tín hiệu ở đây liên quan đến việc nhân  và lọc  để tạo ra thông tin cần thiết (ví dụ như kWh…).  Đồng  hồ cơ đo điện năng đang được sử dụng phổ biến hiện nay được  xếp vào loại  đồng hồ dạng  này.

NHỮNG NHƯỢC  ĐIỂM CỦA ĐỒNG HỒ ĐO ĐIỆN NĂNG DẠNG TƯƠNG TỰ

Xử  lý tín hiệu tương tự là một  kỹ thuậ t không linh hoạt.  Một đồng hồ dạng này không  thể dễ dàng  tái thiết  lặp để phù hợp  với một yêu cầu mới hoặc  nhu cầu nâng cấp lên sau khi đã sử dụng.

Đồng  hồ dạng tương tự không   có tính ổn định  đối với những  thay đổi lớn của điều  kiện  môi trường  và thời gian.

Đồng  hồ dạng tương tự  có cấu  tạo phức  tạp, chi phí sản xuất  cũng  như chuẩn hoá cao hơn so với đồng hồ dạng  số.

Đồng  hồ dạng tương tự không   có tính tích hợp cao (cốt lõi của việc giảm chi phí).

ĐỒNG HỒ ĐO ĐIỆN N ĂNG THEO CÔNG NGHỆ MỚI

Đồng  hồ số làm việc dựa trên nguyên  tắc chuyển  đổi tín hiệu tương tự sang tín hiệu  số (ADC : Analog to Digital Converter). ADC  lấy mẫu tại mỗi thời điểm

tín hiệu tươ ng tự đưa vào và sau đó chuyển  chúng về dạng  số.

Một khi đã  ở dạng tín hiệu số, các mạch  xử  lý tín hiệu  số hoặc  vi xử  lý có thể  dễ dàng  xử lý các tín hiệu này .

Chính vì cốt lõi của đồng  hồ này  là việc chuyển  đổi tín hiệu tương tự sang tín hiệu  số nên đòi hỏi ADC cần phải phù hợp  với một số yêu cầu sau:

../      Độ phân  giải  cao, từ  16bit trở lên.  Chính vì tầm  hoạt đông  rộng

(4%lb đến 400%lb) và yêu  cầu độ chính xác cao (0.5%) nên độ phân giải của ADC phải cao. Một trong những  cách  để đạt được điều   này  là sử dụng kỹ thuật Oversampling và DSP.

../                             Tốc  độ lấy  mẫu   ít nhất   phải   từ 2 đến  4 kSPS (kilo Sample  per Second). Theo định luật Nyquist tần số lấy mâu phải  gấp  hai lần  tần  số lớn nhất của tín hiệu đo.

../      Chi phí thấp. Ngoài chi phí cho ADC còn phải lưu ý  đến chi phí của

các linh kiện đi kèm với ADC.

../                             Công suất tiêu thụ thấp. Một trong những  thử thách của việc thiết kế đồng  hồ la                    việc thiết  kế bộ nguồn  cung cấp (PSU : Power Supply Unit). Bộ nguồn   phải  có chi phí thấp  và độ tin cậy cao (khả năng hoạt động từ 15 đến

20 năm).

KỸ THUẬT OVERSAMPL ING

Một trong những cách đáp ứng được  yêu cầu đạt được  độ phân giải cao cho ADC là sử dụng  lý thuyết lượng tử hoá tăng  độ phân  giải ADC trong băng thông mong muốn.  Điều  này có thể thực  hiện  được  bằng  kỹ thuật  Oversampling, ví dụ như việc lấy mẫu tại tần  số cao hơn tần  số Nyquist. Giả  sử ta sử dụng   một IC ADC 12bit và lấy  mẫu   với  tốc  đô 100kSPS tín hiệu  có tần số tối đa 2kHz thì độ

phân giải đạt được có thể được tính theo công thức.

S

6.02x12bits

1.76dB

10 log10

100kHz

4kHz

SNR = 87.98dB = 14.3bi

Với kỹ thuật  trên,  độ phân  giải của ADC  đã tăng  lên 14.3bit so với 12 bit. Tóm lại độ phân  giải sẽ tăng  ½ LSB khi tăng gấp đôi tốc độ lấy mẫu.

