Hoe om die Betroubaarheid van 'n Kragmeterstelsel te Verhoog

Met die vinnige ontwikkeling van die elektroniese industrie word verskeie instrumente en meetapparate wyd gebruik in industriële beheer en alle aspekte van samelewing. Tegelyk word die vereistes vir betroubaarheid van instrumente steeds hoër, en kragmeters is geen uitsondering nie. Die betroubaarheidsvereistes vir kragmeters word binne intelligente meter tegniese standaarde gespesifiseer.

Hierdie standaarde stel dat die gemiddelde leeftyd van kragmeters nie minder as tien jaar mag wees nie, wat betroubaarheidsontwerp tydens die ontwikkelingsproses veral belangrik maak. Die waarskynlikheid om vereiste funksies onder gespesifiseerde toestande en binne 'n gespesifiseerde tyd te voltooi, staan bekend as Gemiddelde Tyd tussen Fout (MTBF), ook bekend as gemiddelde foute-intervaltyd. MTBF is 'n algemene maatstaf vir die meting van betroubaarheid. Die doel van betroubaarheidsontwerp vir kragmeters is om die produk se MTBF te verhoog en normale operasie te verseker.

1. Aparatuur Betroubaarheidsontwerp

Kragversorgings Storingbeheer Ontwerp vir Kragmeters

Volgens ingenieursstatistiese dataanalise, gaan 70% van storinge in kragmeterstelsels deur die kragversorging in. Daarom is die verbetering van kragversorgingskwaliteit van groot belang vir die betroubare werking van die hele stelsel. Aangesien stelselkrag tipies van die hooflynvoeding afkomstig is, fokus anti-storingontwerp vir kragversorging hoofsaaklik op filtrering by die invoerpoort en onderdrukking van transiënte storinge.

2. Gronding Ontwerp vir Kragmeters

Die ontwerp van die grondingstelsel het direkte invloed op die gehele produk se anti-storingvermoë. 'n Goed ontwerp kan buite-inligtingstoestand storinge blokkeer en interne gekoppelde geraas effektief onderdruk. Oorweging van die volgende twee aspekte kan sisteembetroubaarheid verbeter:

Digitale Gronding en Analogiese Gronding As gevolg van die skerpe rande van digitale sinne, vertoon strome in digitale sirkusse gepulseerde veranderinge. Dus moet analogiese gronding en digitale gronding in kragmeterstelsels apart ontwerp word, slegs by 'n enkele punt verbonden. Analogiese en digitale sirkusse op die printskaakplaat moet aan hul onderskeie "gronding" gekoppel word. Dit voorkom effektief dat die gepulseerde grondstroom van die digitale sirkus via gedeelde grondimpedans gekoppel word na die analogiese sirkus, waar dit transiënte storinge vorm. Wanneer hoë-frekwensie groot sinne in die stelsel bestaan, word hierdie storing meer betekenisvol.

Eenpunt- en Veelpunt Gronding In lae-frekwensiestelsels, kombineer gronding gewoonlik parallel eenpunt gronding met reeks eenpunt gronding om prestasie te verbeter. Parallel eenpunt gronding verwys na die verbind van meerdere module gronddrae by 'n enkele plek, waar elke module se grondpotensiaal verband hou met sy eie stroom en weerstand. Sy voordeel is die absensie van gekoppelde storinge van gemeenskaplike gronddraad weerstand; die nadeel is oormatige gebruik van gronddrae.

Reeks eenpunt gronding beteken dat meerdere modules die selfde gronddraadsegment deel. Omdat die ekwivalente weerstand van die gronddraad spanningval veroorsaak, het die verbindingpunte van verskillende modules verskillende potensiale relatief tot die aarde. Stromeveranderinge in enige module beïnvloed die grondpotensiaal, wat die sirkusuitset verander en gekoppelde storinge van gemeenskaplike gronddraad weerstand veroorsaak. Hierdie metode het eenvoudige draadlegging. Veelpunt gronding word algemeen in hoë-frekwensiestelsels gebruik, waar elke module se gronddraad so dicht moontlik aan 'n grondbusbaan gekoppel word. Sy voordele sluit kort gronddrae, lae impedans, en die eliminasie van stoorgeraas veroorsaak deur gemeenskaplike gronddraad impedans in.

3. Isolasie Ontwerp vir Kragmeters

Een primêre doel van isolasieontwerp is om geraasbronne van sensitiewe sirkusse te skei. Die kenmerk van isolasieontwerp is dat die kragmeter sinsekommunikasie met sy bedryfsomgewing behou sonder direkte elektriese interaksie. Hoofimplementeringsmetodes sluit transformatorisolasie, opto-isolasie, relaisisolasie, isolasieversterkers, en uitlegisolasie in.

• Transformator Isolasie Puls-transformateurs, met min windings, klein verdeelde kapasiteit (net 'n paar pikofarade), en primêre/sekondêre windings op teenoorgestelde kante van die kern, kan as isolasiekomponente vir puls sinne dien, wat digitaal sin isolasie bereik.

