มิเตอร์ไฟฟ้าดิจิทัลประสิทธิภาพสูง: โซลูชันป้องกันการรบกวนสำหรับการตรวจสอบระบบ 3 เฟส

I.ภาพรวม​

โซลูชันนี้ใช้ชิปควบคุมหลักประสิทธิภาพสูงและสถาปัตยกรรมการร่วมมือหลายโมดูลเพื่อให้สามารถจับข้อมูล ประมวลผล แสดงผล และส่งข้อมูลทางไกลของพารามิเตอร์ระบบไฟฟ้าสามเฟสได้อย่างแม่นยำ ตอบสนองความต้องการในการตรวจสอบแบบเรียลไทม์ของระบบไฟฟ้า ในขณะที่รับประกันความแม่นยำในการวัด ไมโครมิเตอร์ดิจิตอลนี้แก้ไขปัญหาการรบกวนอย่างมีประสิทธิภาพผ่านการสร้างสรรค์เทคโนโลยีหลายรายการ และลดต้นทุนการผลิต

​II.โครงสร้างและการทำงานโดยรวมของมิเตอร์​

​สถาปัตยกรรมระบบ​

ใช้โมเดลสถาปัตยกรรม "ชิปควบคุมหลักเป็นศูนย์กลาง การร่วมมือหลายโมดูล" เพื่อทำให้มีฟังก์ชันรวมของการจับข้อมูล ประมวลผล แสดงผล และส่งข้อมูล

​ฟังก์ชันของโมดูลหลัก​

1. ​โมดูลชิปควบคุมหลัก​
• อุปกรณ์หลัก: ชิป MSP430F5438A
• ฟังก์ชันรวม: วงจรแปลงแอนะล็อก-ดิจิตอล (AD) วงจรคริสตัลความถี่สูง วงจรคริสตัลความถี่ต่ำ
• หน้าที่หลัก: ควบคุมโมดูลระบบและประมวลผลสัญญาณข้อมูล
• การออกแบบพิเศษ: วงจรคริสตัลความถี่ต่ำมีคาปาซิเตอร์ชดเชยภายใน; คลื่นความถี่หลักเชื่อมต่อเพียงแค่กับคริสตัลความถี่ต่ำ 32768Hz
2. ​โมดูลวงจรจับสัญญาณ​
• การจับแรงดันไฟฟ้า: วงจรแบ่งแรงดันไฟฟ้าสามเฟส
• การจับกระแสไฟฟ้า: ทรานสฟอร์เมอร์กระแสไฟฟ้าสามเฟส
• การปรับสภาพสัญญาณ: วงจรแอมปลิฟายเออร์ (ขยายและแปลงระดับ)
• การกำหนดช่องทาง: ช่องทางจับสัญญาณแอนะล็อกแรงดัน ช่องทางจับสัญญาณแอนะล็อกกระแส
• ฟังก์ชัน: ทำให้สามารถจับสัญญาณแรงดันและกระแสไฟฟ้าสามเฟสได้อย่างแม่นยำ
3. ​โมดูลฟังก์ชันเสริม​
• นาฬิกาเวลาจริง (RTC): ให้ฐานเวลาที่แม่นยำ รับประกันความแม่นยำของเวลาข้อมูล
• หน่วยความจำข้อมูลภายใน: เก็บพารามิเตอร์การทำงานของมิเตอร์และข้อมูลที่จับได้ รองรับการแก้ไขเนื้อหา
• โมดูลควบคุมการแสดงผล: แสดงพารามิเตอร์ระบบไฟฟ้า พร้อมการป้องกันการรบกวน
• อินเทอร์เฟซการสื่อสาร: อินเทอร์เฟซ RS485 รองรับการเชื่อมต่อกับคอมพิวเตอร์ตรวจสอบระยะไกลสำหรับการอัปโหลดข้อมูลแบบเรียลไทม์
• โมดูลแหล่งจ่ายไฟ: ออกกำลังไฟหลายระดับ
• เอาต์พุต 5V: สำหรับโมดูลวงจรจับสัญญาณ
• เอาต์พุต 3.3V: สำหรับชิปควบคุมหลัก RTC หน่วยความจำ และโมดูลควบคุมการแสดงผล
• เอาต์พุต 5V แยก: สำหรับอินเทอร์เฟซการสื่อสาร