CẤU TRÚC  ADC

ADC hiện nay dựa trên 5 công nghệ chuyển  đổi chính:

../      SAR ( Successive Approximation)

../      Flash (Parallel) và Half Flash

../      Integrating (Dual Slope)

../      V/F (Voltage to Frequency)

../        -    (Sigma – Delta)

SAR (SUCCESSIVE APPROXIMATION) ADC

ADC dựa  trên  kỹ thuật  xấp xỉ liên tiếp được sử dụng  rất phổ biến.  Kỹ thuật này dựa  trên việc so sánh liên tục tín hiệu lấy mẫu, sau đó chuyển  điên áp này thành giá trị nhị phân thích hợp.

Ưu điểm

../      Tốc  đô cao, có thể đạt được  tốc độ 1 triệu mẫu/1 giây.

../      Tiêu thụ năng lượng  khá thấp so với các loại ADC khác.

../      Chi phí tương đối thấp  đối với ADC có độ phân  giải thấp  (nhỏ  hơn

12bit).

Nhược điểm

../      Chi phí cao khi độ phân  giải đòi hỏi cao (lớn hơn 14bit).

../      Tín hiệu ngõ ra các bộ biến đổi (biến  áp hoặc  biến dòng)  pha i  được xử lý trước   khi đưa đến ADC, điều này khiến cho chi phí tăng lên.

FLASH (PARALLEL) VÀ HALF FLASH ADC

Kỹ thuật  Flash chuyển tín hiệu  lấy mẫu  thành  giá trị nhị phân theo một bước hoặc  hai bước  (đối  với loại Half Flash). Vì vậy  thời gian chuyển  đổi rất ngắn.  Cấu trúc này thường  được  dùng cho ADC có độ phân  giải  thấp  (8bit đến

10bit) nhưng lại  có tốc độ lấy mẫu  cao (từ 20 đến 50 MSPS).

Ưu điểm

../      Tốc độ chuyển  đổi rất cao. Nhược điểm

../      Độ phân giải thấp.

../      Tiêu thụ công suất lớn.

../      Chi phí tương đối cao.

../      Tín hiệu ngõ ra các bộ biến đổi (biến  áp hoặc  biến dòng)  phải được xử lý trước   khi đưa đến ADC, điều này khiến cho chi phí tăng lên.

INTEGRATING (DUAL SCOPE) ADC

Công  nghệ  này thường  được  sử dụng  trong việc đo lường   có tốc độ chậm nhưng đòi hỏi độ chính xác cao như trong các đồng  hồ số đa năng.  Nó có thể đạt được  độ phân  giải tối đa 22bit và có khả năng nén, hạn chế nhiễu cao.

Ưu điểm

../      Độ chính xác cao.

../      Công suất tiêu thụ khá thấp.

../      Chi phí tương đối thấp. Nhược điểm

../      Tốc  đô chuyển  đổi bị hạn  chế. Độ chính xác giảm đi khi tốc độ lấy mẫu tăng.

 

V/F (VOLTAGE TO FREQUENCY) ADC

Công nghệ V/F chuyển  đổi tín hiệu lấy mẫu thành  giá trị nhị phân  tương ứng theo hai bước : thứ nhất chuyển  tín hiệu vào sang tần số rồi sử dụng  một bộ đếm  để chuyển   tần số này sang giá trị  nhị phân. Vì vậy, theo lý  thuyết thì độ phân giải đạt được có thể tăng  lên đáng  kể.

Ưu điểm

../      Độ chính xác cao.

../      Công suất tiêu thụ thấp.

 

../      Chi phí tương đối thấp. Nhược điểm

../      Giống như loại Integrating ADC, loại  này bị giới hạn  bởi tốc độ lấy mẫu. Độ chính xác  của  nó tỉ lệ nghịch với tốc độ lấy mẫu.

../      Cần một bộ đếm ngoài  (vi xử lý hoặc IC số) để chuyển  đổi giá trị.

-Ll (SIGMA – DELTA) ADC

Trong những năm gần đây, công nghệ Sigma – Delta đã trở nên  phổ  biến trong việc chế tạo ADC. Một trong những ưu đ iểm  lớn nhất  của loại  này là có thể tích hợp chúng với DSP (Digital Signal Processing) hoặc VLSI (Very  Large Scale Integration).

