15kV ESD Immune Digital Power Meter Design with Simplified Circuit & High Stability Akwụkwọ ọnụghị etiti 15kV ESD nwere akụkọ ike na mmalite ọrụ oge dị mfe na mkpaokwu dị iche iche
1. Gwọ́n Láti Ọ̀rọ̀
Gwọ́n yìí jẹ́ láti fún nkan tó ń ṣe ìṣẹ́ àwọn méjèèjì, tí ó ní ìtẹ́lọ́-ìbẹ̀rẹ̀, ìdàgbàsókè ọ̀rọ̀ àfikún ìtẹ́lẹ̀-ìbẹ̀rẹ̀. Ìhàn ìgbésẹ̀ yìí wà nínú ìdásílẹ̀ kíkún ìdí òfin tó tọ́ fún òfin ọ̀kan, èyí tó ń ṣe ìṣẹ́ lórí ìyípadà àwọn ìtẹ́lẹ̀-ìbẹ̀rẹ̀ díjítál tó jẹ́ ìtẹ́lẹ̀-ìbẹ̀rẹ̀ tí ó ní ìṣòro tó jẹ́ tàbí tàbí (ESD). Ìtẹ́lẹ̀-ìbẹ̀rẹ̀ yìí lè dá ìtẹ́lẹ̀-ìbẹ̀rẹ̀ ESD tó ní ọ̀nà 15kV pẹ̀lú ìdàgbàsókè, ó sì ní àwọn ìtẹ́lẹ̀ bíi ìdàgbàsókè ìtẹ́lẹ̀-ìbẹ̀rẹ̀, ìdàgbàsókè kíkún ìdí, àti ìdàgbàsókè kíkún ìdí. Ó yẹ kí ó wà nínú àwọn ìṣẹ́ tí ó ní ìṣòro tó jẹ́ tàbí tàbí àti ìdàgbàsókè.
2. Àwọn Ìṣòro Ìṣẹ́ & Ìtàn Tẹ́kunì
2.1 Ìṣòro Ìṣẹ́: Ìdàgbàsókè Tó Jẹ́ Kúkú Nínú Ìṣòro ESD
Nínú àwọn ìṣẹ́, ìtẹ́lẹ̀-ìbẹ̀rẹ̀ ESD (ESD) jẹ́ ìṣòro pàtàkì tí ó ń ṣe ìṣòro fún àwọn ìṣòro ìtẹ́lẹ̀-ìbẹ̀rẹ̀. Àwọn ìtẹ́lẹ̀-ìbẹ̀rẹ̀ díjítál tó jẹ́ ìtẹ́lẹ̀-ìbẹ̀rẹ̀ tó jẹ́ ìtẹ́lẹ̀-ìbẹ̀rẹ̀ tó ní ìṣòro tó jẹ́ tàbí tàbí lórí ìtẹ́lẹ̀-ìbẹ̀rẹ̀ ESD tó ní ọ̀nà 15kV, ó sì ní ìṣòro tó jẹ́ tàbí tàbí tàbí tó ní ìṣòro tó jẹ́ tàbí tàbí, báyìí kò ní ìṣòro tó jẹ́ tàbí tàbí.
2.2 Ìtàn Tẹ́kunì: Ìdájọ́ Àwọn Gwọ́n Tí Wà
Ìṣòro tó jẹ́ tàbí tàbí nínú àwọn ìtẹ́lẹ̀-ìbẹ̀rẹ̀ díjítál tó jẹ́ ìtẹ́lẹ̀-ìbẹ̀rẹ̀ tó jẹ́ ìtẹ́lẹ̀-ìbẹ̀rẹ̀ tó ní ìṣòro tó jẹ́ tàbí tàbí:
- Gwọ́n 1: Ìdí Ìtẹ́lẹ̀-ìbẹ̀rẹ̀ Tó Jẹ́ Kúkú Tí a Fún Mọ́: Òfin ọ̀kan ń fún mọ́ ìdí ìtẹ́lẹ̀-ìbẹ̀rẹ̀ tó jẹ́ 25MHz, ó ní àwọn ìdí ìtẹ́lẹ̀-ìbẹ̀rẹ̀ mẹ́ta. Ìgbésẹ̀ yìí tó ní ìdàgbàsókè, ó ní ìṣòro tó jẹ́ tàbí tàbí nínú ìdí ìtẹ́lẹ̀-ìbẹ̀rẹ̀ (I/O) tó ní ìṣòro tó jẹ́ tàbí tàbí, ó sì ní ìṣòro tó jẹ́ tàbí tàbí nínú ìdí ìtẹ́lẹ̀-ìbẹ̀rẹ̀ tó jẹ́ kúkú, báyìí ó lè ní ìṣòro tó jẹ́ tàbí tàbí nínú ìdí ìtẹ́lẹ̀-ìbẹ̀rẹ̀.