​III.การปรับปรุงทางเทคนิคหลักและข้อดี​

1. ​การแก้ปัญหาการรบกวนสายกลาง​
• ​ปัญหาแบบดั้งเดิม​
• สายกลางต้องผ่านตัวต้านทาน 4 ตัว ที่มีความต้านทานรวม 1.496MΩ
• สายกลางมีแนวโน้มที่จะรบกวนเมื่อลอยอยู่
• การแสดงผลแรงดันไฟฟ้าสามเฟสผิดปกติเมื่อไม่มีแรงดันเข้ามา
• ข้อมูลไม่เสถียร ส่งผลกระทบต่อความแม่นยำในการจับและวัด
• ​การออกแบบที่ปรับปรุงแล้ว​
• สายกลางของช่องทางจับสัญญาณแรงดันเชื่อมต่อตรงกับกราวด์ของระบบ
• ​ข้อดีทางเทคนิค​
• แก้ปัญหาการรบกวนสายกลางอย่างสมบูรณ์
• ลดตัวต้านทานสายกลาง 4 ตัว ทำให้การออกแบบวงจรง่ายขึ้น
• ลดความยากในการผลิตและต้นทุน
2. ​การออกแบบป้องกันการรบกวน EFT​
• ​แนวทางการออกแบบ​
• วางโมดูลป้องกัน EFT ระหว่างโมดูลควบคุมการแสดงผลและชิปควบคุมหลัก
• โมดูลประกอบด้วยคาปาซิเตอร์ 4 ตัว (C1-C4) ที่สอดคล้องกับสายสัญญาณการสื่อสารแบบตัวต่อตัว
• คุณสมบัติของคาปาซิเตอร์: C1, C3, C4 มีขนาด 10000pF; C2 มีขนาด 3300pF
• ปลายหนึ่งของคาปาซิเตอร์เชื่อมต่อกับสายสัญญาณ ปลายอื่นๆ เชื่อมต่อกับกราวด์
• ​ข้อดีทางเทคนิค​
• ให้การป้องกันที่มีประสิทธิภาพสำหรับแต่ละสายสัญญาณการสื่อสาร
• ผ่านการทดสอบความทนทานต่อ EFT 4kV
• มีความสามารถในการป้องกัน EFT ที่แข็งแกร่ง
3. ​การออกแบบป้องกันการปล่อยไฟฟ้าสถิตและปรับปรุงความเสถียรของนาฬิกา​
• ​การกำหนดค่าคริสตัลออสซิลเลเตอร์​
• คลื่นความถี่หลักของชิปควบคุมหลักเชื่อมต่อเพียงแค่กับคริสตัลความถี่ต่ำ 32768Hz
• วงจรออสซิลเลเตอร์ความถี่ต่ำภายในชิปมีคาปาซิเตอร์ชดเชยภายใน
• ​ข้อดีสามประการ​
• ประสิทธิภาพ ESD: ผ่านการทดสอบ ESD โดยการปล่อยอากาศ 15kV ทำงานอย่างเสถียร
• ความแม่นยำของนาฬิกา: สร้างนาฬิกาวินาทีผ่านการหารความถี่ รับประกันความเสถียรของนาฬิกาการสุ่มตัวอย่าง ADC
• การลดความซับซ้อนของวงจร: ลดวงจรแปลงแอนะล็อก-ดิจิตอลภายนอกและคาปาซิเตอร์ชดเชยคริสตัล 2 ตัว

​IV.ประสิทธิภาพทางเทคนิคโดยรวม​

• ​การบรรลุฟังก์ชัน​
• ทำการจับและประมวลผลสัญญาณแรงดันและกระแสไฟฟ้าสามเฟสอย่างเสถียร
• ฟังก์ชันการแสดงผลข้อมูลแบบเรียลไทม์
• ส่งข้อมูลแบบเรียลไทม์ไปยังคอมพิวเตอร์ตรวจสอบผ่านอินเทอร์เฟซ RS485
• ตอบสนองความต้องการในการตรวจสอบแบบเรียลไทม์ของภาคไฟฟ้า
• ​การปรับปรุงประสิทธิภาพ​
• แก้ไขปัญหาหลักสามประการ: การรบกวนสายกลาง การรบกวนไฟฟ้าสถิต และการรบกวน EFT อย่างมีประสิทธิภาพ
• ปรับปรุงความแม่นยำในการจับและวัดข้อมูลอย่างมาก
• เพิ่มความเสถียรในการทำงานของอุปกรณ์อย่างมาก
• ​การปรับปรุงต้นทุน​
• ลดตัวต้านทาน คาปาซิเตอร์ และวงจรแปลงแอนะล็อก-ดิจิตอลภายนอก
• ทำให้กระบวนการผลิตง่ายขึ้น ลดความยากในการผลิต
• ลดต้นทุนการผลิต มีคุณค่าในการประยุกต์ใช้งานทางวิศวกรรมสูง

​V.คุณค่าในการประยุกต์ใช้งาน​

โซลูชันมิเตอร์ไฟฟ้าดิจิตอลนี้ ผ่านการออกแบบวงจรที่สร้างสรรค์และเทคโนโลยีป้องกันการรบกวน ทำให้สามารถตรวจสอบพารามิเตอร์ระบบไฟฟ้าได้ด้วยประสิทธิภาพและความน่าเชื่อถือสูง พร้อมทั้งปรับปรุงโครงสร้างต้นทุนของผลิตภัณฑ์ มอบผลิตภัณฑ์เทคโนโลยีที่มีความแข็งแกร่งในด้านการตรวจสอบระบบไฟฟ้า เหมาะสมสำหรับสถานการณ์การตรวจสอบพลังงานอุตสาหกรรมหลากหลาย