Kif Tħallaf Sistemu tal-Misurazzjoni tal-Elettricità

Flieġ il-maħżen tal-elettronika, l-instrumenti u r-raqmi huma magħżula ħafna fil-kontroll industrjali u f'kull aspekt ta' l-ħajja soċjali. Fis-silġ, il-requisiti għal affidabilità tal-instrumenti qed jagħmlu aqwa, u l-raqmi tal-enerġija ma jkunux tneħħex. Il-requisiti għall-affidabilità tal-raqmi tal-enerġija huma definiti fis-standardi tekniki tar-raqmi sħiħa.

Din is-standardi qegħdu jispicifikaw li l-medja tal-aħħar tal-raqmi tal-enerġija għandha tkun mhux inqas minn għoxrin sena, li jgħin biex id-disinn tal-affidabilità fl-proċess tad-dewmien ikun parti ħafna importanti. Il-probabbiltà li funzjonijiet meħtieġa jiġu kkompluti taħt kondizzjonijiet speċifiki u f'temp speċifik hija tkun tneħħet bħala Mean Time Between Failures (MTBF), anki m'għandin ngħidu medja tal-intervall bejn l-erruri. MTBF huwa misur komuni għall-affidabilità. L-għan tal-disinn tal-affidabilità għal raqmi tal-enerġija huwa l-aċċessjarju tal-MTBF tal-prodott u s-sigurtà tal-funzjonament normali.

1. Disinn tal-Affidabilità Hardware

Disinn tas-Suppressjoni tal-Interferenza tal-Ċors tal-Ġabra għal Raqmi tal-Enerġija

Skond l-analisi tat-tad-dati ingegneristici, 70% mill-interferenza fis-sistemi tal-raqmi tal-enerġija tħadret mit-ċors tal-ġabra. Għalhekk, l-aċċessjarju tal-qualità tal-ċors tal-ġabra huwa tal-ħafiżija għal funzjonament affidabili tal-sistema kollha. Skont is-sistema, l-enerġija tipikament tiġi mill-illumin, disinn anti-interferenza għal-ċors tal-ġabra jikkonsentra fuq if-filtering fil-punt tal-input u is-suppressjoni tal-interferenza transjent.

2. Disinn tal-Terraġ għal Raqmi tal-Enerġija

Id-disinn tas-sistema tal-terraġ jimpattja direttament fuq kapabilità anti-interferenza tal-prodott kollu. Disinn ħafif jista’ jblokkja l-interferenza tal-ambjent estern u jispiċċa effiċjentement in-noxi internament kopjata. Kunsiderazzjoni ta’ dawn it-tnejn aspetti tista’ tgħin biex issoddisfa l-affidabilità tas-sistema: 

Digital Ground u Analog Ground Minflok li l-signali digitali jiġu xirfa, il-kurrenti fil-kitba digitali jirreġistraw varjazzjonijiet pulsed. Għalhekk, l-analog ground u l-digital ground għandhom jiġu disinnati separatament fis-sistemi tal-raqmi tal-enerġija, imma jkunu kkonezz biss fit-tieni punt. Il-kitba analoga u d-digitali ftal-bord kitba għandhom jkunu kkonezz mal-loro "grounds" rispettivi. Dan jipprevenixxi l-kurrenti pulsed tal-kitba digitali minn kopjata mal-kitba analoga permezz tal-impedanza tal-ground partit, bl-formazzjoni ta’ interferenza transjenti. Meta jsibu segnali kbira ta’ frequenza għoli, din l-interferenza tivvota aktar significanti.

Single-Point u Multi-Point Grounding Fis-sistemi ta’ bassa frequenza, it-terraġ solitament jiġi kkombinat b’terraġ single-point parallel u terraġ single-point serial biex iżżid il-prestazzjoni. It-terraġ single-point parallel riferiskon alliġuzzjoni ta’ diversi kitba tal-terraġ insieme fi waħda post, fejn il-potenzjal tal-terraġ ta’ kull modulu huwa relatat mal-kurrenti u r-resistenza tagħhom. Il-vantaggju huwa l-assenza ta’ interferenza ta’ kopjata mil-resistenza tal-wirt tal-terraġ komuni; il-disvantaggju huwa l-użu eċċessiv tal-kitba tal-terraġ.

It-terraġ single-point serial nieseb illi diversi moduli jgħandhom is-sammas wirt tal-terraġ. Għalhekk, l-equivalent tal-resistenza tal-wirt tal-terraġ jiktbu drop ta’ voltagġ, fejn ipunti ta’ konnessjoni ta’ moduli differenti jkunu għandhom potenzjali differenti relativament lil-art. Il-varjazzjonijiet tal-kurrenti fl-un modulu jaffettuw il-potenzjal tal-terraġ, jmodifikaw l-output tal-kitba u jikkawżaw interferenza ta’ kopjata mil-resistenza tal-wirt tal-terraġ komuni. Din il-metodu karkatterizzata bl-isemplicità tal-kitba. It-terraġ multi-point huwa komuni fis-sistemi ta’ alta frequenza, fejn il-kitba tal-terraġ ta’ kull modulu jiġu kkonezz bl-asse tal-terraġ bl-aqra possibbli. Il-vantaggi inkludux il-kitba tal-terraġ qasra, l-impedanza bassa, u s-silġ tal-noxi ta’ interferenza miksuba mill-impedanza tal-wirt tal-terraġ komuni.

3. Disinn tal-Isolazzjoni għal Raqmi tal-Enerġija

L-obiettiv primarju tad-disinn tal-izolazzjoni huwa l-separazzjoni tas-sorsi tan-noxi mid-kitba sensitiva. Il-karkatteristiċa tad-disinn tal-izolazzjoni hi li l-raqm tal-enerġija jiġi mmantjenut bil-komunikazzjoni tal-segnali mal-ambjent operattiv mingħajr interazzjoni elettrika diretta. Id-dakjumentazzjoni prattika inkludux izolazzjoni tal-transformator, izolazzjoni optika, izolazzjoni tal-relay, amplifikaturi tal-izolazzjoni, u izolazzjoni tal-disinn tal-kitba. 

• Izolazzjoni tal-Transformator Ix-xformaturi tal-puls, li jkollhom numru qasir ta’ avvolgimenti, kapacità distribuita żgħira (biss kelb kbir picofaradi), u avvolgimenti primari u sekondari avvoluti fuq l-ihnejjem tal-core, jistgħu sservu bħal-komponenti tal-izolazzjoni għal segnali tal-puls, bl-izolazzjoni tal-segnali digitali.

• Izolazzjoni Optika X-X’ ta’ optocoupler tista’ tsuppresa spik tal-puls u diversi noxi ta’ interferenza. Ttalb ta’ izolazzjoni optika jgarantiex li ma jkunx interazzjoni elettrika bejn is-sistema tal-host computer u l-port tal-komunikazzjoni tal-raqm tal-enerġija, bl-aċċessjarju tal-prestazzjoni anti-interferenza tas-sistema. L-optocouplers jistgħu jizolaw is-segnali digitali imma ma jkunux adatti għal is-segnali analogi. Il-modi komuni għal l-izolazzjoni tal-segnali analogi inkludux: A. Konverżjoni tal-volt tal-frequenza wara izolazzjoni optika, li jresulta f’kitba komplikata; B. Amplifikaturi differenziali, li joffru volt tal-izolazzjoni inqas; C. Amplifikaturi tal-izolazzjoni, li jagħmlu ħafna aħjar imma huma karji. 

• Izolazzjoni tal-Relay Minflok li jkun hemm konnessjoni elettrika bejn il-coil u l-koxxi tal-relay, il-coil jista’ jirċevi is-segnali mentri l-koxxi jmissu, bl-effettivament soluzzjoni tal-problema ta’ interazzjoni bejn is-sigħat elettrika forti u ddebiji, bl-izolazzjoni tal-interferenza.

• Izolazzjoni tal-Kitba Talb tal-izolazzjoni permezz tal-disinn tal-PCB, b’moħħ ta’ separazzjoni bejn is-sigħat elettrika forti u ddebiji.

4. Disinn Anti-Interferenza tal-Kitba tal-PCB għal Raqmi tal-Enerġija

Il-kitba tal-PCB servix bħal-carrier għal komponenti tal-kitba u provdi l-konnessjoni elettrika bejnhom. Il-qualità tad-disinn tal-PCB timplika direttament fuq kapabilità anti-interferenza tas-sistema. Il-prinċipji ġenerali segwi fid-disinn tal-PCB inkludux:

• Ikkelb il-oscillator tal-kristall qrib bosta mill-pin tal-Central Processing Unit (CPU). Terrifika u ssegura l-kaxxa metalika, u isolazzjoni tal-zona tal-clock b'mezzu tal-wirt tal-terraġ—dan il-metodu jipprevenixxi problemi diffiċli ħafna;

