THIẾT KẾ MẠCH ĐO ĐIỆN NĂNG
Sơ đồ nguyên lý mạch đo
Sơ đồ khối chức năng của ổ cắm thông minh như hình 1.1.
Khối nguồn
Điện áp 220 VAC từ jack cắm P1 đi qua module HLK 5M05 biến đổi nguồn 220VAC/5VDC sẽ cho điện áp ra 5VDC Điện áp 5VDC tiếp tục đi qua ic AMS1117 biến đổi điện áp 5V/3.3V để có được điện áp ra là 3.3VDC (hình 1.2).
Hình 1.1 Sơ đồ khối chức năng mạch đo
Ngoài ra còn có các linh kiện cầu chì (0.2A), varistor (300V) dùng để bảo vệ quá tải, ngắn mạch, chống sét cho nguồn Các tụ điện và cuộn cảm còn lại dùng để lọc nhiễu cho nguồn DC đầu ra Thông số của các linh kiện này được lựa chọn theo khuyến nghị của nhà sản suất module HLK5M05, IC AMS1117.
Dòng tiêu thụ tối đa của atmega328 là 42mA; LCD5110 là 50mA; ADE7753 là 7mA; module ESP32 là 500mA Như vây với module HLK5M05 công suất ra 5V/5W, và IC AMS1117 3.3V/3.3W đáp ứng được yêu cầu các khối chức năng còn lại.
Thông số cơ bản của module HLK5M05 và AMS1117/3.3V như bảng bên dưới: Điện áp vào: 100V ~ 240V AC / 50 ~ 60Hz
- Dòng vào lớn nhất: 200mA
- Độ gợn điện áp và nhiễu thấp
- Mạch bảo vệ quá tải và ngắn mạch
Hình 1.2 Sơ đồ nguyên lý khối nguồn
• Áp ngõ vào: 1.5 < Vin-Vout < 12V (4.8-8.7VDC)
• Nhiệt độ hoạt động: -40 đến 125 độ C
Khối đo lường
Thông số dòng điện, điện áp, công suất, năng lượng của tải được xác định bằng cách cho tín hiệu điện AC mà tải sử dụng đi qua bộ biến đổi dòng điện, điện áp để đưa vào đầu vào kênh dòng điện, điện áp của ADE7753 để tính toán, xác định thông số dòng điện
1.3.1 Khối biến đổi dòng điện
Dòng điện AC mà tải sử dụng đi qua biến dòng CT1 để hạ giá xuống cỡ Ampe xuống mili Ampe Dòng điện đầu ra của biến dòng CT1 đi qua điện trở R3 để biến đổi tín hiệu dòng điện hành tín hiệu điện áp trước khi đưa vào đầu vào kênh dòng điện của ADE7753
Hình 1.3 sơ đồ nguyên lý khối biến đổi dòng điện là V1P và V1N Điện trở, tụ điện còn lại đóng vai trò như mạch lọc thông thấp và giá trị của chúng được lựa chọn theo sơ đồ mẫu trong datasheet của ADE7753 (hình 1.3)
Do hạn chế về thiết bị, tải kiểm chứng nên biến dòng CT của em lựa chọn là loại điến dòng 10A, biến đổi tuyến tính nhất trong pham vi 5A với tỷ số biến đổi là 1000 (5A/5mA) Điện trở 𝑅3 = 𝑉 𝑝𝑒𝑎𝑘 √2 ÷ 1000 𝐼 𝑠𝑐 = 0.5𝑉 √2 ÷ 1000 10𝐴 ≈ 35 𝑜ℎ𝑚, Chọn Điện trở R3 = 33 ohm 1/4 W.
Thông số biến dòng ZMCT103C 5A/5mA như bảng bên dưới:
Tỷ lệ: 1000 : 1 Sai số góc pha: