कसरी पावर मीटर सिस्टेमको आश्वासन बढाउने
इलेक्ट्रोनिक्स उद्योगको तीव्र विकासको साथ, विभिन्न प्रकारका यंत्र र मीटरहरू औद्योगिक नियंत्रण र सामाजिक जीवनका सबै पक्षहरूमा व्यापक रूपमा प्रयोग गरिँदैछन्। एउटै गरी, यंत्रको विश्वसनीयताको लागि दर्शाइएको आवश्यकताहरू धेरै उच्च हुँदै गएको छ, र शक्ति मीटरहरू अपवाद छैन। शक्ति मीटरको लागि विश्वसनीयता आवश्यकताहरू स्मार्ट मीटर तकनीकी मानकहरूमा निर्दिष्ट गरिएका छन्।
यी मानकहरूले शक्ति मीटरको औसत सेवाकाल दस वर्षभन्दा कम नहुनुपर्छ भनेर निर्धारण गर्छन्, जसले विकास प्रक्रियामा विश्वसनीयता डिझाइनलाई विशेष रूपमा महत्वपूर्ण बनाउँछ। निर्धारित परिस्थितिहरू र समयको भित्र आवश्यक कार्यहरू पूरा गर्ने संभावनालाई मध्यम फेल्योर बीच फेल्योर (MTBF) भनिन्छ, जसलाई औसत फेल्योर अन्तराल समय पनि भनिन्छ। MTBF विश्वसनीयता मापनको लागि एक सामान्य मापदण्ड हो। शक्ति मीटरको लागि विश्वसनीयता डिझाइनको उद्देश्य उत्पादको MTBF बढाउन र सामान्य संचालनको लागि सुनिश्चित गर्न छ।
1. हार्डवेयर विश्वसनीयता डिझाइन
शक्ति मीटरको लागि शक्ति आपूर्ती इन्टरफेरेन्स दमन डिझाइन
अभियान्त्रिक तथ्यांक विश्लेषणको अनुसार, शक्ति मीटर प्रणालीमा 70% इन्टरफेरेन्स शक्ति आपूर्तीको माध्यम दिए प्रवेश गर्छ। त्यसैले, शक्ति आपूर्तीको गुणस्तर सुधार गर्ने गरी त्यो पूर्ण प्रणालीको विश्वसनीय संचालनको लागि अत्यन्त महत्वपूर्ण छ। चूँकि प्रणाली शक्ति सामान्यतया मेन इलेक्ट्रिसिटीबाट प्राप्त गरिन्छ, शक्ति आपूर्तीको लागि एन्टी-इन्टरफेरेन्स डिझाइन थोडाहरू इनपुट पोर्टमा फिल्टरिङ र ट्रान्सिएन्ट इन्टरफेरेन्सको दमन परिकल्पना गर्दछ।
2. शक्ति मीटरको लागि ग्राउंडिङ डिझाइन
ग्राउंडिङ प्रणालीको डिझाइन उत्पादको पूर्ण एन्टी-इन्टरफेरेन्स क्षमतालाई प्रत्यक्ष रूपमा प्रभावित गर्छ। एक राम्रो डिझाइनले बाहिरी पर्यावरण इन्टरफेरेन्स रोक्न सक्छ र आन्तरिक रूपमा कप्लिंग भएको शोरको रोकथाम गर्न सक्छ। निम्न दुई पक्षहरूको विचार गर्दा प्रणालीको विश्वसनीयता सुधार गर्न सकिन्छ:
डिजिटल ग्राउंड र एनालाग ग्राउंड डिजिटल सिग्नलको तेज ओटाको कारण, डिजिटल सर्किटमा धारा टुकुरी रूपमा परिवर्तन देखिन्छ। त्यसैले, शक्ति मीटर प्रणालीमा एनालाग ग्राउंड र डिजिटल ग्राउंड अलग डिझाइन गरिनुपर्छ, एक बिन्दुमा मात्र जोडिनुपर्छ। सर्किट बोर्डमा एनालाग र डिजिटल सर्किटहरूले त्यहाँ आफ्नो "ग्राउंड" सँग जोडिनुपर्छ। यो डिजिटल सर्किटको टुकुरी ग्राउंड धारा ले एनालाग सर्किटमा आम ग्राउंड इम्पिडेन्स दिए कप्लिंग गर्ने ट्रान्सिएन्ट इन्टरफेरेन्स रोक्न उपयोगी छ। जब प्रणालीमा उच्च आवृत्ति ठूलो सिग्नलहरू छन् भने यो इन्टरफेरेन्स अधिक महत्वपूर्ण हुन्छ।
एकल-बिन्दु र बहु-बिन्दु ग्राउंडिङ निम्न आवृत्ति प्रणालीहरूमा, ग्राउंडिङ सामान्यतया समान्तर एकल-बिन्दु ग्राउंडिङ र श्रृंखला एकल-बिन्दु ग्राउंडिङको संयोजन गरिन्छ जसले प्रदर्शन सुधार गर्छ। समान्तर एकल-बिन्दु ग्राउंडिङ अर्को अर्को लागि अनेक माड्युल ग्राउंड तारहरूलाई एक स्थानमा जोड्ने गरी जहाँ प्रत्येक माड्युलको ग्राउंड वोल्टेज आफ्नो धारा र रेजिस्टेन्सको साथ सम्बन्धित छ। यसको फाइदा यो छ कि यसमा आम ग्राउंड तार रेजिस्टेन्स दिए कप्लिंग इन्टरफेरेन्स छैन; तर यसको दोष यो छ कि यसमा धेरै ग्राउंड तारहरू प्रयोग गरिनुपर्छ।
श्रृंखला एकल-बिन्दु ग्राउंडिङ अर्को अर्को लागि अनेक माड्युलहरूले एकै ग्राउंड तार खण्ड साझा गर्छन्। चूँकि ग्राउंड तारको तुल्यकालीन रेजिस्टेन्स वोल्टेज गिरावट उत्पन्न गर्छ, अलग-अलग माड्युलको जोडाउन बिन्दुहरूको वोल्टेज पृथ्वीको सापेक्ष भिन्न छन्। कुनै पनि माड्युलमा धारा परिवर्तन ग्राउंड वोल्टेजलाई प्रभावित गर्छ, सर्किटको आउटपुट परिवर्तन गर्छ र आम ग्राउंड तार रेजिस्टेन्स दिए कप्लिंग इन्टरफेरेन्स उत्पन्न गर्छ। यो विधि तार लगाउन साधारण छ। उच्च आवृत्ति प्रणालीहरूमा बहु-बिन्दु ग्राउंडिङ सामान्यतया प्रयोग गरिन्छ, जहाँ प्रत्येक माड्युलको ग्राउंड तार ग्राउंड बसबार जस्तै नजिक जोडिन्छ। यसको फाइदा छ कि यसमा ग्राउंड तार छोटो, निम्न इम्पिडेन्स र आम ग्राउंड तार इम्पिडेन्स दिए इन्टरफेरेन्स शोर निकालिन्छ।
3. शक्ति मीटरको लागि अलगाव डिझाइन
अलगाव डिझाइनको एक प्रमुख उद्देश्य शोर स्रोतहरूलाई संवेदनशील सर्किटबाट अलग गर्न छ। अलगाव डिझाइनको विशेषता यो छ कि शक्ति मीटर त्यसको संचालन वातावरणसँग सिग्नल संचार बाट संचालन गर्छ तर त्यसको साथ त्यसको सीधा विद्युत इन्टरक्षन छैन। प्रमुख लागू विधिहरू ट्रान्सफार्मर अलगाव, ऑप्टो-इसोलेशन, रिले अलगाव, अलगाव एम्प्लिफायर, र लेआउट अलगाव छन्।
ट्रान्सफार्मर अलगाव कम संख्याको टर्न, छोटो वितरित क्षमता (केवल केही पिकोफाराड), र मुख्य र द्वितीयक विकिङहरूलाई कोरको विपरीत तिर विकिने पल्स ट्रान्सफार्मरहरू यी अलगाव घटकहरूको रूपमा प्रयोग गरिन सकिन्छ, जसले डिजिटल सिग्नल अलगाव गर्छ।
ऑप्टो-इसोलेशन एउटा ऑप्टोकपलर थप्ने ले स्पाइक पल्स र विभिन्न शोर इन्टरफेरेन्स दमन गर्न सकिन्छ। ऑप्टो-इसोलेशन प्रयोग गर्दा मेन कम्प्युटर प्रणाली र शक्ति मीटरको संचार पोर्ट बीच विद्युत इन्टरक्षन छैन, जसले प्रणालीको एन्टी-इन्टरफेरेन्स प्रदर्शन सुधार गर्छ। ऑप्टोकपलरहरू डिजिटल सिग्नल अलगाव गर्छन् तर यी एनालाग सिग्नलको लागि उपयुक्त छैन। एनालाग सिग्नल अलगावको लागि सामान्य विधिहरू यी छन्: A. वोल्टेज-क्षेपण रुपान्तरण गर्दै र त्यसपछि ऑप्टो-इसोलेशन, जसले जटिल सर्किट उत्पन्न गर्छ; B. डिफरेन्सियल एम्प्लिफायर, जसको अलगाव वोल्टेज निम्न छ; C. अलगाव एम्प्लिफायर, जसले राम्रो प्रदर्शन गर्छ तर यो महँगो छ।
रिले अलगाव रिले र त्यसको कोइल र कन्टैक्ट बीच विद्युत इन्टरक्षन छैन, त्यसैले कोइल ले सिग्नल लिन सक्छ र कन्टैक्ट ले त्यसलाई प्रसारण गर्न सक्छ, जसले मजबूत र दुर्बल विद्युत सिग्नलहरू बीच इन्टरक्षन र इन्टरफेरेन्स अलगाव गर्न सक्छ।
लेआउट अलगाव PCB लेआउट द्वारा अलगाव प्राप्त गर्न सकिन्छ, मुख्यतया मजबूत र दुर्बल विद्युत सर्किटहरूलाई अलग गर्न।