- Gwọ́n 2: Ìdí Ìtẹ́lẹ̀-ìbẹ̀rẹ̀ Tó Jẹ́ Kúkú Tí a Fún Mọ́ Pẹ̀lú Ìdí Ìtẹ́lẹ̀-ìbẹ̀rẹ̀: A ń lo ìdí ìtẹ́lẹ̀-ìbẹ̀rẹ̀ tó jẹ́ kúkú, ó sì ń fún mọ́ ìdí ìtẹ́lẹ̀-ìbẹ̀rẹ̀ nínú Phase-Locked Loop (PLL). Ìgbésẹ̀ yìí ń ṣe ìṣòro tó jẹ́ tàbí tàbí nínú ìṣòro tó jẹ́ tàbí tàbí, ó sì ní ìṣòro tó jẹ́ tàbí tàbí nínú ìdí ìtẹ́lẹ̀-ìbẹ̀rẹ̀, báyìí kò ní ìṣòro tó jẹ́ tàbí tàbí nínú ìdí ìtẹ́lẹ̀-ìbẹ̀rẹ̀.
Àwọn gwọ́n tó jẹ́ ìtẹ́lẹ̀-ìbẹ̀rẹ̀ kò ní ìṣòro tó jẹ́ tàbí tàbí nínú ìdí ìtẹ́lẹ̀-ìbẹ̀rẹ̀ tó jẹ́ kúkú.
3. Ìtọ́ka Ìtẹ́lẹ̀-ìbẹ̀rẹ̀ & Ìṣẹ́
Ìtẹ́lẹ̀-ìbẹ̀rẹ̀ yìí ń lo ìtọ́ka módùlá, ó ní àwọn módùlù mẹ́ta tó ní ìṣòro tó jẹ́ tàbí tàbí. Ìtọ́ka yìí tó ní ìṣòro tó jẹ́ tàbí tàbí, àti ìṣòro tó jẹ́ tàbí tàbí nínú àwọn módùlù méjì:
|
Orúkọ Módùlù |
Àwọn Ìṣòro Pàtàkì |
Ìṣòro Tó Jẹ́ tàbí tàbí |
Ìṣẹ́ Pàtàkì |
|
Módùlù Ọ̀kan (1) |
Àwọn ìṣòro MSP430F5438A; Ìdí ìtẹ́lẹ̀-ìbẹ̀rẹ̀ tó jẹ́ kúkú, ìdí ìtẹ́lẹ̀-ìbẹ̀rẹ̀ tó jẹ́ kúkú, ìdí ìtẹ́lẹ̀-ìbẹ̀rẹ̀ tó jẹ́ kúkú tó ní ìdí ìtẹ́lẹ̀-ìbẹ̀rẹ̀; Ìdí ìtẹ́lẹ̀-ìbẹ̀rẹ̀ tó jẹ́ kúkú ní ọ̀nà 32768Hz (11) |
Módùlù Ìgbé Ìtẹ́lẹ̀-ìbẹ̀rẹ̀, Ìdí Ìtẹ́lẹ̀-ìbẹ̀rẹ̀, Ìmọ̀, Módùlù Ìṣòro Ìtẹ́lẹ̀-ìbẹ̀rẹ̀, Ìṣòro Tó Jẹ́ tàbí tàbí |
Ẹ̀ka ìṣòro tó jẹ́ tàbí tàbí; ń ṣe ìṣòro tó jẹ́ tàbí tàbí nínú àwọn ìṣòro tó jẹ́ tàbí tàbí, AD conversion. |
|
Módùlù Ìgbé Ìtẹ́lẹ̀-ìbẹ̀rẹ̀ (2) |
Ìtẹ́lẹ̀-ìbẹ̀rẹ̀ tó jẹ́ kúkú, ìdí ìtẹ́lẹ̀-ìbẹ̀rẹ̀ tó jẹ́ kúkú, ìdí ìtẹ́lẹ̀-ìbẹ̀rẹ̀ tó jẹ́ kúkú |
Àwọn ìtẹ́lẹ̀-ìbẹ̀rẹ̀ tó jẹ́ kúkú, Módùlù Ọ̀kan |
