Mkakati wa Kigawo cha Umeme ya Kiambatanato na Ustawi Mkali wa 15kV ESD

 1. Mfano wa suluhisho​

Suluhisho hili linatafsiri kutoa mifano ya kiotomatiki yenye ufanisi mkubwa na uhakika wa imara ya mifano ya kiotomatiki ya umeme. Umoja wa suluhisho unaonekana katika muktadha wa muktadha wa saa msingi wa shipi ya mawasiliano, ambayo inapunguza sana matatizo yanayohusiana na mifano ya kiotomatiki za umeme za zamani kuhusu upinzani dhidi ya magonjwa ya elektrositati (ESD). Mifano inaweza kupita kwa uhakika kutokana na majaribio ya upinzani wa elektrositati bila maamuzi ya 15kV, pamoja na faida zinazofanana na muundo wa utengenezaji wenye ukurasa na uhakika mkubwa wa saa. Inafaa kwa eneo la usimamizi wa nguvu ya umeme lenye masharti yenye ufanisi na uhakika.

​2. Matatizo ya Industri & Usimamizi wa Teknolojia​

​2.1 Matatizo ya Industri: Ukosefu wa Uwezo wa Upinzani dhidi ya Magonjwa ya Elektrositati​

Kwenye eneo la industri, upinzani wa elektrositati (ESD) ni sababu kuu ya kushindwa kwa vifaa vya teknolojia. Mifano ya kiotomatiki za umeme za zamani huwa zinaumia kwa sababu ya upinzani wakati wa majaribio ya ESD bila maamuzi ya 15kV, kwa hiyo hazitoshi kwa maombi yenye ufanisi mkubwa.

​2.2 Usimamizi wa Teknolojia: Tathmini ya Suluhisho Lililopo​

Changamoto kuu ya upinzani dhidi ya ESD kwenye mifano ya kiotomatiki za umeme za zamani inatokana na muktadha wa saa msingi:

• ​Suluhisho 1: Muunganisho wa Mstari wa Kristali wa Kasiyasi Wenye Kiwango Kikubwa:​​ Shipi ya mawasiliano yanaunganishwa moja kwa moja kwenye mstari wa kristali wa kasiyasi wa kiwango kikubwa wa 25MHz, anachohitaji viambatanisha vitandani vya kutoa chukua. Ingawa muundo huo unahitajika kuwa rahisi, mifano ya zipu zinazotoka kwa port za I/O (zilizoundwa kwa ajili ya kukodisha nishati) huwa zinatumai uwezo mdogo wa kupinzania ESD. Sauti ya kasiyasi kikubwa inaweza kupinzwa kwa urahisi kwa kutumia ESD, kwa hiyo kunaweza kuongeza hatari ya kufungwa kwa mfumo.
• ​Suluhisho 2: Mstari wa Kristali wa Kasiyasi Chache na Kujaza Kasiyasi:​​ Mstari wa kristali wa kasiyasi chache unatumika na kujaza kasiyasi kwa kiwango kikubwa kwa kutumia Phase-Locked Loop (PLL) iliyopo ndani. Njia hii inatoa mapendeleo kidogo dhidi ya upinzani wa moja kwa moja, lakini haiwezi kutosha kurekebisha tatizo la upinzani wa elektrositati, kwa hiyo ufanisi wa upinzani haujawahi kuwa mzuri.

Mifano ya zamani zote hazitoshi kuhakikisha upimaji wa imara kwenye mazingira ya electromagnetism yenye haraka.

​3. Muundo wa Jumla na Fanya ya Mifano​

Mifano ya suluhisho hili yanatumia muundo wa makundi, inayojumuisha makundi sita yenyewe yenye ubunifu wa nishati tofauti. Muundo unahitajika kuwa wazi, na fanya zinazozungumzia zinahitajika kuwa wazi. Viunganisho na fanya za kila kingo cha kuingilia kwenye shipi ya mawasiliano ni ifuatavyo:

