Thiết kế bộ đo năng lượng giá rẻ sử dụng AD7753 AD7755

Hướng dẫn chi tiết thiết kế bộ đo năng lượng giá rẻ với độ chính xác cao phù hợp với các tiêu chuẩn IEC, các thông số đo cồng công suất tác dụng, công suất phản kháng, công suất biểu kiến, độ lệch pha. Tìm hiểu về các tham số cần đạt được trong các tiêu chuẩn đo lường chất lượng và cách khắc phục nhiễu để đạt được các tham số này.

BỘ ĐO NĂNG LƯỢNG – CÔNG SUẤT DỰA TRÊN AD7755 (AD7753)  MỤC TIÊU CỦA THIẾT KẾ Tiêu chuẩn quốc tế IEC1036 (1996-09) – đo lượng tích cực watt-hour cho dòng xoay chiêu (classes 2) thông số kỹ thuật cho thiết kế Đối với độc giả quen với thơng số kỹ thuật ANSI C12.16 thấy ý phần cuối ứng dụng với so sánh hai tiêu chuẩn Phần giải thích thơng số IEC1036 có vài điểm tương đương với ANSI Thiết kế vượt thông số để đáp ứng nhiều yêu cầu độ xác, hệ số cơng suất đơn vị hệ số công suất thấp (PF = ±0.5) Thêm hiệu suất đo tăng lên tới 500 Tiêu chuẩn IEC1036 rõ độ xác dải 5% Ib đến IMAX- nhìn bảng Giá trị phổ biến IMAX 400% đến 600% Ib Bảng phác thảo yêu cầu độ xác đo watt-giờ Phạm vi dòng điện (dải rộng) độ xác ghi rõ hệ số Ib (dòng bản) Chú ý: Các phạm vi dòng điện định độ xác bảng biểu diễn hệ số dòng điện (Ib) Dòng điện định nghĩa IEC1036 giá trị dòng điện tương ứng với hiệu suất phù hợp đo kết nối trực tiếp cố định IMAX dòng tối đa mà độ xác trì Hệ số cơng suất (PF) bảng liên quan tới mối quan hệ pha dạng sóng dòng điện điện áp (45 – 65Hz) PF trường hợp định nghĩa đơn giản PF = cos (θ), θ góc pha dạng sóng sin dòng điện điện áp Chỉ số lớp định nghĩa IEC1036 giới hạn lỗi phần trăm cho phép định nghĩa cơng thức: Sơ đồ ngun lý trình bày cách thực đo watt-giờ giá rẻ Một shunt sử dụng để cung cấp chuyển đổi dòng điện tới điện áp cần thiết cho AD7755 mạng chia trở đơn giản để làm suy giảm điện áp dây Thanh ghi lượng (kWh) đếm điện tử đơn giản sử dụng motor stepper hai pha AD7755 cung cấp trực tiếp khả lái cho đếm AD7755 cung cấp đầu tần số cao chân CF chohawngf số đo (3200 imp/kWh) Như đầu tần số cao có sẵn LED đầu cách ly quang Đầu tần số cao sử dụng để tăng tốc quy trình hiệu chuẩn cung cấp phương tiện để xác nhận nhanh chóng chức đo độ xác mơi trường sản xuất Bộ đo hiệu chuẩn cách thay đổi suy giảm điện áp dây sử dụng mạng điện trở R5 tới R14  PHÂN TÍCH THIẾT KẾ AD7755 đưa đầu tần số mà tỷ lệ thuận với giá trị trung bình thời gian tạo hai tín hiệu điện áp Các tín hiệu điện áp đầu vào đặt V1 V2 Phương trình trình bày lần thuận tiện sử dụng để xác định tỷ lệ tín hiệu xác V2 để hiệu chuẩn đồng hồ đo số cố định Bộ đo trình bày hình thiết kế để hoạt động điện áp dây 220V dòng điện tối đa (IMAX) 40A Tuy nhiên, việc chia tỷ lệ xác tín hiệu kênh kênh 2, thiết kế đo hoạt động điện áp dây dòng điện tối đa tùy chọn tần số có sẵn AD7755 cho phép thiết kế đo giống với dòng IMAX lên tới 120A Dòng điện (Ib) cho đo chọn 5A phạm vi xác dòng điện 2% Ib tới IMAX, dải động 400 (100mA tới 40A) Thanh ghi điện (kWh) có số 100imp/kWh, 100 xung từ AD7755 yêu cầu đưa tới ghi 1kWh IEC1036 phần 4.2.11 ghi ghi điện từ có giá trị thấp ghi thành phần mười, phần chia làm 10 phần Do hình với + digit sử dụng 10,000s, 1,000s, 100s, 10s, 1s, 1/10s Hằng số đo chọn (cho hiệu chuẩn kiểm tra) 3200imp/kWh  Điện áp tham chiếu cho AD7755 Mạch nguyên lý hình cho thấy mạch tham chiếu tùy ý Mạch tham chiếu on-chip AD7755 có hệ số nhiệt độ thường 30ppm/0C Tuy nhiên phần thông số kỹ thuật cấp không đảm bảo cao tới 80ppm/0C Ở 80ppm/0C AD7755 ỗi -200C/+600C có đến 0.65%, giả sử hiệu chuẩn 250C  Chọn shunt Giá trị shunt (350µΩ) chọn để sử dụng tối đa dải động kênh V1 (kênh dòng điện) Tuy nhiên có số đánh giá quan trọng chọn lựa shunt cho ứng dụng đo lượng Đầu tiên, tối thiểu hóa cơng suất tiêu thụ shunt Tốc độ tối đa dòng điện cho ứng dụng 40A, đó, cơng suất tiêu tán tối đa shunt (40A)2 x 350 µΩ = 560mW IEC1036 cho công suất tối đa 2W (bao gồm nguồn cấp) Thứ hai, công suất tiêu tán cao tạo khó khăn việc kiểm soát vấn đề nhiệt độ Mặc dù shunt sản xuất từ chất Manganin, hợp kim có hệ số nhiệt điện trở thấp, nhiệt độ cao gây lỗi đáng kể tải lớn Xem xét thứ khả đo để chống rủi ro làm ngắn mạch pha Với giá trị shunt thấp, tác động việc ngắn mạch shunt giảm thiểu nhiều Do đó, shunt phải ln làm nhỏ điều cần phải offset với phạm vi tín hiệu V1 (0mV – 20mV rms với hệ số khuếch đại 16) Nếu shunt chế tạo nhỏ khơng có khả có yêu cầu độ xác tải nhỏ IEC1036 Một shunt có giá trị 350 µΩ cho tốt phù hợp với thiết kế  Các tính tốn thiết kế Các tham số thiết kế: Điện áp dây: 220V (thông thường) IMAX = 40A (Ib = 5A) Bộ đếm = 100 imp/kWh Hằng số đo = 3200 imp/kWh Kích cỡ Shunt = 350 µΩ 100 imp/h = 100/3600 sec = 0.027777Hz Bộ đo hiệu chuẩn dòng Ib (5A) Cơng suất tiêu thụ Ib = 220V x 5A = 1.1kW Tần số F1 (và F2) Ib = 1.1 x 0.027777 Hz = 0.0305555 Hz Điện áp hai đầu shunt (V1) Ib = 5A x 350 µΩ = 1.75 mV Để chọn tần số F1-4 cho công thức, xem datasheet AD7755, phần chọn tần số cho đo lượng Từ bảng bảng datasheet thấy chọn lựa tốt tần số cho đo với IMAX = 40A 3.4 Hz(F2) Sự chọn lựa tần số thực đầu vào logic S0 S1 – xem bảng II datasheet Chọn tần số CF (hằng số đo) cách sử dụng đầu vào logic SCF Hai tùy chọn có sẵn 64 x F1 (6400 imp/kWh) 32 x F1 (3200 imp/kWh) Đối với thiết kế này, 3200 imp/kWh chọn cách cài đặt SCF mức logic thấp Với số đo 3200 imp/kWh dòng điện tối đa 40A, tần số tối đa từ CF 7.82 Hz Nhiều phương tiện hiệu chuẩn để bàn sử dụng để xác nhận độ xác đo sử dụng công nghệ quang học Điều giới hạn tần số tối đa mà tin cậy đọc khoảng 10Hz Chỉ lại thông số chưa biết từ công thức V2 hay mức tín hiệu kênh (kênh điện áp) Từ công thức trang trước có: Do để hiệu chuẩn đo, điện áp dây cần phải làm suy giảm tới điện áp 248.9mV  Hiệu chuẩn đo Từ chương trước thấy đo hiệu chuẩn đơn giản cách làm giảm điện áp dây xuống 248.9 mV Điện áp dây làm giảm xuống chia áp sử dụng mạng điện trở sơ đồ Mạng điện trở cho phép phạm vi hiệu chuẩn ±30% phép dung sai shunt