Nhom3 bao cao hkdn

Giới thiệu đơn vị  Tên đầy đủ tiếng Việt: Trung tâm sản xuất thiết bị đo điện tử Điện lực miền Trung– Chi nhánh Tổng công ty Điện lực miền Trung..  Trung tâm sản xuất thiết bị đo điện

TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT

KHOA ĐIỆN – ĐIỆN TỬ

BÁO CÁO HỌC KỲ DOANH NGHIỆP

Giảng viên hướng dẫn : ThS Võ Thị Hương

Người tham gia HD tại DN : Huỳnh Công Bình

Nhóm SV thực hiện : Nhóm 3

1 Lương Hầu Hoà MSV: 1911505410117 Lớp: 19DT1

2 Nguyễn Sỹ Cường MSV: 1911505410105 Lớp: 19DT1

3 Dương Anh Duẩn MSV: 1911505410109 Lớp: 19DT1

4 Nguyễn Quang Tiệp MSV: 1911505410154 Lớp: 19DT1

Đà Nẵng, 08/2022

TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT

KHOA ĐIỆN – ĐIỆN TỬ

BÁO CÁO HỌC KỲ DOANH NGHIỆP

Giảng viên hướng dẫn : ThS Võ Thị Hương

Người tham gia HD tại DN : Huỳnh Công Bình

Nhóm SV thực hiện : Nhóm 3

Để hoàn thành bài báo cáo thực tập này, chúng em xin bày tỏ lòng biết ơn sâusắc đến cô Võ Thị Hương đã tận tình hướng dẫn cũng như nhận xét, góp ý trong suốtthời gian thực tập doanh nghiệp

Đồng thời chúng em cũng xin gửi lời cảm ơn đến ban giám đốc đã cho phép vàtạo điều kiện thuận lợi cho chúng em được thực tập tại đơn vị Chúng em xin chânthành cảm ơn anh Huỳnh Công Bình, chị Phạm Ngọc Dung và các anh chị trong đơn

vị đã trực tiếp hướng dẫn chúng em trong suốt thời gian thực tập vừa qua

Trong khoảng thời gian thực tập tại đơn vị, chúng em đã có nhiều kiến thức,kinh nghiệm hơn trong công việc nhưng vẫn không thể tránh khỏi các sai sót Chúng

em rất mong sẽ tiếp tục nhận được những ý kiến đóng góp quý báu của anh HuỳnhCông Bình và chị Phạm Ngọc Dung cũng như của ban lãnh đạo công ty để chúng em

có thể hoàn thiện mình hơn trong tương lai

Sau cùng, chúng em xin gửi lời chúc sức khỏe đến cô Võ Thị Hương, ban lãnhđạo và toàn thể các anh chị trong đơn vị Chúc đơn vị ngày càng thành công và pháttriển

Em xin chân thành cảm ơn!

Sinh viên thực hiện

(Ký tên và ghi rõ họ tên)