Về cơ bản thì Sigma  – Delta có  thể chuyển  đổi một tín hiệu tương tự với

độ phân  giải cực  thấp (1bit ) với tốc độ cực  kỳ cao. Bằng  cách  sử dụng   kỹ thuật

Oversampling và loại nhiễu, nó có thể đạt đựơc  độ phân giải cao.

Ưu điểm

../      Độ phân giải cao, có thể đạt được 22bit.

../      Tốc độ chuyển  đổi tương đối cao so với hai loại Integrating ADC và

V/F ADC.

../      Có thể tích hợp  với IC khác tạo nên một IC đơn có nhiều  tính năng với chi phí thấp.

../      Chính vì sử dụng  kỹ thuật  Oversampling nên không  đòi hỏi việc xử lý tín hiệu đầu  vào.

Nhược điểm

../      Cần  có bộ điều  c hế cao hơn một khi đòi hỏi tốc độ chuyển  đổi cao.

../      Công  suất  tiêu  thụ tương đối  cao co với  loại SAR và   Integrating

ADC.

 

XỬ N HIỆU SỐ ĐÃ ĐƯỢC CHUYỂN ĐỔI

Một khi đã được  chuyển   đổi sang giá trị  số, các giá trị  điện  áp và dòng điện  sẽ được  nhân  với nhau, lọc  và xử lý để đưa ra các dữ liệu  yêu cầu. Các bộ biến  đổi  dòng  và áp (voltage  and current transducers)  có  nhiệm  vụ chuyển  tín hiệu điện lưới thành tín hiệu  có biên  độ nhỏ hơn phù h ợp với ADC. Sau khi được lấy mẫu và chuyển  đổi, các tín hiệu này được  xử  lý bằng  các mạch   số để đưa ra các dữ liệu  cần thiết  như: công suất thực,  công suất phản kháng,  công suất biểu kiến… Ngoài  ra đồng  hồ còn có các tính năng khác như bộ nhớ để lưu các giá trị hoặc  các thông  số chuẩn  hoá, bộ nguồn  cung cấp và thiết  bị hiển  thị (LED hoặc LCD) để  hiển   thị  giá  trị  đã đo được. Thêm   vào  đó các  tính năng  như AMR (Automatic Meter Reading) có thể mở rộng  việc  giao tiếp  và quản  lý của  đồng hồ.

..................................................................

ĐỘ TIN CẬY CỦA THIẾT BỊ

Trong những năm qua những  đồng  hồ cơ đo điên năng  đang sử dụng   rất đựơc   người  sử dụng   tin cậy   mặc  dù độ chính xác của chúng chỉ đạt được  2% và tuổi thọ không  thể vượt  quá 30 năm. Chính vì thế,  để đồng  hồ theo công nghệ mới  có thể  thay thế  được   thế  hệ đồng  hồ cũ thì chúng  phải đạt được  độ tin cậy qua các cuộc kiểm tra.

SAI SÓT TRONG QUÁ TRÌNH SẢN XUẤT

Hư hỏng loại này  có thể  chia làm hai loại: hư hỏng bên trong và hư hỏng bên ngoài.  Hư hỏng  bên  trong như hư hỏng  linh kiện, sai sót  do quá  trình sản xuất. Hư hỏng bên ngoài phần lớn do quá trình vân chuyển  vầ đóng gói gây nên.

Để hạn  chế hai loại hư hỏng này người ta thường tiến hành hai cuộc kiểm

tra.

KIỂM TRA THIẾT  BỊ Ở  NHIỆT ĐỘ CAO

Những cuộc kiểm tra dạng này được   gọi  là kiểm  tra độ bền  của thiết  bị. Chính trong những điều kiện khắc nghiệt  của cuộc kiểm tra m ới đánh  giá đựơc mức độ hoàn  hảo của thiết  bị. Tỉ lệ hư hỏng bên trong có thể nhận biết được  qua các phản ứng hoá học theo công thức Arrhenius:

A.exp    Ea kT

Qua công  thức trên,  các nhà sản xuất có thể  tính được tỉ lệ  hư hỏng trong một thời gian xác định.

KIỂM TRA TÍNH CHỊU ĐỰNG CỦA THIẾT   BỊ ĐỐI VỚI CÁC TÁC ĐỘNG BÊN NGOÀI

Chủ yếu trong cuộc kiểm tra này, nhà sản xuất  sẽ kiểm  tra độ tin cậy của

thiết bị khi chị u các tác động  về cơ khí như bị rớt, va chạm  mạnh… Điều này rất quan trọng ví như thiết  bị có thể hư sau vài   giờ   ở nhiệt  độ cao nhưng có thể  sẽ bị hư hỏng ngay lập tức khi bị va chạm mạnh.

HƯ HỎNG DO SHOCK ĐIỆN

Hư hỏng do sh ock điện  phần  lớn do sử dụng  thiết  bị ở  phạm vi quá tầm hoạt  động tối đa được  đề cập trong tài liệu  đính kèm. Để hạn chế sai sót này, nhà sản xuất thường  tích hợp các mạch  bảo vệ chống  tĩnh điện trong IC như tăng khả na ng chịu  ESD (Eletrostatic Discharge)... Việc kiểm tra này bảo đảm rằng các IC vẫn hoạt  động tốt sau khi bị shock điện trong một thời gian ngắn

KẾT LUẬN

Qua các điều  đã trình bày   ở trên cho thấy  các công  nghệ  mới đã làm giảm chi phí một cách đáng kể trong việc đo lường   và quản  lý điện năng. Các IC tích hợp chuyên  dụng  được  sản xuất ngày càng nhiều  làm giảm thời gian thiết  kế và tăng tính linh hoạt cho các thiết  bị đo. Chính điều  này đã thúc đẩy các nhà sản xuất IC không  ngừng  mở rộng và phát triển ngành công nghiệp đo lường.

CHƯƠNG 2 :

IC  ĐO ĐIỆN NĂNG AT73C540 (HÃNG ATMEL

GIỚI THIỆU  KHÁI QUÁT

../      Điện  áp nguồn  cung cấp thấp (nguồn  3V), công suất tiêu thụ thấp.

../      Điện  áp so sánh nội bên trong IC.

../      Độ chính xác cao: <0.2% trong phạm vi hoạt động.

../      Ngõ ra phát xung hỗ trợ nhiều  tốc độ: từ 10 đến 1.000.000 imp/kWh.

../      Ngõ  vào  dòng  điện  có bộ khuếch đại độ lợi  lập trình được (PGA: Programmable Gain Amplifier).

../      Cho phép  sử dụng  bộ biến  dòng hoặc  điện  trở shunt.

../      Phát hiện  công  suất tiêu thụ âm và giảm  áp lưới.

../      Chi phí thấp.

AT73C540 là một  IC  đơn đo điện năng tiêu thụ một pha của hãng Atmel có khả năng  đo công suất tiêu thụ giống như một điện năng kế một pha (công tơ mét). AT73C540 bao gồm hai bộ ADC theo công nghệ Sigma – Delta và khối  xử lý tín hiệu.

SƠ ĐỒ KHỐI

SƠ ĐỒCHÂN IC


Chân

Chức năng chân

VDA, VSA

Cấp nguồn cho mạch xử lý tín hiệu tương tự trong IC. VDA nối

 

với nguồn  ổn định  +3V và VSA nối với mass.

VDD, VSS

 

 

 

 

XI, XO

Cấp nguồn cho mạch xử lý tín hiệu  số trong IC. VDD nối vơi nguồn +3V và VSS nối mass.

Ngõ vào và ra dao động.  Giá trị thạch anh mặc định  là

7.3728MHz. Trong trường hợp dùng nguồn dao động ngoài, chân XO được bỏ trống  và dao động được đưa vào chân XI.

XRES

Chân reset của IC (tích cực mức thấp).

VIN

Ngõ vào điện áp, tầm đo có thể thay đổi từ –1V đến +1V so

 

với điện  áp chân  VREF.

IINN, IINP

Ngõ vào dòng điện.  Điện  áp tối đa sau bộ biến  dòng  là 1V

giữa hai ngõ vào.

VREF

Ngõ vào điện  áp so sánh.

EP

Ngõ ra xung đếm điện năng. Mối liên hệ giữa công suất tiêu thụ  và tần số xung có thể thay đổi được.

NEG

Ngõ ra phát hiện công suất tiêu thụ âm (tích cực mức cao).

VOL

Ngõ ra phát hiện  sụt điện  áp lưới quá ngưỡng cho phép.

ZC

Tích cực mức cao ít nhất 0.25mS khi áp lưới qua zero.

GC

Ngõ vào điều khiển  độ lợi dòng điện (tích cực mức thấp).

THÔNG SỐ KỸ THUẬT

Ngõ ra xung EP cho phép tính toán được điện năng tiêu thụ theo công thức:

P kW xMC

3600  s

imp kWh

Trong đó, P là công  suất thực (kW), MC l à hằng  số đo (số xung/kWh).

HẰNG SỐ ĐO

Tần  số xung trên  ngõ ra EP tỉ  lệ với công  suất  tiêu  thụ  qua hằng  số đo. Hằng  số đo càng  lớn, số xung/kWh càng lớn.

Hằng  số đo MC phụ  thuộc  vào tần số xung clock, điện  áp đo cực đại, dòng

đo cực đại, và hệ số tỷ lệ nội theo công thức :

MC    2xEPRATExfCLK

55xUMAX xI MAX

với EPRATE là hệ số tỷ lệ nội  được mô tả trong phần dưới

THAY ĐỔI  HỆ SỐ TỶ LỆ NỘI

Trong thời gian khởi động IC , các ngõ ra NEG, ZC và VOL đư ợc xem như ngõ vào.  Nếu  một chân  nối với điện  trở kéo lên,  chân  đó xem như ở  trạng thái tích cực (logic 1). Một  chân  bị bỏ trống  (NC : not connected)  hoặc  nối với tải (LED …), sẽ được   coi là  đang ở  trạng thái thấp  (logic 0). Trạng thái này quyết định giá trị  hệ số tỷ lệ nội  được  đề cập ở công thức trên.Bằng  cách kết hợp  các tần số xung clock và trạng  thái ba chân NEG, VOL và ZC, người  sử dụng   có thể chọn   lựa tần  số xung phát,  độ ch ính xác cũng như cấu hình phù hợp  với nguồn  tải tiêu thu.

TRẠNG THÁI CÔNG SUẤT

Ngõ ra NEG cho người  sử dụng  biết  trạng thái của công  suất.  Nếu  ngõ ra NEG ở  mức cao, công suất tiêu thụ hiện tại là âm.  Tuy nhiên IC  vẫn tính toán công suất chính xác bất kể trạng  thái công suất.

Cấu hình đồng  hồ đo với tốc độ 1000 xung/1kWh

Cấu hình đồng  hồ đo với tốc độ 10.000 xung/1kWh

GIÁM SÁT ĐIỆN ÁP LƯỚI

Ngõ  ra VOL cho phép  người  sử dụng gia m sát  nguồn  điện  lưới đang sử dụng.  Nếu nguồn  điện lưới rớt xuống  quá một giá trị ngưỡng  đã định,  IC  sẽ báo động thông qua ngõ ra VOL. Nguỡng  giới hạn có giá trị  40% tầm  áp hoạt động, tần số lấy mẫu  bằng  1/150.000 tần số xung clock.

.......................................

CHƯƠNG 4 :

 

GIỚI THIỆU  IC  ĐO ĐIỆN NĂNG SA2002H (HÃNG SAMES)

GIỚI THIỆU KHÁI QUÁT :

../      Bảo vệ chống tĩnh điện ESD.

../      Công suất tiêu thụ thấp <25mW.

../      Phù hợp với nhiều  loại  biến dòng khác nhau

../      Điện  áp so sánh chính xác trên IC

../      Dao động chính xác trên IC

../      Hoạt động trong phạm vi nhiệt  độ rộng.

Chip SA2002H là một   mạch tích hợp đo công  suất  và năng  lượng bằng xung có tần số tỷ lệ với công  suất  tiêu  thụ.  Phương pháp đo là cộng  dồn  các giá trị công  suất.  Năng  lượng   có thể được  tính bằng cách tích phân công suất theo thời gian.

