कीमती प्रभावी डिजिटल विद्युत मीटर के लिए एंटी-इंटरफ़ेरेंस डिजाइन: 4kV EFT और 15kV ESD परीक्षणों को पास करना

I. सारांश​

यह समाधान परंपरागत डिजिटल विद्युत मीटरों द्वारा जटिल औद्योगिक इलेक्ट्रोमैग्नेटिक वातावरण में सामना किए जाने वाले गंभीर चुनौतियों, विशेष रूप से अपर्याप्त हस्तक्षेप प्रतिरोधक क्षमता जैसे मुख्य दर्द के बिंदु को दूर करने के लिए डिज़ाइन किया गया है। एक श्रृंखला की महत्वपूर्ण नवीनतम हार्डवेयर सर्किट डिजाइनों के माध्यम से, यह समाधान मीटर की इलेक्ट्रिकल फास्ट ट्रांसीएंट (EFT) बरसात और इलेक्ट्रोस्टैटिक डिस्चार्ज (ESD) का सामना करने की क्षमता में बहुत बड़ा सुधार करता है। साथ ही, यह प्रणाली की संरचना को अनुकूलित करता है, जिससे विश्वसनीयता में सुधार और लागत की अनुकूलन के दोहरे उद्देश्यों की प्राप्ति होती है, जिससे विद्युत प्रणाली की निगरानी के लिए स्थिर और सटीक डेटा का आधार प्रदान किया जाता है।

​II. पृष्ठभूमि और उद्देश्य​

​1. समस्या विश्लेषण​

परंपरागत मीटरों में डिजाइन की कमजोरियाँ होती हैं। उनके डिस्प्ले मॉड्यूल और मुख्य नियंत्रण बोर्ड के बीच का कनेक्शन इंटरफेस अक्सर प्रभावी इलेक्ट्रोमैग्नेटिक संगतता (EMC) संरक्षण उपायों से वंचित रहता है। इससे इम्यूनिटी परीक्षणों के दौरान गरीब प्रदर्शन होता है, EFT प्रतिरोध औद्योगिक अनुप्रयोग की आवश्यकताओं से बहुत नीचे गिर जाता है, जो वास्तविक वितरण वातावरण में स्थिर संचालन को गंभीर रूप से प्रभावित करता है।

​2. मुख्य उद्देश्य​

• ​प्रदर्शन सुधार:​​ मीटर की EMC में बहुत बड़ा सुधार करना, जिससे यह दृढ़ 4 kV EFT परीक्षण और उच्च-स्तरीय ESD परीक्षणों को पास कर सके।
• ​स्थिर संचालन:​​ ट्रांसीएंट पल्स और इलेक्ट्रोस्टैटिक हस्तक्षेप से भरे विद्युत स्थानों में मीटर का लंबी अवधि के लिए दोष-रहित संचालन सुनिश्चित करना, निरंतर डेटा अधिग्रहण और प्रसारण की गारंटी देना।
• ​संरचना का अनुकूलन:​​ सर्किट डिजाइन को सरल करना, बाहरी घटकों की संख्या को कम करना, और लागत को नियंत्रित/कम करना, जबकि प्रदर्शन में सुधार करना।

​III. समग्र प्रणाली आर्किटेक्चर​

मीटर एक मुख्य नियंत्रण चिप केंद्रित मॉड्यूलर डिजाइन का उपयोग करता है, जिसमें स्पष्ट संरचना और स्पष्ट जिम्मेदारियां होती हैं। इसमें मुख्य रूप से निम्नलिखित मुख्य इकाइयाँ शामिल हैं:

• ​मुख्य नियंत्रण इकाई:​​ प्रणाली का "ब्रेन", जो डेटा गणना, तार्किक नियंत्रण और प्रणाली अनुसूचन के लिए जिम्मेदार है।
• ​सिग्नल अधिग्रहण इकाई:​​ विद्युत ग्रिड से तीन-पासे के वोल्टेज और करंट सिग्नलों का अधिग्रहण और प्रारंभिक प्रोसेसिंग करने के लिए जिम्मेदार।
• ​पावर मैनेजमेंट इकाई:​​ सभी कार्यात्मक मॉड्यूलों के लिए स्थिर, अलग-थलग मल्टी-चैनल वर्किंग पावर प्रदान करती है।
• ​मानव-मशीन इंटरएक्शन (HMI) इकाई:​​ स्थानीय पैरामीटर डिस्प्ले के लिए डिस्प्ले नियंत्रण मॉड्यूल शामिल है।
• ​डेटा कम्युनिकेशन इकाई:​​ डेटा एक्सचेंज के लिए रिमोट मॉनिटरिंग प्रणालियों के साथ RS485 इंटरफेस प्रदान करती है।
• ​डेटा स्टोरेज और क्लॉक इकाई:​​ ऐतिहासिक डेटा को संग्रहित करने और सटीक समय संदर्भ प्रदान करने के लिए उपयोग की जाती है।
• ​महत्वपूर्ण नवाचार: विशेष इंटरफियरेंस रोधी मॉड्यूल:​​ इस समाधान का एक महत्वपूर्ण पहलू, महत्वपूर्ण सिग्नल पथों के लिए संरक्षण मॉड्यूल जोड़ना।