LỜI NÓI ĐẦU iii

MỤC LỤC iv

DANH SÁCH CÁC BẢNG, HÌNH VẼ vi

DANH SÁCH CÁC KÝ HIỆU, CHỮ VIẾT TẮT viii

MỞ ĐẦU 1

CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ ĐƠN VỊ THỰC TẬP 2

1.1 Giới thiệu đơn vị 2

1.2 Lịch sử hình thành và phát triển 3

1.3 Cơ cấu tổ chức 4

1.4 Sản phẩm 5

1.5 Nghiên cứu và sản xuất sản phẩm điện tử 9

1.5.1 Quá trình thực hiện nghiên cứu và sản xuất 9

1.5.2 Một số tiêu chuẩn, quy trình áp dụng trong việc nghiên cứu sản phẩm và sản xuất công tơ 9

1.5.3 Quy trình kiểm soát chất lượng 9

1.5.4 Công đoạn sản xuất 10

CHƯƠNG 2: MÔ HÌNH NGHIÊN CỨU 12

2.1 Giới thiệu về mô hình thực hiện 12

2.2 Cơ sở lý thuyết về MCP4822 12

CHƯƠNG 3: QUÁ TRÌNH THỰC HIỆN VÀ KẾT QUẢ 15

3.1 Quá trình thực hiện 15

3.1.1 Thiết kế sơ đồ nguyên lý mạch DAC 15

3.1.2 Thiết kế layout mạch DAC 18

3.1.3 Ủi mạch, khoan mạch, hàn mạch 22

3.1.4 Lập trình Arduino 24

KẾT LUẬN 36 TÀI LIỆU THAM KHẢO 37

Hình 1 1 Logo của đơn vị 2

Hình 1 2 Trung Tâm Sản Xuất Thiết Bị Đo Điện Tử Điện Lực Miền Trung 2

Hình 1 3 Sơ đồ cơ cấu tổ chức 4

Hình 1 4 Sản phẩm và dịch vụ chính của CPCEMEC 5

Hình 1 5 Công tơ điện tử 1 pha 5

Hình 1 6 Công tơ điện tử 3 pha 6

Hình 1 7 Bộ thu thập dữ liệu 6

Hình 1 8 Thiết bị giám sát chất lượng lưới điện 7

Hình 1 9 Bộ định tuyến dữ liệu Router 7

Hình 1 10 Trạm sạc nhanh ô tô điện 8

Hình 1 11 Sản phẩm và giải pháp của CPCEMEC trong hệ sinh thái lưới điện thông minh 8Y Hình 2 1 Sơ đồ chân MCP4822 12

Hình 2 2 Mô tả các chân 13

Hình 2 3 Kết nối điển hình 1 Hình 3 1 Sơ đồ nguyên lý toàn mạch DAC 15

Hình 3 2 Sơ đồ nguyên lý Option 1 16

Hình 3 3 Sơ đồ nguyên lý Option 2 17

Hình 3 4 Sơ đồ Layout 18

Hình 3 5 Hình 2D 19

Hình 3 6 Hình 3D mạch DAC 20

Hình 3 7 Sơ đồ mạch in Bottom Layer 21

Hình 3 13 Thanh ghi 16 bit của MCP4822 26

Hình 3 14 Minh chứng quá trình lập trình tại đơn vị 31

Hình 3 15 Code trên phần mềm Arduino IDE 32

Hình 3 16 Kiểm tra mạch DAC 32

Hình 3 17 Test code truyền dữ liệu bằng phương thức SPI 33

Hình 3 18 Kết nối hoàn thiện giữa Arduino và mạch DAC 33

Hình 3 19 Kết quả khi nhập lệnh từ PC 34

Hình 3 20 Minh chứng kết quả khi nhập lệnh từ PC 34

MỞ ĐẦU

 Mục tiêu nghiên cứu:

 Tìm hiểu tổng quan về doanh nghiệp, các sản phẩm, dịch vụ và quy trình sảnxuất tại doanh nghiệp

 Thiết kế mạch DAC xuất tín hiệu điện áp đầu ra dạng analog, có hồi tiếp bằngADC (analog digital converter)

 Nhiệm vụ chính cần nghiên cứu để đạt được mục tiêu:

 Tìm hiểu tổng quan về doanh nghiệp, các sản phẩm, dịch vụ và quy trìnhsản xuất tại doanh nghiệp

 Tìm hiểu về cơ sở lý thuyết MCP4822, Arduino Uno R3 và giao thức SPItrên Arduino

 Thiết kế sơ đồ nguyên lý mạch DAC

 Thiết kế sơ đồ layout mạch DAC

 Lập trình giao tiếp giữa PC và mạch DAC

 Bài báo cáo thực tập gồm các chương sau:

 Chương 1: Tổng quan về đơn vị thực tập

 Chương 2: Mô hình nghiên cứu

 Chương 3: Quá trình thực hiện và kết quả

CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ ĐƠN VỊ THỰC TẬP

1.1 Giới thiệu đơn vị

 Tên đầy đủ tiếng Việt: Trung tâm sản xuất thiết bị đo điện tử Điện lực miền Trung– Chi nhánh Tổng công ty Điện lực miền Trung

 Tên đầy đủ tiếng Anh: Central Power Electronic Measurement EquipmentManufacturing Center

 Trụ sở chính: 552 Trưng Nữ Vương, quận Hải Châu, thành phố Đà Nẵng

 Xưởng sản xuất điện tử: Đường số 5, khu công nghiệp Hòa Cầm, quận Cẩm Lệ,thành phố Đà Nẵng

Hình 1 1 Logo của đơn vị

 Trung tâm sản xuất thiết bị đo điện tử Điện lực miền Trung (CPCEMEC) là đơn vịtrực thuộc Tổng công ty Điện lực miền Trung (EVNCPC), được giao nhiệm vụtriển khai ứng dụng công nghệ thông tin nhằm nâng cao hiệu quả trong chỉ đạo,quản lý, điều hành sản xuất kinh doanh của EVNCPC cũng như của ngành Điện.Nổi bật là công tác hiện đại hóa hệ thống đo đếm phục vụ kinh doanh điện năngvới việc sản xuất các loại công tơ điện tử và hệ thống đo đếm điện từ xa, hướngđến đề án phát triển lưới điện thông minh tại Việt Nam.

1.2 Lịch sử hình thành và phát triển

 Trung tâm sản xuất thiết bị đo điện tử Điện lực miền Trung tiền thân là Trung tâmmáy tính, được thành lập trên cơ sở một phòng máy tính của Công ty Điện lực 3với nhiệm vụ chính là phát triển phần mềm, ứng dụng công nghệ thông tin và duytrì hoạt động hệ thống mạng phục vụ công tác kinh doanh điện năng cho các đơn vịđiện lực Trải qua quá trình phát triển và nhiều lần đổi tên cho phù hợp với chứcnăng nhiệm vụ và ngành nghề kinh doanh, CPCEMEC được thành lập trên cơ sởtách ra từ Công ty công nghệ thông tin Điện lực miền Trung (CPCIT) từ ngày01/07/2015 nhằm tập trung chuyên môn hóa lĩnh vực nghiên cứu, sản xuất thiết bị

đo đếm và cung cấp giải pháp đo xa phục vụ quản lý kinh doanh mua bán điện trênđịa bàn 13 tỉnh – thành miền Trung và Tây Nguyên của Tổng công ty Điện lựcmiền Trung (EVNCPC)

 Năm 2001, bắt đầu nghiên cứu sản xuất công tơ điện tử và các giải pháp đo xaphục vụ ngành điện miền Trung

 Năm 2003, cho ra đời các sản phẩm công tơ 1 pha và 3 pha đầu tiên của ngành điệnlực miền Trung, liên tục cải tiến và nâng cao chất lượng sản phẩm

 Năm 2010, lần đầu giới thiệu ra thị trường sản phẩm điện tử tích hợp module RF cókhả năng đo xa, mang lại lợi ích thiết thực trong công cuộc hiện đại hóa hệ thốnglưới điện của cả nước

 Từ 2011 – 2017, cho ra đời nhiều chủng loại công tơ có độ chính xác cao, có nhiềuchức năng vượt trội và sản phẩm mới như thiết bị giám sát chất lượng lưới điện, bộ

mở rộng chức năng RF, hệ thống điện năng lượng mặt trời tận dụng được nguồnnăng lượng có sẵn, thân thiện với môi trường

 Từ 2017 – nay, tiếp tục cho ra đời nhiều chủng loại sản phẩm IoT phục vụ hiện đạihóa lưới điện như thiết bị chỉ thị và cảnh báo sự cố trên lưới trung áp, tủ điều khiển

thiết bị dao cắt có tải (LBS) kiểu kín, tủ điều khiển thiết bị dao cách ly (DCL), trạmsạc nhanh ô tô điện

 Tính đến nay, CPCEMEC đã sản xuất và bàn giao đến khách hàng 5,7 triệu sảnphẩm công tơ điện tử 1 pha, 3 pha và các sản phẩm điện tử khác Các sản phẩm này

đã được lắp đặt và vận hành ổn định trên lưới điện của EVNCPC và một số đơn vịđiện lực miền Bắc và miền Nam, bước đầu xuất khẩu sang thị trường Lào Sảnphẩm của CPCEMEC được khách hàng đánh giá hoạt động ổn định, đảm bảo chấtlượng, góp phần hiệu quả trong việc hiện đại hóa hệ thống đo đếm điện năng tạiViệt Nam

1.3 Cơ cấu tổ chức

Hình 1 3 Sơ đồ cơ cấu tổ chức

Hình 1 6 Công tơ điện tử 3 pha

 Ngoài những sản phẩm chủ lực ra công ty còn sản xuất nhiều sản phẩm khácnhằm đáp ứng nhu cầu của người sử dụng như: bộ thu thập dữ liệu, bộ địnhtuyến dữ liệu Router, modem thu thập dữ liệu công tơ từ xa, thiết bị giám sátchất lượng lưới điện, thiết bị kiểm tra và định vị xuất tuyến hạ thế, thiết bị chỉthị và cảnh báo sự cố trên lưới điện trung áp, bộ xác định thứ tự pha, tủ điềukhiển thiết bị dao cắt có tải (LBS) kiểu kín, tủ điều khiển thiết bị dao cách ly(DCL), trạm sạc nhanh xe ô tô điện

Hình 1 7 Bộ thu thập dữ liệu

Hình 1 8 Thiết bị giám sát chất lượng lưới điện

Hình 1 9 Bộ định tuyến dữ liệu Router

Hình 1 10 Trạm sạc nhanh ô tô điện

Hình 1 11 Sản phẩm và giải pháp của CPCEMEC trong hệ sinh thái lưới điện thông

minh

1.5 Nghiên cứu và sản xuất sản phẩm điện tử

1.5.1 Quá trình thực hiện nghiên cứu và sản xuất

 Bước 1: Nghiên cứu – đội ngũ kỹ sư chuyên nghiệp nghiên cứu thiết kế sản xuất

 Bước 2: Thiết kế – đi từ khâu thiết kế bo mạch đến việc lập trình vi điều khiển

 Bước 3: Sản xuất – nhập khẩu linh kiện từ các hãng sản xuất của hãng nổi tiếngtrên thế giới Sản xuất theo thiết kế đã phê duyệt mẫu  Tạo ra sản phẩm

1.5.2 Một số tiêu chuẩn, quy trình áp dụng trong việc nghiên cứu sản phẩm và sản xuất công tơ

 Các sản phẩm được sản xuất theo các tiêu chuẩn sau: TCVN 7589-21:2007; TCVN7589-22:2007; IEC 62053-21:2003; IEC 62053-22:2003; IEC 62052-11:2003;…

 Yêu cầu chấp nhận cho các lắp ráp điện tử: IPC-A-610F

 Quy trình thử nghiệm công tơ điện xoay chiều kiểu điện tử: ĐLVN 237 : 2021

 Quy trình kiểm định công tơ điện xoay chiều kiểu điện tử: ĐLVN 39 : 2019

 Quy chuẩn kỹ thuật quốc gia về thiết bị vô tuyến lưu động mặt đất có ăng ten rờidùng cho truyền số liệu (và thoại): QCVN 42:2011/BTTTT

 Quy chuẩn kỹ thuật quốc gia về thiết bị vô tuyến di động mặt đất có ăng ten liềndùng cho truyền dữ liệu (và thoại): QCVN 44:2011/BTTTT

1.5.3 Quy trình kiểm soát chất lượng

 CPC EMEC đã thực hiện xây dựng và áp dụng hệ thống quản lý chất lượngISO9001:2015 cho việc quản lý chất lượng trong sản xuất công tơ điện tử Ngoài

ra, CPC EMEC cũng đã thiết lập và duy trì phòng thí nghiệm phù hợp theo yêu cầuTCVN ISO/IEC 17025 Thực hiện việc lấy mẫu công tơ định kỳ để kiểm tra tại đơn

vị ngoài để có sự đánh giá khách quan, chính xác hơn về chất lượng sản phẩm.Trong quá trình sản xuất, việc kiểm soát chất lượng công tơ xuất xưởng được kiểmtra, hiệu chuẩn theo đúng ĐLVN 39: 2019 Ứng dụng CNTT vào toàn bộ quản lýsản xuất như Chương trình Quản lý sản xuất

1.5.4 Công đoạn sản xuất

Kiểm tra vật tư,

linh kiện đầu vào

 Nhiệm vụ chính của mỗi công đoạn sản xuất:

 Kiểm tra vật tư, linh kiện đầu vào: Tiếp nhận nguyên vật liệu; kiểm tra nguyênvật liệu đưa vào sản xuất theo quy định của tiêu chuẩn cơ sở được ban hành