• Opto-Isolasie Deur 'n optokoppelaar by te voeg, kan spits pulssies en verskeie geraasstoringe onderdruk word. Opto-isolasie verseker dat daar geen elektriese interaksie is tussen die hoofrekenaarstelsel en die kragmeter se kommunikasiepoort, wat sisteem anti-storingprestasie verbeter. Optokoppelaars kan digitaal sinne isoleer, maar is nie geskik vir analogiese sinne nie. Algemene metodes vir die isolasie van analogiese sinne sluit in: A. Spanning-na-frekwensie omskakeling gevolg deur opto-isolasie, wat in komplekse sirkusse resulteer; B. Differensiaalversterkers, wat 'n laer isolasiespanning bied; C. Isolasieversterkers, wat goed presteer maar duur is.

• Relais Isolasie Aangesien daar geen elektriese verbinding is tussen 'n relais se spoel en kontakte nie, kan die spoel sinne ontvang terwyl die kontakte dit oordra, wat die probleem van sterk en swak elektriese sinne wat interakteer, effektief oplos en stoorisolasie bereik.

• Uitleg Isolasie Uitlegisolasie deur PCB-uitleg, hoofsaaklik die skeiding van sterk en swak elektriese sirkusse.

4. Gedrukte Sirkuskart (PCB) Anti-Storing Ontwerp vir Kragmeters

Die gedrukte sirkuskart dien as drager vir sirkuselemente en verskaf elektriese verbindinge tussen hulle. Die kwaliteit van PCB-ontwerp het direkte invloed op die sisteem se anti-storingvermoë. Algemene beginsels wat in PCB-ontwerp gevolg word, sluit in:

• Plaas kristalosillators so naby as moontlik aan die sentrale verwerkingseenheid (CPU) pynne. Grond en veilig hul metalen hoeës, dan isoleer die klokarea met 'n gronddraad—hierdie metode voorkom baie moeilike probleme;

• Gebruik laer frekwensie kristalle vir die CPU en hou digitale sirkusse so stadig as moontlik, indien sisteemprestasievereistes bevredig word;

• Ongebruikte CPU-ingang/uitgangpynne moet nie loslaat nie; hulle moet aan sisteemkrags of grond gekoppel word, en dieselfde geld vir ander chips;

• Minimeer die lengte van spore tussen hoë-frekwensiekomponente. Hou ingang en uitgang funksionele komponente ver van mekaar, en plaas nie stoorprone komponente te naby mekaar nie;

• Vermy stroomlusses in lae-frekwensie en swak-sin sirkusse. Indien onvermydelik, minimeer lusarea om geïnduseerde geraas te verminder;

• Vermy 90-graadse boë in sisteemdraadlegging om hoë-frekwensie geraas emissie te voorkom;

• Sisteemingangs- en -uitganglyne moet vermy om parallel te loop. Voeg 'n gronddraad tussen twee geleiders by om reaktiewe koppeling effektief te voorkom.

5. sagteware Betroubaarheidsontwerp

5.1 Digitale Filterontwerp vir Kragmeters

Tans word verskeie meet IC's wyd in kragmeters gebruik. Die sentrale verwerker kommunikeer met hierdie meetchips via Serial Peripheral Interface (SPI) of Universal Asynchronous Receiver/Transmitter (UART) om parameters van die kragstelsel te verkry. As die bus gestoor word of die meetchip onregmatig werk, sal die sentrale verwerker onjuiste data ontvang.

Daarom is die insluiting van sagteware filtering krities belangrik. Vir gewone kragparameters kan die gemiddelde metode aangewend word: versamel vyf tot ses datapunte, verwyder die maksimum en minimum waardes, dan bereken die gemiddelde. Vir energiedata, raam die dinamiese bereik binne 'n eenheid tyd gebaseer op die meter se gerateerde bedryfsomgewing; as abnormale energiedata voorkom, kan die sagteware daardie datapakket wegwerp. Ander metodes sluit mediaanfiltering, rekenkundige gemiddeld, en eerste-orde lae-passiefiltering in. Praktyk het bewys dat die gebruik van sagteware filtering die betroubaarheid van parameterleesinge maksimeer.

5.2 Data Redundansie Ontwerp vir Kragmeters

Om sisteembetroubaarheid te verbeter, kan sisteeminstellingparameters en kalibrasieparameters multi-backup ontwerpe gebruik. As een stel data beskadig word, kan 'n ander backup stel aktiveer word. Om dataveiligheid te verseker en die waarskynlikheid van dataoorskyn onder foutiewe operasies te verhoog, moet verskeie datapakkette in verspreide posisies gestoor word.

5.3 Data Verifikasie en Operasie Redundansie Ontwerp vir Kragmeters

Wanneer die sentrale verwerker instelling- of kalibrasieparameters in die geheue skryf, kan storinge lei tot onjuiste data wat geskryf word, maar die verwerker kan nie die korrektheid van die geskrewe data bepaal nie. Om korrekte data skryf te verseker, doen die sagteware-ontwerp 'n "somkontrole" op die data wat geskryf moet word en stoor die somkontrole saam met die data. Na elke skryfoperasie word 'n leesoperasie uitgevoer, en die somkontrole van die geleesde data word vergelyk met die gestoorde somkontrole. As hulle nie ooreenstem nie, word die skryfoperasie herhaal tot die data korrek geskryf is. As die herprobeerlimiet oorskry word, word 'n skryffout aangedui.