SƠ ĐỒ KHỐI\

SƠ ĐỒCHÂN

Chức năng

tả

GND

Chân mass cho tín hiệu tương tự. Điện  áp cho chân này nên

nằm trong khoảng giữa VDD và V SS

 

 

VDD

Chân cấp nguồn dương cho IC. Điện  áp cung cấp cho chân này có giá trị điển  hình là +2.5V, nếu  sử dụng   điện  trở shunt

để biến dòng thì có thể cung cấp điện  áp lên đến +5V.

 

 

VSS

Chân cấp nguồn âm cho IC. Giá trị điển hình là –2.5V. Nếu có sử dụng  điện  trở shunt thì có thể  sử dụng  nối mass chân

này.

IVP

Ngõ vào điện áp.

IIN,IIP

Ngõ vào dòng điện.

VREF

Cung cấp điên áp so sánh. Trạng thái tối ưu có thể đạt  được

bằng cách nối chân này với VSS qua một điện  trở 25K   .

FOUT

Ngõ ra tần số.

DIR

Ngõ ra trạng  thái công suất.

FMO

Ngõ ra FMO tích cực mỗi khi đi ẹn áp lưới qua điểm Zero và

bắt đầu cạnh  dương.

TP1

 

 

Để trống các chân này

TP2

TP3

TP4

THÔNG SỐ KỸ THUẬT

TÍNH TOÁN CÔNG SUA T

Trong hình bên dưới, điện  áp rơi trên điện  trở shunt có giá trị trong khoảng

0 đến 16mV hiệu dụng (biến   đổi  từ dòng  lưới  0 đến 80 A qua điện  trở shunt

200   ). Điện  áp này được  chuyển   đổi sang dòng  điện  từ 0 đến 16uA hiệu dụng bằng  điện  trở R1 và R2. Ngõ vào dòng điện bão hoà ở giá trị 25  A b iên độ.

Đối với ngõ vào điện  áp, điện  áp lưới (230VAC) được chia áp bởi các điện trở (R3,R4 và P1) xuống  còn khoảng  14V hiệu dụng.  Dòng điện tại bộ biến  đổi A/D được hạn chế trong tầm 14 A hiệu dụng tại giá trị điện áp lưới thông  dụng bằng  điện  trở R5 (1M   ). Biến  trở P1 còn được  dùng để chuẩn  hóa.

Trong cấu hình này, với điện  áp lưới khoảng   230V và dòng  điện  khoảng

80A, tần  số ngõ  ra sẽ có giá  trị  là 1360Hz. Do đó, 1 xung ra tại ng õ  ra FOUT

tương ứng với 1 công suất tiêu thụ theo tỷ số (230V x 80A)/1360Hz = 13.53Ws.

CẤU HÌNH CHO TÍN HIỆU VÀO TƯƠNG TỰ

Các mạch ngõ vào điện  áp  và dòng  điện  được  trình bày như hình dưới. Những  ngõ vào này được  bảo vệ chống  tĩnh điện ESD bằng  các   các diode kẹp. Nhánh  hồi tiếp từ ngõ  ra của 2 tầng khuếch  đại AI  và  AV tạo ra các xung ngắn trên các tín hiệu đầu vào. Vì vậy giá trị nhân đôi chính xác của tín hiệu dòng điện ngõ vào được  đưa vào mạch  xử lý tín hiệu tương tự.

..................................................................................

EEPROM AT24C64. Nếu chọn dung lượng bộ nhớ  lớn hơn giá trị thực  hiện  có của phần  cứng, một lỗi lưu bộ nhớ sẽ xuất  hiện,  các dữ liệu được  ghi sẽ bị mất  và người  sử dụng không thể xem được  các giá trị cũ.

Mỗi khi người  sử dụng   thay đổi giá trị một thiết  lập, một nút Apply tương ứng sẽ hiện  ra cho phép cập nhật ngay giá trị đó.