​IV. महत्वपूर्ण प्रौद्योगिक प्रगति​

​1. विशेष EFT फिल्टर सर्किट डिजाइन​

• ​नवीनतम दृष्टिकोण:​​ डिस्प्ले नियंत्रण मॉड्यूल और मुख्य नियंत्रण चिप के बीच की संचार लाइनों को EFT प्रवेश के लिए दुर्बल बिंदु के रूप में सटीक रूप से पहचाना गया। इसके अनुसार, हमने प्रत्येक संचार सिग्नल लाइन के लिए स्वतंत्र फिल्टरिंग चैनल डिजाइन किए।
• ​लागू:​​ प्रत्येक संचार लाइन से ग्राउंड तक एक विशिष्ट मूल्य का कैपेसिटर समानांतर रूप से जोड़ा गया, जो एक सरल लो-पास फिल्टर नेटवर्क बनाता है। यह कैपेसिटर EFT द्वारा सिग्नल लाइनों पर उत्पन्न उच्च-आवृत्ति स्पाइक ऊर्जा को प्रभावी रूप से अवशोषित करता है, जिससे मुख्य नियंत्रण चिप इंटरफेस को हस्तक्षेप से सुरक्षित रखा जाता है।
• ​परिणाम:​​ यह बहुत कम लागत वाला डिजाइन मीटर की EFT प्रतिरोधक क्षमता को 4 kV तक बढ़ाता है, जो परंपरागत मीटरों के इस क्षेत्र में कमी को सुलझाता है।

​2. मुख्य नियंत्रण के लिए प्रणाली स्तरीय इंटरफियरेंस रोधी अनुकूलन​

• ​क्लॉक सर्किट अनुकूलन:​​ हस्तक्षेप-प्रवण उच्च-आवृत्ति क्रिस्टल के पारंपरिक उपयोग को छोड़ दिया, बजाय इसके एक निम्न-आवृत्ति क्रिस्टल को मुख्य क्लॉक स्रोत के रूप में चुना गया। निम्न-आवृत्ति क्लॉक सिग्नल आंतरिक रूप से अधिक इंटरफियरेंस प्रतिरोधी क्षमता रखते हैं, जो प्रणाली स्तरीय प्रभाव की संभावना को कम करता है।
• ​सिस्टम इंटीग्रेशन का सरलीकरण:​​ आधुनिक मुख्य नियंत्रण चिप की उच्च इंटीग्रेशन का पूरी तरह से लाभ उठाया। एनालॉग-टू-डिजिटल कन्वर्टर (ADC) और ऑस्किलेटर कंपेंसेशन कैपेसिटर का आंतरिक इंटीग्रेशन बाहरी डिस्क्रेट कंपोनेंटों की आवश्यकता को रोकता है।
• ​समग्र लाभ:​​
• अनुकूलित क्लॉक सर्किट मीटर की बाहरी इलेक्ट्रोस्टैटिक हस्तक्षेप के विरुद्ध प्रतिरोध क्षमता को बहुत बढ़ाता है, जिससे यह सर्वोच्च स्तर के ESD परीक्षणों को आसानी से पास कर सकता है।
• उच्च इंटीग्रेशन वाला डिजाइन PCB लेआउट को सरल करता है, कंपोनेंट की संख्या को कम करता है, जिससे न केवल सामग्री की लागत कम होती है, बल्कि उत्पादन दक्षता और समग्र विश्वसनीयता में भी सुधार होता है।

​V. समाधान के फायदे और मूल्य​

​1. असाधारण विश्वसनीयता​

• 4 kV से अधिक EFT हस्तक्षेप वातावरण और 15 kV से अधिक ESD वातावरण में स्थिर संचालन करने में सक्षम, सबसे कठोर औद्योगिक मानकों को पूरा करता है।
• अनुकूलित हार्डवेयर आधार डेटा अधिग्रहण में समय गणना की सटीकता और मापन की लंबी अवधि की स्थिरता की गारंटी देता है।

​2. महत्वपूर्ण आर्थिक दक्षता​

• बाहरी घटकों की संख्या को कम करके सीधे सामग्री खरीद लागत को कम करता है।
• सरल डिजाइन उत्पादन की पहली बार की उत्पादन दक्षता में सुधार करता है और पीछे की बिक्री की रखरखाव लागत को कम करता है, ग्राहकों को जीवन-चक्र लागत का लाभ प्रदान करता है।

​3. उत्कृष्ट निर्माण योग्यता​

• इसमें इस्तेमाल किए गए हस्तक्षेप रोधी उपाय मानक, परिपक्व, सामान्य घटकों का उपयोग करते हैं। डिजाइन सरल और विश्वसनीय है, जो बड़े पैमाने पर बड़े-पैमाने के उत्पादन के लिए बहुत उपयुक्त है, जिससे उत्पाद की संगतता और उच्च गुणवत्ता की गारंटी होती है।