 Hàn dán linh kiện (SMT): Gia công hàn dán linh kiện SMD lên bo mạch, kiểmtra bằng máy AOI, nạp Firmware cho chip vi điều khiển

 Hàn linh kiện xuyên lỗ (IMT): Gia công hàn cắm các linh kiện điện tử lên bomạch

 Hàn linh kiện thủ công: Gia công hàn tay các linh kiện điện tử lên bo mạch

 Sơn - sấy bo mạch: Sấy khô và sơn phủ bo mạch, sấy khô bo mạch sau khi sơnphủ

 Lập trình ID xuất xưởng: Lập trình số Serial xuất xưởng cho công tơ và đóngnắp nhãn

 Kiểm định: Kiểm định công tơ theo quy trình ĐLVN 39:2019

 Đóng gói: Kiểm tra chức năng đọc RF, ngoại quan sản phẩm, thực hiện niêmchì đóng thùng nhập kho

CHƯƠNG 2: MÔ HÌNH NGHIÊN CỨU2.1 Giới thiệu về mô hình thực hiện

- Thiết kế mạch DAC chuyển đổi từ tín hiệu digital sang tín hiệu analog, sử dụng 2option là IC MCP4822 và Module MCP4725, trong đó IC MCP4822 sử dụng cổng kếtnối SPI, còn Module MCP4725 sử dụng cổng kết nối I2C Khi nhập thông số từ máytính truyền xuống, Arduino sẽ gửi tín hiệu đến MCP4822 (hoặc Module MCP4725),sau đó từ tín hiệu đầu ra của mạch DAC sẽ được Arduino đọc và truyền lên máy tính

2.2 Cơ sở lý thuyết về MCP4822

 Features (đặc tính):

 Giao thức SPI với hỗ trợ xung nhịp 20 MHz

 Tham chiếu điện áp nội bộ 2.048V

 Pin Descriptions (mô tả các chân) :

Hình 2 2 Mô tả các chân

 Supply Voltage Pins (VDD, VSS):

 VDD là chân cấp nguồn điện dương Nguồn điện cấp vào có thể nằm trongkhoảng từ 2,7V đến 5,5V Nguồn cung cấp tại chân VDD nên càng sạch càngtốt để có hiệu suất DAC tốt Khuyến nghị sử dụng một tụ điện thích hợpkhoảng 0,1 µF (gốm) để nối đất

 VSS là chân nối đất thiết bị Người dùng phải kết nối chân VSS với mặt đấtthông qua kết nối trở kháng thấp

 Chip Select (CS´ ):

 CS´ là chân đầu vào Chip Select, chân này yêu cầu hoạt động ở mức thấp đểkích hoạt serial clock và data functions

 Serial Clock Input (SCK):

 SCK là chân giữ xung nhịp tương thích với SPI

 Serial Data Input (SDI):

 SDI là chân dữ liệu giữ xung nhịp tương thích với SPI

 Latch DAC Input (LDAC´ ):

 Chân LDAC (đầu vào đồng bộ hóa DAC chốt) được sử dụng để chuyển cácthanh ghi chốt đầu vào sang thanh ghi tương ứng của chúng Các thanh ghiDAC (chốt đầu ra, VOUT) Khi chân này là thấp, cả VOUTA và VOUTB đều được

Chân này có thể được được gắn với mức thấp (VSS) nếu muốn cập nhật VOUT

ở cạnh lên của chốt CS´ Chốt này có thể được điều khiển bởi một thiết bịđiều khiển bên ngoài như chân I / O MCU

 Analog Outputs (VOUTA, VOUTB):

 VOUTA là chân đầu ra của DAC A và VOUTB là chân đầu ra của DAC B Mỗiđầu ra có bộ khuếch đại đầu ra riêng Toàn bộ phạm vi của đầu ra DAC là từ

VSS đến G * VREF, trong đó G là tùy chọn lựa chọn độ lợi (1x hoặc 2x) Đầu

ra tương tự DAC không thể cao hơn so với điện áp cung cấp (VDD)