​4. Faides Kubwa za Teknolojia​

​4.1 Uwezo Mkubwa wa Upinzani dhidi ya Magonjwa ya Elektrositati​

Faida ya muhimu zaidi ya suluhisho hili ni muundo wa muktadha wa saa msingi. Kutokataa njia ya muunganisho wa mstari wa kristali wa kasiyasi kikubwa, shipi ya mawasiliano hutumia mstari wa kristali wa saa chache 32768Hz kama input ya saa msingi. Kwa sababu sauti za osilishi chache zinatumai radiashen kubwa nje na zinaumia kwa urahisi kwa kutumia magonjwa ya sauti kikubwa nje (kama vile ESD), ufanisi wa upinzani unabadilika kwa wingi. Muundo huu unafanikiwa kurekebisha tatizo la mifano za zamani, kwa kuleta upimaji wa imara wa ESD bila maamuzi wa 15kV na kuhakikisha kwamba inaweza kufanya kazi vizuri kwenye mazingira ya industri yenye haraka.

​4.2 Muundo wa Circuit Upepo​

Shipi ya mawasiliano (MSP430F5438A) imegundua viambatanisha vitandani kwa circuit ya saa chache. Muundo huu unapunguza viambatanisha vitandani vinavyohitajika kwenye mifano za zamani ya mstari wa kristali wa kasiyasi kikubwa, kwa kufanya PCB layout iwe rahisi, kupunguza idadi ya viambatanisha na gharama za viambatanisha, kupunguza umuhimu wa kuchoma katika utengenezaji, na kuongeza ushindi na uhakika wa bidhaa.

​4.3 Uhakika Mkubwa wa Saa​

• ​System Software Clock Stable:​​ Kristali wa 32768Hz, baada ya kugawanya, unaweza kugeuza kwa signal ya saa 1Hz ya sekunde, kama msingi wa system software clock. Uhakika na uhakika wake ni zaidi ya clocks zinazotengenezwa kwa kutumia programu au kugawanya kasiyasi kikubwa.
• ​Stable Metering Clock:​​ ADC sampling clock unatumika kwa kutathmini energy kwenye mifano pia unatoka kwenye saa chache hii, kuhakikisha kwamba sampling na hesabu za voltage, current, power, na parameta mengine ya umeme zinapatikana. Hii hutoa msingi wa data kwa usimamizi wa energy wa kasiyasi.

​5. Usimamizi wa Mfumo​

Usimamizi wa mifano unafanya kazi kwa njia ifuatavyo:

1. ​Ingeuka:​​ Module ya Nishati hutumia nishati ya AC kwa kutumia nishati ya AC-DC auxiliary, kuhakikisha kuwa 5V, 3.3V, na isolated 5V. Hizi hutumika kwenye Module ya Kutambua Sauti, System ya Mawasiliano (inayojumuisha Real-Time Clock, Memory, Display Control), na Interface ya Mawasiliano kwa kuzunguka, kufanya makundi yote yawe tayari.
2. ​Kutambua Sauti:​​ Module ya Kutambua Sauti hutambua sauti za voltage na current kutoka kwa grid ya tatu-phases. Baada ya kutengeneza (kama vile division, current transformation, amplification by op-amps, level conversion), hutuma signals analog za parameta za grid kwenye Shipi ya Mawasiliano.
3. ​Kutathmini Sauti:​​ Shipi ya Mawasiliano kwanza hutathmini signals analog zilizopatikana kwa kutumia AD converter yake imegundua. Baada ya kutathmini, pamoja na timestamp kutoka kwa Real-Time Clock, hutathmini na kutathmini signals digital ili kupata parameta zenye umuhimu (kama vile RMS voltage/current, active/reactive power, power factor, frequency).
4. ​Tathmini Data & Mawasiliano:​​
• ​Kudhihisha:​​ Data iliyotathmini hutumwa kwenye Memory ya Taarifa Zilizokidhi kwa ajili ya kutafuta data za zamani na kutathmini ongezeko la nishati.
• ​Onyesha:​​ Data hutumwa pia kwenye Module ya Kutawala Onyesha kwa ajili ya kutathmini mara kwa mara kwenye onyesha ya LCD.
• ​Mawasiliano:​​ Data hutuma kwa nyumba ya utaratibu wa umbali kwa kutumia RS485 Communication Interface kwa ajili ya utaratibu wa umbali.
• ​Kutawala:​​ Wateja wanaweza kutumia mifano kwenye mahali kwa kutumia buttons kwenye module ya onyesha ili kutafuta data au kutathmini parameta.