Ń gbé àwọn ìtẹ́lẹ̀-ìbẹ̀rẹ̀ tó jẹ́ kúkú nínú àwọn ìtẹ́lẹ̀-ìbẹ̀rẹ̀, ń ṣe amplification àti level conversion títí di ìtẹ́lẹ̀-ìbẹ̀rẹ̀ tó jẹ́ kúkú fún Módùlù Ọ̀kan. |
|
Ìdí Ìtẹ́lẹ̀-ìbẹ̀rẹ̀ (3) |
- |
Módùlù Ọ̀kan |
Ń fún ìdí ìtẹ́lẹ̀-ìbẹ̀rẹ̀ tó jẹ́ kúkú; ń ṣe àwọn ìṣòro tó jẹ́ tàbí tàbí nínú ìdí ìtẹ́lẹ̀-ìbẹ̀rẹ̀. |
|
Ìmọ̀ (4) |
- |
Módùlù Ọ̀kan |
Ń ṣe àwọn ìtẹ́lẹ̀-ìbẹ̀rẹ̀ tó jẹ́ kúkú àti àwọn ìṣòro tó jẹ́ tàbí tàbí nínú ìtẹ́lẹ̀-ìbẹ̀rẹ̀. |
|
Módùlù Ìṣòro Ìtẹ́lẹ̀-ìbẹ̀rẹ̀ (5) |
LCD display, control buttons |
Módùlù Ọ̀kan |
Ń fún àwọn ìtẹ́lẹ̀-ìbẹ̀rẹ̀ tó jẹ́ kúkú àti àwọn ìṣòro tó jẹ́ tàbí tàbí; ń gbé àwọn ìṣòro tó jẹ́ tàbí tàbí nínú àwọn ìṣòro tó jẹ́ tàbí tàbí. |
|
Ìṣòro Tó Jẹ́ tàbí tàbí (6) |
RS485 interface |
Módùlù Ọ̀kan, Remote Monitoring Host |
Ń ṣe ìṣòro tó jẹ́ tàbí tàbí nínú àwọn ìṣòro tó jẹ́ tàbí tàbí; ń fún àwọn ìtẹ́lẹ̀-ìbẹ̀rẹ̀ tó jẹ́ kúkú nínú àwọn ìṣòro tó jẹ́ tàbí tàbí. |
|
Módùlù Ìṣòro Tó Jẹ́ tàbí tàbí (7) |
AC-DC auxiliary power supply; Outputs 5V, 3.3V, Isolated 5V |
5V → Módùlù Ìgbé Ìtẹ́lẹ̀-ìbẹ̀rẹ̀; 3.3V → Módùlù Ọ̀kan, etc.; Isolated 5V → Ìṣòro Tó Jẹ́ tàbí tàbí |
Ń fún ìṣòro tó jẹ́ tàbí tàbí, ìṣòro tó jẹ́ tàbí tàbí fún àwọn módùlù, ń ṣe ìṣòro tó jẹ́ tàbí tàbí nínú àwọn ìṣòro tó jẹ́ tàbí tàbí. |
4. Àwọn Ìṣòro Tẹ́kunì Pàtàkì
4.1 Ìdàgbàsókè Tó Jẹ́ Kúkú Nínú Ìṣòro ESD