Hình 2 3 Kết nối điển hình

CHƯƠNG 3: QUÁ TRÌNH THỰC HIỆN VÀ KẾT QUẢ

3.1 Quá trình thực hiện

3.1.1 Thiết kế sơ đồ nguyên lý mạch DAC

Hình 3 1 Sơ đồ nguyên lý toàn mạch DAC

Hình 3 2 Sơ đồ nguyên lý Option 1

Hình 3 3 Sơ đồ nguyên lý Option 2

3.1.2 Thiết kế layout mạch DAC

Hình 3 4 Sơ đồ Layout

Hình 3 5 Hình 2D

Hình 3 6 Hình 3D mạch DAC

Hình 3 7 Sơ đồ mạch in Bottom Layer

3.1.3 Ủi mạch, khoan mạch, hàn mạch

Hình 3 8 Bottom Layer sau khi ủi và khoan mạch

Hình 3 10 Top Layer sau khi hàn linh kiện

Hình 3 11 Bottom Layer sau khi hàn linh kiện

Hình 3 12 Sản phẩm sau khi hoàn thiện

3.1.4 Lập trình Arduino

 Yêu cầu: Dùng 1 con MCP xuất điện áp độc lập ra 2 kênh A và B

 Gửi lệnh xuất điện áp đầu ra từ máy tính dạng at+outA=xxxx, trong đó xxxx làgiá trị điện áp cần xuất ra, đơn vị mV Tương tự với outB

 Feedback giá trị điện áp đầu ra (đọc bằng ADC) lên máy tính dạngat+outA_read=xxxx, trong đó xxxx là giá trị điện áp thực tế đo được bằngADC, đơn vị mV

 Hướng đi:

 Viết hàm DAC_Write: gồm các tham số đầu vào là channel, gain, value

 Viết lệnh truyền dữ liệu từ PC xuống Arduino

 Viết lệnh đọc dữ liệu analog từ đầu ra của mạch DAC rồi truyền lên PC

 SERIAL INTERFACE (giao tiếp nối tiếp):

 Overview (tổng quan):

 Các thiết bị MCP4822 được thiết kế để giao diện trực tiếp với giao diệnngoại vi nối tiếp (SPI), có sẵn trên nhiều bộ vi điều khiển Lệnh và dữ liệuđược gửi đến thiết bị qua chân SDI, với dữ liệu là đồng hồ trên cạnh tăngcủa SCK Các thông tin liên lạc là một chiều và do đó, dữ liệu không thể đọcđược từ MCP4822 Chân CS´ phải được giữ ở mức thấp trong thời gian củamột lệnh ghi Lệnh ghi bao gồm 16 bit và được sử dụng để định cấu hìnhđiều khiển của DAC và chốt dữ liệu

 Write Command (lệnh ghi):

 Lệnh ghi được bắt đầu bằng cách điều khiển chân CS´ xuống thấp, tiếp theo

là xung nhịp 4 bit để cấu hình và 12 bit dữ liệu vào chân SDI trên cạnh lêncủa SCK Sau đó, chân CS´ được nâng lên, làm cho dữ liệu được được chốtvào các thanh ghi đầu vào của DAC đã chọn Các thiết bị MCP4822 sử dụngcấu trúc chốt đệm kép để cho phép cả DACA và Đầu ra của DACB đượcđồng bộ hóa với chân LDAC´ Bằng cách hạ chân LDAC´ xuống trạng tháithấp, nội dung được lưu trữ trong các thanh ghi đầu vào của DAC sẽ đượcchuyển vào thanh ghi đầu ra của DAC (VOUT) và cả VOUTA và VOUTB được cậpnhật cùng một lúc Tất cả các ghi vào thiết bị MCP4822 là từ 16-bit Bất kỳđồng hồ nào sau đồng hồ thứ 16 đầu tiên sẽ là làm ngơ Các bit quan trọngnhất là 4 bit cấu hình Còn lại 12 bit là bit dữ liệu Không có dữ liệu nào cóthể được chuyển vào thiết bị với CS´ ở mức cao Việc truyền dữ liệu sẽ chỉxảy ra nếu 16 clocks được chuyển vào thiết bị Nếu cạnh tăng của CS´ xảy ratrước, chuyển dữ liệu vào các thanh ghi sẽ bị hủy bỏ