• Product
  • Suppliers
  • Manufacturers
  • Solutions
  • Free tools
  • Knowledges
  • Experts
  • Communities
Search


15kV ESD Immune Digital Power Meter Design with Simplified Circuit & High Stability Diseño ng 15kV ESD Immune Digital Power Meter na may Simplified Circuit & High Stability

 1. Buod ng Solusyon

Naglalayong magbigay ang solusyong ito ng isang mataas na pangangatawan, mataas na kapanatagan na disenyo ng digital na meter para sa enerhiya. Ang puso ng solusyon ay nasa isang inobatibong disenyo ng master clock circuit para sa pangunahing control chip, na mabisa na nagreresolba ng mga inherent na kahinaan ng mga tradisyonal na digital na meter para sa enerhiya sa paglaban sa electrostatic interference (ESD). Ang meter ay maaring makapagdaan ng 15kV non-contact electrostatic discharge test nang matatag, at may mga benepisyo pa tulad ng simpleng disenyo ng circuit at mataas na kapanatagan ng clock. Ito ay angkop para sa industriyal na setting ng monitoring ng enerhiya na nangangailangan ng mahigpit na reliabilidad at kapanatagan.

2. Industry Pain Points & Technical Background

2.1 Industry Pain Point: Mahinang Kapangyarihan Laban sa Electrostatic Interference

Sa industriyal na setting, ang electrostatic discharge (ESD) ay isa sa mga pangunahing sanhi ng pagkasira ng electronic equipment. Ang mga tradisyonal na digital na meter para sa enerhiya ay madaling mabago o magkaroon ng abnormal na pagganap dahil sa interference sa pamamagitan ng standard 15kV non-contact ESD test, at hindi nakakapagtugon sa mga pangangailangan ng high-reliability applications.

2.2 Technical Background: Analisis ng Existing Solutions

Ang hamon ng anti-ESD sa mga umiiral na digital na meter para sa enerhiya ay pangunahing nanggagaling sa disenyo ng kanilang main clock frequency:

  • Solusyon 1: Direct Connection ng High-Frequency Crystal Oscillator:​ Ang pangunahing control chip ay direktang konektado sa 25MHz high-frequency crystal oscillator, na nangangailangan ng dalawang external compensation capacitors. Bagama't simple ang disenyo, ang mga I/O ports ng chip (na disenyo para sa mababang power consumption) ay karaniwang may mahinang resistensya sa ESD. Ang high-frequency signal ay maaaring mapinsala sa ilalim ng ESD pulses, na maaaring magresulta sa system crash.
  • Solusyon 2: Low-Frequency Crystal Oscillator with Frequency Multiplication:​ Ginagamit ang low-frequency crystal oscillator at inaangkop sa mataas na frequency gamit ang internal Phase-Locked Loop (PLL). Ang approach na ito ay nagbibigay ng kaunting pagbabago laban sa direct interference ngunit hindi maaaring lutasin ang pundamental na isyu ng electrostatic coupling, na nagreresulta sa hindi ideal na performance sa anti-interference.

Dalawang tradisyonal na solusyon ay hindi maaaring tiyakin ang matatag na operasyon ng meter sa mahigpit na electromagnetic environment.

3. Kabuuang Struktura at Paggamit ng Meter

Ang meter ng solusyong ito ay gumagamit ng modular na disenyo, na binubuo ng anim na core modules na pinopwersa ng iisang power supply module. Ang struktura ay malinaw, at ang mga tungkulin ay maayos na tinalakay. Ang mga koneksyon at tungkulin ng bawat module sa pangunahing control chip ay sumusunod:

Pangalan ng Module

Mga Core Components

Koneksyon Sa

Pangunahing Tungkulin

Pangunahing Control Chip (1)

Model MSP430F5438A; Naglalaman ng AD converter, high-frequency oscillator circuit, low-frequency oscillator circuit na may built-in compensation capacitors; Main frequency input ay konektado lamang sa 32768Hz low-frequency crystal (11)

Signal Acquisition Module, Real-Time Clock, Memory, Display Control Module, Communication Interface

System control center; processes electrical parameter data; performs core operations like AD conversion.