• Uża kristalli ta’ frequenza inqas għal CPU u keep il-kitba digitali saħansitra possibbli, skont li l-prestazzjoni tas-sistema tkun satisfattiva;

• Il-porti tal-input/output tal-CPU li ma jkunux magħżula għandhom ma jkunu mhux floating; għandhom ikunu kkonezz mal-enerġija tas-sistema jew mal-terraġ, u l-istess applika għal chips oħra;

• Minimizza l-lunghezza tal-traces bejn komponenti ta’ alta frequenza. Keep il-komponenti funzjonali tal-input u output far ħafna, u ma jkunux l-komponenti suscettibili għal interferenza qrib bosta għal wieħed l-ieħor;

• Evita l-loop ta’ kurrenti fis-kitba ta’ bassa frequenza u ta’ segnalit ddebiji. Jekk mhux possibli, minimizza l-area tal-loop biex tniżżel il-noxi indotta;

• Evita l-bends ta’ 90 gradi fis-kitba tas-sistema biex tniżżel l-emissjoni ta’ noxi ta’ alta frequenza;

• Il-line tal-input u output tas-sistema għandhom jivvitaw milli jirrijġu parallela. Addiċiona wirt tal-terraġ bejn żewġ konduktör li jipprevenixxi effiċjentement it-transferiment reattiv.

5. Disinn tal-Affidabilità Software

5.1 Disinn tal-Filtraggio Digitali għal Raqmi tal-Enerġija 

Fis-silġ, diversi ICs ta’ misuratura huma magħżula ħafna fir-raqmi tal-enerġija. Il-processur central ikommuŋika ma’ dawn l-ICs ta’ misuratura permezz tal-Serial Peripheral Interface (SPI) jew Universal Asynchronous Receiver/Transmitter (UART) biex jipprovdù parametri tas-sistema tal-enerġija. Jekk il-bus jiġi interferit jew l-IC ta’ misuratura jopera abnormament, il-processur central se jirċevi data sbagliata.

Għalhekk, l-incorporazzjoni tal-filtraggio software huwa essenzjali. Għal parametri ta’ enerġija normali, metodu ta’ mediċan jistgħu jiġu adoperati: ikkolektja ta’ hamsa sieks datapoints, elimina l-valuri maxima u minima, u calcola l-media. Għal data ta’ enerġija, stimaxxi l-range dinamiku f'unita ta' timp permezz tal-ambjent operattiv nominal tal-raqm; jekk data ta’ enerġija abnormali jiġu osservati, is-software jista’ jelimina dan is-sett ta’ data. Metodi oħra inkludux filtraggio medjan, media aritmetika, u filtraggio low-pass ta’ prima ordni. Il-prattika provdiet li l-użu tal-filtraggio software maximixa l-affidabilità ta’ lettori tal-parametri.

5.2 Disinn tal-Redundanza tal-Data għal Raqmi tal-Enerġija

Biex iżżid l-affidabilità tas-sistema, is-setting parameters u calibration parameters tas-sistema jistgħu jiġu disinnati b’dawk backup multipli. Jekk set ta’ data jiġi corrottu, set ta’ backup oħrajn jistgħu jiġu attivati. Biex is-siguri tal-sigurtà tal-data u l-aċċessjarju tal-probabbiltà tal-survival tal-data permezz tal-operazzjonijiet errate, diversi set tal-data għandhom jiġu memorizzati fi posti dispersi.

5.3 Disinn tal-Verifikazzjoni tal-Data u Redundanza tal-Operazzjonijiet għal Raqmi tal-Enerġija

Meta l-processur central ikteb setting u calibration parameters fid-memory, l-interferenza tista’ tkaġuna data sbagliata tikteb, imma l-processur ma jistax jiddetermina l-korektitud tal-data tikteb. Biex is-siguri l-korrektitud tal-data tikteb, id-disinn tas-software jagħmel "checksum" għal id-data li għandha tikteb u storja l-checksum permezz tal-data. Wara kull operazzjoni ta’ writing, operazzjoni ta’ reading jiġi eseguita, u l-checksum tal-data li tiġi letta jiġi confrontat mal-checksum stored. Jekk ma jkunux identiċi, l-operazzjoni ta’ writing tieħu rieda saldat sakemm id-data tkun tikteb korrettament. Jekk limit ta’ retry jiġi superat, erġa ta’ writing errata jiġi displayat.