१५केभी ईएसडी प्रतिरोधी डिजिटल विद्युत मापक डिझाइन: सरलिकृत सर्किट र उच्च स्थिरता
1. समाधानको विश्लेषण
यो समाधान उच्च गतिशीलता र उच्च विश्वसनीयता भएको डिजिटल विद्युत मापन यंत्रको डिजाइन प्रदान गर्ने लक्ष्य छ। समाधानको महत्त्वपूर्ण भाग एक नवीन अधिकारी घडी सर्किट डिजाइनमा आधारित छ, जसले परम्परागत डिजिटल विद्युत मापन यंत्रको विद्युत-स्थैतिक बाधाको (ESD) विरोध क्षमताको दुर्बलतालाई प्रभावित रूपमा समाधान गर्छ। यो मापन यंत्र १५kV गैर-संपर्की विद्युत-स्थैतिक चार्ज टेस्टलाई स्थिर रूपमा पार गर्न सक्छ, र यसको साथै सरल सर्किट संरचना र उच्च घडी स्थिरता जस्ता फाइदेहरू पनि छन्। यो उद्योग विद्युत निरीक्षणको लागि धेरै विश्वसनीयता र स्थिरता आवश्यक छ।
2. उद्योगको दुःख र तकनीकी पृष्ठभूमि
2.1 उद्योगको दुःख: दुर्बल विद्युत-स्थैतिक बाधाको विरोध क्षमता
उद्योग वातावरणमा, विद्युत-स्थैतिक चार्ज (ESD) विद्युत उपकरणको विफलताको प्रमुख कारण हुन्छ। परम्परागत डिजिटल विद्युत मापन यंत्रहरू १५kV गैर-संपर्की ESD टेस्टको दौरान व्यवधानबाट प्रभावित हुने र त्यसकारण विफल हुन सक्छ, जसले उच्च विश्वसनीयता आवश्यक अनुप्रयोगको लागि आवश्यकताहरू पूरा गर्न सक्दैन।
2.2 तकनीकी पृष्ठभूमि: अस्तित्वमा रहेको समाधानको विश्लेषण
अस्तित्वमा रहेको डिजिटल विद्युत मापन यंत्रहरूको ESD विरोधको चुनौती मुख्यतया उनीहरूको मुख्य घडी आवृत्ति डिजाइनबाट उत्पन्न हुन्छ:
- समाधान १: उच्च-आवृत्ति क्रिस्टल ऑसिलेटरको त्यादिक जोड मुख्य नियन्त्रण चिपलाई २५MHz उच्च-आवृत्ति क्रिस्टल ऑसिलेटर त्यादिक जोडिने जान्छ, जसको लागि दुई बाहिरी भरण शक्ति टाङ्गी आवश्यक हुन्छ। यो संरचना सरल हुन्छ, तर यो डिजाइनमा चिपको I/O पोर्टहरू (थोडा शक्ति खप्तिको लागि डिजाइन गरिएका) विद्युत-स्थैतिक बाधामा दुर्बल हुन्छन्। उच्च-आवृत्ति सिग्नल ESD पल्सको विरुद्ध व्यवधानको लागि लागि विद्युत-स्थैतिक बाधामा दुर्बल हुन्छन्। ESD पल्सको विरुद्ध व्यवधानको लागि लागि विद्युत-स्थैतिक बाधामा दुर्बल हुन्छन्। यो डिजाइनमा चिपको I/O पोर्टहरू (थोडा शक्ति खप्तिको लागि डिजाइन गरिएका) विद्युत-स्थैतिक बाधामा दुर्बल हुन्छन्। उच्च-आवृत्ति सिग्नल ESD पल्सको विरुद्ध व्यवधानको लागि लागि विद्युत-स्थैतिक बाधामा दुर्बल हुन्छन्। यो डिजाइनमा चिपको I/O पोर्टहरू (थोडा शक्ति खप्तिको लागि डिजाइन गरिएका) विद्युत-स्थैतिक बाधामा दुर्बल हुन्छन्। उच्च-आवृत्ति सिग्नल ESD पल्सको विरुद्ध व्यवधानको लागि लागि विद्युत-स्थैतिक बाधामा दुर्बल हुन्छन्।
- समाधान २: निम्न-आवृत्ति क्रिस्टल ऑसिलेटर र आवृत्ति बढाउने निम्न-आवृत्ति क्रिस्टल ऑसिलेटर प्रयोग गरिएको छ र यसलाई आन्तरिक फेज-लक्षित लूप (PLL) द्वारा उच्च-आवृत्तिमा बढाइने जान्छ। यो दृष्टिकोणले सीधो व्यवधान विरुद्ध केही सुधार गर्छ, तर यो विद्युत-स्थैतिक जोडनको मुख्य समस्यालाई मूलभूत रूपमा समाधान गर्न असफल रहन्छ, जसले व्यवधान विरोधको उत्कृष्ट प्रदर्शन दिन असफल रहन्छ।
दोनो परम्परागत समाधानहरू दुष्प्रभावको विद्युत परिवेशमा मापन यंत्रको स्थिर प्रक्रियाको गारन्टी दिन सक्दैन।
3. मापन यंत्रको समग्र संरचना र कार्य
यो समाधानको मापन यंत्र एक मॉड्युलर डिजाइन अपनाएको छ, जसमा छह मुख्य मॉड्युलहरू एकीकृत शक्ति आपूर्ति मॉड्युल द्वारा चालित छन्। संरचना स्पष्ट छ, र कार्यहरू परिभाषित छन्। प्रत्येक मॉड्युलको मुख्य नियन्त्रण चिपसँग जोडन र कार्यहरू यस प्रकार छन्:
|
मॉड्युलको नाम |
मुख्य घटकहरू |
जोडन |
मुख्य कार्य |
|
मुख्य नियन्त्रण चिप (१) |
मॉडेल MSP430F5438A; AD कन्वर्टर, उच्च-आवृत्ति ऑसिलेटर सर्किट, निम्न-आवृत्ति ऑसिलेटर सर्किट तथा अन्तर्निहित भरण शक्ति टाङ्गी; मुख्य आवृत्ति इनपुट ३२७६८Hz निम्न-आवृत्ति क्रिस्टल (११) सँग जोडिएको छ |
सिग्नल अधिगमन मॉड्युल, वास्तविक समय घडी, संग्रह, प्रदर्शन नियन्त्रण मॉड्युल, सञ्चार इन्टरफेस |
प्रणालीको नियन्त्रण केन्द्र; विद्युत पैरामिटर डेटाको प्रक्रिया; AD कन्वर्टन जस्ता मुख्य कार्यहरू |
|
सिग्नल अधिगमन सर्किट मॉड्युल (२) |
तीन-फेज वोल्टेज घटाउने विभाजक सर्किट, तीन-फेज विद्युत ट्रान्सफार्मर, ऑपरेशनल एम्प्लिफायर सर्किट |
तीन-फेज विद्युत ग्रिड, मुख्य नियन्त्रण चिप |
विद्युत ग्रिडबाट तीन-फेज वोल्टेज र विद्युत सिग्नलहरू अधिगमन; विस्तार र स्तर रूपान्तरण गर्दै मुख्य नियन्त्रण चिपमा पठाउने |
|
वास्तविक समय घडी (३) |
- |
मुख्य नियन्त्रण चिप |
सही समय रेफरेन्स प्रदान; समय-सम्बन्धित कार्यहरूको समर्थन |
|
आन्तरिक जानकारी संग्रह (४) |
- |
मुख्य नियन्त्रण चिप |
मापन यंत्रको प्रक्रियाको दौरान उत्पन्न भएका विभिन्न ऐतिहासिक डेटा र पैरामिटरहरू संग्रह |
|
प्रदर्शन नियन्त्रण मॉड्युल (५) |
एलसीडी प्रदर्शन, नियन्त्रण बटनहरू |
मुख्य नियन्त्रण चिप |
विद्युत पैरामिटर र स्थिति जानकारी प्रदर्शन; प्रयोगकर्ता बटन आदेशहरू ग्रहण |
|
सञ्चार इन्टरफेस (६) |
RS485 इन्टरफेस |
मुख्य नियन्त्रण चिप, दूरीभागी निरीक्षण मेजबान |
दूरीभागी निरीक्षण प्रणालीको साथ सञ्चार सक्षम; वास्तविक समयमा अधिगमित डेटा अपलोड |
|
शक्ति आपूर्ति मॉड्युल (७) |
AC-DC अनुकूलन शक्ति आपूर्ति; ५V, ३.३V, अलग शक्ति ५V निकाल |
५V → सिग्नल अधिगमन मॉड्युल; ३.३V → मुख्य नियन्त्रण चिप, आदि; अलग शक्ति ५V → सञ्चार इन्टरफेस |
सबै मॉड्युलहरूको लागि स्थिर, अलग शक्ति आपूर्ति; प्रणालीको सामान्य प्रक्रियाको गारन्टी |
4. मुख्य तकनीकी फाइदेहरू
4.1 उत्कृष्ट विद्युत-स्थैतिक बाधाको विरोध क्षमता
यो समाधानको सबैभन्दा महत्त्वपूर्ण फाइदा यो नवीन मुख्य घडीको डिजाइन छ। विद्युत-स्थैतिक बाधाको लागि विद्युत-स्थैतिक बाधाको लागि विद्युत-स्थैतिक बाधाको लागि विद्युत-स्थैतिक बाधाको लागि विद्युत-स्थैतिक बाधाको लागि विद्युत-स्थैतिक बाधाको लागि विद्युत-स्थैतिक बाधाको लागि विद्युत-स्थैतिक बाधाको लागि विद्युत-स्थैतिक बाधाको लागि विद्युत-स्थैतिक बाधाको लागि विद्युत-स्थैतिक बाधाको लागि विद्युत-स्थैतिक बाधाको लागि विद्युत-स्थैतिक बाधाको लागि विद्युत-स्थैतिक बाधाको लागि विद्युत-स्थैतिक बाधाको लागि विद्युत-स्थैतिक बाधाको लागि विद्युत-स्थैतिक बाधाको लागि विद्युत-स्थैतिक बाधाको लागि विद्युत-स्थैतिक बाधाको ल......