Signal Acquisition Circuit Module (2)

Tres-phase voltage attenuation divider circuit, tres-phase current transformers, operational amplifier circuit

Tres-phase power grid, Pangunahing Control Chip

Nagkuha ng tres-phase voltage at current signals mula sa power grid; performs amplification and level conversion before sending to the main control chip.

Real-Time Clock (3)

-

Pangunahing Control Chip

Provides precise time reference; supports clock-related functions.

Internal Information Memory (4)

-

Pangunahing Control Chip

Stores various historical data and parameters generated during meter operation.

Display Control Module (5)

LCD display, control buttons

Pangunahing Control Chip

Displays electrical parameters and status information; receives user button commands.

Communication Interface (6)

RS485 interface

Pangunahing Control Chip, Remote Monitoring Host

Enables data communication with remote monitoring systems; uploads acquired data in real-time.

Power Supply Module (7)

AC-DC auxiliary power supply; Outputs 5V, 3.3V, Isolated 5V

5V → Signal Acquisition Module; 3.3V → Pangunahing Control Chip, etc.; Isolated 5V → Communication Interface

Provides stable, isolated operating power for all modules, ensuring normal system operation.

4. Core Technical Advantages

4.1 Superior Anti-Electrostatic Interference Capability

Ang pinakamahalagang advantage ng solusyong ito ay ang inobatibong disenyo ng main clock. Abandoning the interference-prone high-frequency crystal direct connection scheme, ang pangunahing control chip ay gumagamit ng 32768Hz low-frequency crystal bilang main frequency input. Dahil ang mga low-frequency oscillation signals ay may mababang external radiation intensity at mas mahirap mapinsala ng coupling interference mula sa external high-frequency noise (like ESD pulses), ang anti-interference performance ay significantly improved at the source. This design successfully addresses the pain point of traditional meters, enabling stable passage of the 15kV non-contact ESD test and ensuring reliable operation in complex industrial environments.

4.2 Simplified Circuit Structure

Ang napiling pangunahing control chip (MSP430F5438A) ay may built-in compensation capacitor para sa internal low-frequency oscillator circuit. This design eliminates the two external compensation capacitors required in traditional high-frequency crystal schemes, simplifying PCB layout, reducing component count and material costs, decreasing production soldering complexity, and enhancing product consistency and reliability.

4.3 Higher Clock Stability

  • Stable System Software Clock:​ The 32768Hz crystal, after frequency division, can generate a precise 1Hz seconds clock signal, serving as the foundation for the system's software clock. Its stability and accuracy are far superior to clocks generated by software simulation or high-frequency division.
  • Stable Metering Clock:​ The ADC sampling clock used for energy measurement in the meter also originates from this stable low-frequency clock, ensuring the accuracy of voltage, current, power, and other electrical parameter sampling and calculation. This provides a data foundation for high-quality energy management.

5. System Working Principle

The meter's operational workflow is as follows:

  1. Power On:​ The Power Supply Module receives AC input via the AC-DC auxiliary power supply, converting and isolating it into 5V, 3.3V, and isolated 5V voltages. These supply the Signal Acquisition Circuit, the Main Control System (including Real-Time Clock, Memory, Display Control), and the Communication Interface respectively, bringing all modules to a ready state.
  2. Signal Acquisition:​ The Signal Acquisition Circuit Module continuously acquires voltage and current signals from the three-phase power grid. After processing (e.g., division, current transformation, amplification by op-amps, level conversion), it sends analog signals representing grid parameters to the Main Control Chip.
  3. Signal Processing:​ The Main Control Chip first converts the received analog signals into digital signals using its integrated AD converter. Subsequently, combined with the timestamp from the Real-Time Clock, it performs calculations and analysis on the digital signals to derive required electrical parameters (e.g., RMS voltage/current, active/reactive power, power factor, frequency).
  4. Data Output & Interaction:
    • Storage:​ Processed data is saved to the Internal Information Memory for historical data querying and load analysis.
    • Display:​ Data is simultaneously sent to the Display Control Module for real-time updating on the LCD display.
    • Communication:​ Data is uploaded in real-time to the remote monitoring center via the RS485 Communication Interface for remote monitoring.
    • Control:​ Users can operate the meter locally via buttons on the display module to query data or set parameters.
10/10/2025
Inirerekomenda
Engineering
Integradong Solusyon sa Hybrid na Pwersa ng Hangin at Araw para sa mga Malalayong Isla
AbstractInihaharap ng propusisyong ito ang isang inobatibong integradong solusyon sa enerhiya na malalim na pinagsasama ang paggawa ng enerhiya mula sa hangin, solar, pump hydro storage, at teknolohiya ng desalinasyon ng tubig dagat. Layunin nito na sistemang tugunan ang mga pangunahing hamon na hinaharap ng mga malayong isla, kabilang ang mahirap na saklaw ng grid, mataas na gastos ng paggawa ng enerhiya mula sa diesel, limitasyon ng tradisyonal na pananakop ng baterya, at kakulangan ng sariwan
Engineering
Isang Intelligent na Sistemang Hidrido ng Hangin-Solar na may Fuzzy-PID Control para sa Enhanced na Battery Management at MPPT
PangkalahatanAng propuesta na ito ay nagpapakilala ng isang wind-solar hybrid power generation system batay sa advanced control technology, na may layuning maipatupad nang epektibo at ekonomiko ang mga pangangailangan ng enerhiya sa mga malalayong lugar at espesyal na aplikasyon. Ang pinakamahalaga sa sistema ay ang intelligent control system na nakasentro sa ATmega16 microprocessor. Ang sistema na ito ay gumagawa ng Maximum Power Point Tracking (MPPT) para sa parehong wind at solar energy at gu
Engineering
Muraangkop na Solusyon ng Hybrid na Hangin-Solar: Buck-Boost Converter & Smart Charging Bawas ang Cost ng Sistema
AbstractInihahandog ng solusyong ito ang isang bagong high-efficiency na wind-solar hybrid power generation system. Tumutugon ito sa mga pangunahing kahinaan ng umiiral na teknolohiya—kabilang ang mababang paggamit ng enerhiya, maikling buhay ng bateria, at mahinang istabilidad ng sistema—sa pamamagitan ng paggamit ng fully digitally controlled buck-boost DC/DC converters, interleaved parallel technology, at intelligent three-stage charging algorithm. Dahil dito, nagiging posible ang Maximum Pow
Engineering
Sistemang Hinihimay na Solyar-Kabayo: Isang Komprehensibong Solusyon sa disenyo para sa mga Aplikasyon ng Walang Grid
Pagkakatawan at Background​​1.1 Mga Hamon ng mga System ng Power Generation na May Iisang Pinagmulan​Ang tradisyonal na nakatayo lamang na photovoltaic (PV) o wind power generation systems ay may inherent na kahinaan. Ang pag-generate ng kapangyarihan mula sa PV ay apektado ng mga siklo ng araw at kondisyon ng panahon, samantalang ang pag-generate ng kapangyarihan mula sa hangin ay nagsasalamin ng hindi matatag na resources ng hangin, na nagdudulot ng malaking pagbabago sa output ng kapangyariha
Inquiry
I-download
Kumuha ng IEE-Business Application
Gamit ang app na IEE-Business upang makahanap ng kagamitan makuha ang mga solusyon makipag-ugnayan sa mga eksperto at sumama sa industriyal na pakikipagtulungan kahit kailan at saanman buong pagsuporta sa pag-unlad ng iyong mga proyekto at negosyo sa enerhiya