4. शक्ति मीटरको लागि प्रिन्टेड सर्किट बोर्ड (PCB) एन्टी-इन्टरफेरेन्स डिझाइन
प्रिन्टेड सर्किट बोर्ड सर्किट घटकहरूको बेहिसाब र तीहरू बीच विद्युत संयोजन उपलब्ध गर्छ। PCB डिझाइनको गुणस्तर त्यस प्रणालीको एन्टी-इन्टरफेरेन्स क्षमतालाई प्रत्यक्ष रूपमा प्रभावित गर्छ। PCB डिझाइनमा अनुसरण गरिने सामान्य सिद्धान्तहरू यी छन्:
क्रिस्टल असिलेटरलाई CPU पिनहरूको जस्तै नजिक राख्नुहोस्। उनीहरूको धातु डाटाहरू ग्राउंड गर्नुहोस्, त्यसपछि घडी क्षेत्रलाई ग्राउंड तार द्वारा अलग गर्नुहोस्—यो विधि धेरै कठिन समस्याहरूलाई रोक्न सक्छ;
CPU लाई लागि निम्न आवृत्ति क्रिस्टलहरू प्रयोग गर्नुहोस् र डिजिटल सर्किटहरूलाई यथासम्भव धीरो राख्नुहोस्, प्रणाली प्रदर्शन आवश्यकताहरू पूरा गर्दा;
CPU इनपुट/आउटपुट पोर्टहरूलाई फ्लोटिङ छोड्नुहोस्; तिनीहरूलाई प्रणाली शक्ति वा ग्राउंडसँग जोड्नुहोस्, र यसी गर्नुहोस् अन्य चिपहरूको लागि पनि;
उच्च आवृत्ति घटकहरू बीच ट्रेसको लामो लामो नम्बर घटाउनुहोस्। इनपुट र आउटपुट कार्यात्मक घटकहरूलाई दूर राख्नुहोस्, र इन्टरफेरेन्स प्रवण घटकहरूलाई अत्यधिक नजिक राख्नुहोस् न;
निम्न आवृत्ति र दुर्बल सिग्नल सर्किटहरूमा धारा लूप रोक्नुहोस्। यदि यो बाध्यमै छ भने, लूप क्षेत्रलाई यथासम्भव छोटो राख्नुहोस् त्यसको द्वारा उत्पन्न भएको शोर घटाउनुहोस्;
प्रणालीमा तारहरूमा 90-डिग्री बेन्द रोक्नुहोस् त्यसको द्वारा उच्च आवृत्ति शोर निकाल रोक्नुहोस्;
प्रणालीमा इनपुट र आउटपुट लाइनहरूलाई समानान्तर चलाउन रोक्नुहोस्। दुई चालकहरू बीच ग्राउंड लाइन थप्नुहोस् जसले रिएक्टिव कप्लिंगलाई प्रभावी रूपमा रोक्न सक्छ।
5. सॉफ्टवेयर विश्वसनीयता डिझाइन
5.1 शक्ति मीटरको लागि डिजिटल फिल्टरिङ डिझाइन
हाल, विभिन्न प्रकारका मापन ICहरू शक्ति मीटरहरूमा व्यापक रूपमा प्रयोग गरिँदैछन्। केन्द्रीय प्रोसेसरले यी मापन चिपहरूसँग सिरियल पेरिफेरल इन्टरफेस (SPI) वा युनिवर्सल एसिंक्रोनस रिसीवर/ट्रान्समिटर (UART) द्वारा संचार गर्दछ र शक्ति प्रणालीको पैरामिटरहरू प्राप्त गर्दछ। यदि बस इन्टरफेरेन्स गर्छ वा मापन चिप असामान्य रूपमा संचालन गर्छ भने, केन्द्रीय प्रोसेसरले गलत डाटा प्राप्त गर्छ।
त्यसैले, सॉफ्टवेयर फिल्टरिङ समावेश गर्न अत्यन्त महत्वपूर्ण छ। सामान्य शक्ति पैरामिटरहरूको लागि औसतन विधि लागू गर्न सकिन्छ: पाँच वा छ डाटा प्वाइन्टहरू संग्रह गर्नुहोस्, त्यहाँ अधिकतम र न्यूनतम मानहरूलाई हटाउनुहोस्, त्यसपछि औसत गणना गर्नुहोस्। ऊर्जा डाटाको लागि, युनिट समयको भित्र डायनामिक रेंज अनुमान गर्नुहोस् शक्ति मीटरको निर्धारित संचालन वातावरण अनुसार; यदि असामान्य ऊर्जा डाटा देखिन्छ भने, सॉफ्टवेयरले त्यो डाटा सेट छोड्न सक्छ। अन्य विधिहरू यी छन्: मध्य मान फिल्टरिङ, अंकगणितीय औसत, र प्रथम-क्रम लो-पास फिल्टरिङ। अनुभव देखाएको छ कि सॉफ्टवेयर फिल्टरिङ पैरामिटर पाठनको विश्वसनीयतालाई अधिकतम गर्छ।