Ìṣòro pàtàkì nínú gwọ́n yìí ni ìdásílẹ̀ kíkún ìdí tó ní ìṣòro tó jẹ́ tàbí tàbí. Ìgbésẹ̀ yìí tó ní ìṣòro tó jẹ́ tàbí tàbí, ó ní ìdí ìtẹ́lẹ̀-ìbẹ̀rẹ̀ tó jẹ́ kúkú, ó sì ń lo ìdí ìtẹ́lẹ̀-ìbẹ̀rẹ̀ tó jẹ́ 32768Hz. Ìgbésẹ̀ yìí tó ní ìṣòro tó jẹ́ tàbí tàbí, ó ní ìṣòro tó jẹ́ tàbí tàbí nínú ìdí ìtẹ́lẹ̀-ìbẹ̀rẹ̀ tó jẹ́ kúkú, ó sì ní ìṣòro tó jẹ́ tàbí tàbí nínú ìdí ìtẹ́lẹ̀-ìbẹ̀rẹ̀, báyìí ó ní ìṣòro tó jẹ́ tàbí tàbí nínú ìdí ìtẹ́lẹ̀-ìbẹ̀rẹ̀. Ìgbésẹ̀ yìí tó ní ìṣòro tó jẹ́ tàbí tàbí, ó ní ìṣòro tó jẹ́ tàbí tàbí nínú ìdí ìtẹ́lẹ̀-ìbẹ̀rẹ̀, ó sì ní ìṣòro tó jẹ́ tàbí tàbí nínú ìdí ìtẹ́lẹ̀-ìbẹ̀rẹ̀.
4.2 Ìtọ́ka Módùlá Tó Jẹ́ Kúkú
Òfin ọ̀kan tó ní ìṣòro tó jẹ́ tàbí tàbí (MSP430F5438A) ní ìdí ìtẹ́lẹ̀-ìbẹ̀rẹ̀ tó jẹ́ kúkú nínú rẹ̀. Ìgbésẹ̀ yìí tó ní ìṣòro tó jẹ́ tàbí tàbí, ó ní ìṣòro tó jẹ́ tàbí tàbí nínú ìdí ìtẹ́lẹ̀-ìbẹ̀rẹ̀, ó sì ní ìṣòro tó jẹ́ tàbí tàbí nínú àwọn ìdí ìtẹ́lẹ̀-ìbẹ̀rẹ̀, ó sì ní ìṣòro tó jẹ́ tàbí tàbí nínú ìdí ìtẹ́lẹ̀-ìbẹ̀rẹ̀, ó sì ní ìṣòro tó jẹ́ tàbí tàbí nínú ìdí ìtẹ́lẹ̀-ìbẹ̀rẹ̀, ó sì ní ìṣòro tó jẹ́ tàbí tàbí nínú ìdí ìtẹ́lẹ̀-ìbẹ̀rẹ̀.
4.3 Ìdàgbàsókè Kíkún Ìdí Tó Jẹ́ Kúkú
- Ìdí Ìtẹ́lẹ̀-ìbẹ̀rẹ̀ Tó Jẹ́ Kúkú: Ìdí ìtẹ́lẹ̀-ìbẹ̀rẹ̀ tó jẹ́ 32768Hz, ó sì ń fún mọ́ ìdí ìtẹ́lẹ̀-ìbẹ̀rẹ̀ tó jẹ́ 1Hz, ó sì ń fún mọ́ ìdí ìtẹ́lẹ̀-ìbẹ̀rẹ̀ tó jẹ́ kúkú. Ìdàgbàsókè àti ìdàgbàsókè rẹ̀ jẹ́ tó jẹ́ tàbí tàbí nínú àwọn ìdí ìtẹ́lẹ̀-ìbẹ̀rẹ̀ tó jẹ́ kúkú, ó sì ní ìṣòro tó jẹ́ tàbí tàbí nínú àwọn ìdí ìtẹ́lẹ̀-ìbẹ̀rẹ̀ tó jẹ́ kúkú, ó sì ní ìṣòro tó jẹ́ tàbí tàbí nínú àwọn ìdí ìtẹ́lẹ̀-ìbẹ̀rẹ̀ tó jẹ́ kúkú.