Thiết  lập thứ ba và thứ tư dùng để định  lại thời gian cho thiết bị. Thời gian

trên thiết bị được  xử lý bởi  IC  RTC DS12887.Thay đổi thời gian trên thiết bị sẽ làm thay đổi trình tự lưu giữ giá trị điện  năng  đã đựơc  lưu giữ trước  đo và có thể làm mất đi tính logger của thiết bị

Thiết  lập thứ năm  thay đổi tốc độ truyền  dữ liêu của thiết  bị. Có 5 tốc độ chọn lựa: từ  9600bps, 19200bps, 38400bps, 57600bps, đến 115200bps. Lưu ý  là sau khi người  sử dụng truyền đi lệnh đặt laị tốc độ truyền  cho thiết bị thì người sử dụng cũng  phải  thiết  lập lại tốc độ truyền   của cổng  nối tiếp  máy  tính đang sử dụng  để kết nối với các thiết  bị phù hợp  với tốc độ truyền   mới. Nếu  hai tốc độ này không  phù hợp  với nhau, dữ liệu  sẽ không  thể được  nhận  giữa máy tính và thiết  bị hoặc  có thể gây ra lỗi frame truyền.

Thiết  lập thứ sáu thay đổi giao thức truyền  dữ liệu giữa máy tính và thiết

bị. Mặc  dù có hai chọn   lựa  là RS485 và ModBus nhưng do giới hạn  thời gian nên

chương trình chỉ sử dụng   giao thức  tự định nghĩa dùng RS485 để giao tiep

. Các

giao thức truyền  thông khác như ModBus, ProfiBus, CAN, InterBus-S có thể  được thêm vào sau này.

Thiết  lập thứ bảy cho phép  người  sử dụng  định thời gian lưu giá  trị điện năng vào trong bộ nhớ ROM. Có ba giá trị cần phải  thiết  lập là giờ:phút:giây. Sau khi thiết  lập, thiết  bị sẽ kiểm  tra thời gian trong mỗi  ngày  và sẽ lưu gi á trị   điện năng khi nào thời gian hiện tại trùng với thời gian lấy mẫu. Như vậy  cứ mỗi một ngày,  thiết  bị lại lưu một  giá trị. Dữ liệu  này  được đóng gói trong 16byte, với

dung lượng  bộ nhớ tối thiểu  8Kbyte, thiết b ị có thể   lưu được nhiều nhất 500 ngày trước khi dữ liệu  cũ bị ghi đè lên.  Có thể tăng  số  ngày lên toi cách gắn thêm bốn IC EEPROM AT24C64 vào thiết bị.

đa 2000 ngày bằngThiết  lập cuối  cùng  có thể thay đổi giá trị điện năng  hiện tại trên thiết bị. Thiết   lập  này   rất có ích mỗi  khi thiết  bị bị reset,  mất nguồn  cung cấp hoặc  di chuyển,  gắn với công tơ mét khác. Khi giá trị mới được  thiết  lập, thiết  bị sẽ tăng gía trị   bắt đầu  từ giá trị mới  này.  Tuỳ  theo độ phân  giải của công  tơ mét gắn với

thiết  bị,  giá trị  mới này được phân tích ra thành  các ô nhớ   8bit tương ứng  và truyền xuống thiết bị.

Khi người  sử dụng   nhấp  vào một trong các Tab thuộc tính của thiết  bị (số

Tab = số thiết  bị) và nhấp  vào nút Refresh thì các giá trị  thuộc  tính cũng như điện năng  của thiết  bị đó sẽ được  hiện  ra để quan sát. Ngoài ra, nếu thiết  bị có lưu các gái trị điện  năng  trong bộ nhớ  EEPROM thì chương trình sẽ đọc  về và hiển  thị

chúng dưới dạng  đò thị biến  thiên.

Việc lưu và in các dữ liệu  này ra tập tin hay ra giấy giúp cho việc quản lý được  dễ dàng hơn.

PROPERTIES

Thay đổi các thuộc  tính cổng nối tiếp trên máy tính.