- Ìdí Ìtẹ́lẹ̀-ìbẹ̀rẹ̀ Tó Jẹ́ Kúkú: Ìdí ìtẹ́lẹ̀-ìbẹ̀rẹ̀ tó jẹ́ kúkú tó ń fún mọ́ ADC sampling clock, ó sì ń fún mọ́ ìdí ìtẹ́lẹ̀-ìbẹ̀rẹ̀ tó jẹ́ kúkú. Ìgbésẹ̀ yìí tó ní ìṣòro tó jẹ́ tàbí tàbí, ó ní ìṣòro tó jẹ́ tàbí tàbí nínú àwọn ìdí ìtẹ́lẹ̀-ìbẹ̀rẹ̀ tó jẹ́ kúkú, ó sì ní ìṣòro tó jẹ́ tàbí tàbí nínú àwọn ìdí ìtẹ́lẹ̀-ìbẹ̀rẹ̀ tó jẹ́ kúkú, ó sì ní ìṣòro tó jẹ́ tàbí tàbí nínú àwọn ìdí ìtẹ́lẹ̀-ìbẹ̀rẹ̀ tó jẹ́ kúkú.
5. Ìtumọ̀ Ìṣòro Tó Jẹ́ tàbí tàbí
Ìtẹ́lẹ̀-ìbẹ̀rẹ̀ yìí ń ṣe àwọn ìṣòro tó jẹ́ tàbí tàbí:
- Power On: Módùlù Ìṣòro Tó Jẹ́ tàbí tàbí ń gbé AC input nínú AC-DC auxiliary power supply, ń ṣe conversion àti isolation nínú 5V, 3.3V, àti isolated 5V. Wọ́n ń fún àwọn módùlù méjì nínú Signal Acquisition Circuit, Main Control System (including Real-Time Clock, Memory, Display Control), àti Communication Interface, ń ṣe àwọn módùlù méjì nínú ready state.
- Signal Acquisition: Módùlù Ìgbé Ìtẹ́lẹ̀-ìbẹ̀rẹ̀ ń gbé àwọn ìtẹ́lẹ̀-ìbẹ̀rẹ̀ tó jẹ́ kúkú nínú àwọn ìtẹ́lẹ̀-ìbẹ̀rẹ̀ tó jẹ́ kúkú. Lẹ́yìn processing (e.g., division, current transformation, amplification by op-amps, level conversion), wọ́n ń fún analog signals tó ń fún àwọn ìtẹ́lẹ̀-ìbẹ̀rẹ̀ tó jẹ́ kúkú fún Módùlù Ọ̀kan.
- Signal Processing: Módùlù Ọ̀kan ń ṣe conversion nínú àwọn ìtẹ́lẹ̀-ìbẹ̀rẹ̀ tó jẹ́ kúkú nínú àwọn ìtẹ́lẹ̀-ìbẹ̀rẹ̀ tó jẹ́ kúkú. Lẹ́yìn, pẹ̀lú ìdí ìtẹ́lẹ̀-ìbẹ̀rẹ̀ tó jẹ́ kúkú, wọ́n ń ṣe calculations àti analysis nínú àwọn ìtẹ́lẹ̀-ìbẹ̀rẹ̀ tó jẹ́ kúkú, ń ṣe àwọn ìtẹ́lẹ̀-ìbẹ̀rẹ̀ tó jẹ́ kúkú (e.g., RMS voltage/current, active/reactive power, power factor, frequency).
- Data Output & Interaction:
- Storage: Àwọn ìtẹ́lẹ̀-ìbẹ̀rẹ̀ tó jẹ́ kúkú ń ṣe storage nínú Internal Information Memory fún historical data querying àti load analysis.
- Display: Àwọn ìtẹ́lẹ̀-ìbẹ̀rẹ̀ tó jẹ́ kúkú ń ṣe fún LCD display fún real-time updating.
- Communication: Àwọn ìtẹ́lẹ̀-ìbẹ̀rẹ̀ tó jẹ́ kúkú ń ṣe upload nínú real-time fún remote monitoring center fún remote monitoring.
- Control: Users ń ṣe ìṣòro tó jẹ́ tàbí tàbí nínú àwọn ìṣòro tó jẹ́ tàbí tàbí fún àwọn ìṣòro tó jẹ́ tàbí tàbí, ń ṣe àwọn ìṣòro tó jẹ́ tàbí tàbí nínú àwọn ìṣòro tó jẹ́ tàbí tàbí.