Mỗi thiết bị được  thêm vào chương trình đã được   thêm  vào đeu menu xổ xuống  khi nhấp chuột phải trên nút thiết bị đó.

xuất hiên

 Device 001•s properties               '

000000.02

Point of time: 07:44:10 PM Sunday.Jan 13 2002

 

Properties

Resolution:            420           r/kWh Memory size:            8              Kbyte Baudrate:         57600    bps Protocol:             RS485 Network

Sample hour :          12:30:00

REMOVE

Dòng lệnh cuối cùng cho phép  người  sử dụng  gỡ bỏ thiết  bị hiện  có trong chương trình

HƯỚNG PHÁT TRIỂN ĐỀ TÀI

Qua quá trình làm luận văn, theo yêu cầu đề tài của thầy hướng  dẫn đặt ra, cho thấy  luận  văn đã thực  hiện  được  một số yêu cầu và vẫn còn chưa thoả mãn được  một số yêu cầu được  đặt ra:

Đạt yêu cầu:

../              Hiển thị thông tin chi tiết trên thiết bị

../              Tính năng thời gian thực  và data logger

../              Lưu trữ dữ liệu  khi không có nguồn cung cấp

../              Khả năng giao tiếp mạng  thiết bị (256 thiết bị)

../              Khả năng truyền dữ liệu  ở tốc   độ  cao

Chưa thoả mãn yêu cầu:

../              Tính ổn định  của thiết bị.

../              Khả năng tích hợp chưa cao (chưa sử dụng được IC chuyên dụng)

../              Phần mềm vi xử lý còn phức tạp, chưa tối ưu.

../              Phần mềm Energy meter còn ít tính năng, chưa hoàn toàn hết lỗi.

ĐỊNH HƯỚNG PHÁT TRIỂN

Vì vậy,  có thể cho rằng hướng  phát triển  của đề tài sau này có thể  gói gọn trong các mục tiêu sau:

../              Mở rộng khả năng  tích hợp (dùng các IC chuyên dụng đã đề cập  trong phần I)

../              Thu gọn  và tăng  tính ổn định cho phần  cứng thiết  bị cũng như phần mềm  xử lý.

../              Tăng   cường   khả  năng   quản   lý thiết   bị  (tăng   số lượng thiết  bị trong mạng, cho phép  đọc  dữ liệu  qua mạng điện thoại, lưu trữ và in ấn…

I LIỆU THAM KHẢO

 

 

I LIỆU

../              Đo lường  và điều  khiển  bằng  máy tính – NXB Khoa Học  Kỹ Thuật

Tác giả Ngô Diên  Tập

../              Kỹ năng  lập trình Visual Basic 5 (Sơ cấp  và Trung cấp) – Ngọc Anh

Thư Press

Tác giả Nguyễn  Tiến – Đặng Xuân Hưởng  – Nhuyễn  Văn Hoài  – Trương Ngọc Văn

../              Kỹ thuật  ghép nối máy tính – NXB Khoa Học  Kỹ Thuật

Tác giả Ngô Diên  Tập

../              Lập  trình ghép  nối máy  tính trong Windows  – NXB Khoa Học Kỹ

Thuật

Tác giả Ngô Diên  Tập

../              LVTN “Đo điện năng từ xa qua đường  dây tải điện” Tác giả Nguyễn Quốc Đại

../              LVTN “Mạch đo điện  áp – dòng điện  – hệ số công  suất   – công suất

AD&DC dùng MP8952” Tác giả Phan Phiên Bình

../              Mạng truyền thông công nghiệp – NXB Khoa Học  Kỹ Thuật

Tác giả Hoàng  Minh Sơn

../              Giáo trình vi xử lý – Khoa Điện – Điện  Tử ĐHBK

../              Microcontroler Data Book - Atmel

../              Vi xử  lý  trong đo lường  và điều  khiển – NXB Khoa Học  Kỹ Thuật

Tác giả Ngô Diên  Tập

CDROM

../              Atmel Products – Sept 2001

../              CDROM của Thầy Huỳnh Văn Kiểm

../              DAQ Designer 2001 – National Instruments

../              Farneld Semiconductors Datasheets

../              Full-line Data Catalog 2001 Edition – Maxim

../              IC Master 2000

../              Measurement  Studio – National  Instruments

../              Microchip Technical Library

 

WEBSITES

../                http://home.iae.nl

../                www.8052.com

../                www.analog.com

../                www.atmel.com

../              www.chipcenter.com

../                www.maxim-ic.com

../                www.national.com

../                www.repairfaq.org

../                www.sames.co.za

../                www.themeterguy.com

 

Close