dung sai tham chiếu chip ±8% - xem datasheet Thêm nữa, mạng cấu trúc cho độ lệch pha hai kênh giữ nguyên, hệ số suy giảm điều chỉnh lại Như thấy từ hình trên, tần số -3dB mạng xác định R4 C4 Ngay với tất jump đóng, trở kháng R15 (330kΩ) R16 (330kΩ) cao nhiều R4 (1kΩ) Do thay đổi trở kháng chuỗi từ R5 tới R14 có ảnh hưởng chút lên tần số -3dB mạng Mạng trình bày hình cho phép điện áp dây giảm điều chỉnh dải từ 175mV tới 333mV với độ phân dải 10 bits 154 µV Có điều cách sử dụng chuỗi điện trở nhị phân dài từ R5 tới R14 Điều cho phép đo hiệu chuẩn xác sử dụng công nghệ xấp xỉ nối tiếp Bắt đầu với J1, jumper đóng theo thứ tự tăng dần, j1, j2, j3 Nếu tần số hiệu chỉnh CR 32 x 100 imp/hr (0.9777 Hz) bị vượt tất jump đóng, nên mở lại Chú ý jump thực dùng có giá trị điện trở 0Ω đổ thiếc vị trí Hướng tiếp cận ưu thích sử dụng biến trở khả ổn định sau điều kiện môi trường không chắn Do hàm truyền AD7755 vơ tuyến tính, hiệu chuẩn điểm (Ib) hệ số công suất đơn cần thiết cho việc hiệu chuẩn đo Nếu biện pháp phòng ngừa xác thực khâu thiết kế khơng cần thiết phải hiệu chuẩn hệ số công suất thấp (PF = 0.5)  Phối hợp pha xác kênh AD7755 phối hợp pha bên dải tần số 40Hz tới 1kHz Phối hợp pha xác quan trọng ứng dụng đo lượng lệch pha kênh tạo lỗi đo lường đáng kể hệ số công suất thấp Điều dễ dàng hình dung với ví dụ Hình trình bày dạng sóng dòng điện điện áp với tải điện cảm Trong ví dụ, dòng điện trễ pha điện áp 600 (PF = -0.5) Giả sử dạng sóng điều hòa SIN, cơng suất tính tốn dễ dàng Vrms x Irms x cón(600) Tuy nhiên, có lỗi pha đưa từ bên vào AD7755, lọc cưa, lỗi tính sau: Ở δ góc pha điện áp dòng điện φe pha lỗi bên Với lỗi pha 0.20, cho ví dụ, lỗi PF = 0.5 (600) tính 0.6% Như mơ tả ví dụ này, lỗi pha nhỏ tạo lỗi đo lớn hệ số công suất thấp  Các lọc cưa Như hướng dẫn chương trước, khả gây lỗi pha bên lọc cưa kênh kênh2 Các lọc lọc thông thấp đặt trước đầu vào ADC Chúng cần thiết để loại bỏ khả gây méo trình lấy mẫu gọi cưa Hình mô tả ảnh hưởng cưa Hình cho thấy cách mà cưa ảnh hưởng đến thiết kế đo AD7755 AD7755 sử dụng ADC sigma-delta để số hóa tín hiệu điện áp dòng điện Các ADC có tốc độ lấy mẫu cao khoảng 900 KHz Hình cho thấy cách mà thành phần tần số nửa tần số lấy mẫu (tần số Nyquist) 450kHz tạo ảnh gấp xuống 450kHz Điều xảy với tất ADC khơng quan trọng kiến trúc Trong ví dụ trình bày thấy tần số gần tần số lấy mẫu 900kHz đưa vào băng thông đo 0kHz – 2kHz Hệ số cho phép sử dụng lọc đơn giản (bộ lọc thông thấp) để làm giảm tần số cao (gần 900kHz) ngăn méo băng thơng Dạng đơn giản lọc thông thấp lọc RC Đây lọc đơn cực với độ dốc hay suy giảm -20dBs/dec  Chọn tần số góc cho lọc Cũng đáp ứng cường độ, tất lọc có đáp ứng pha Đáp ứng cường độ pha lọc RC (R=1kΩ, C = 33nF) trình bày hình Từ hình cho thấy suy giảm 900kHz với lọc LPF đơn giản lớn 40dBs Điều đủ suy giảm để đảm bảo khơng có sai xót cưa Như giải thích phần trước, đáp ứng pha đưa vào lỗi đáng kể đáp ứng pha lọc LPF kênh kênh khơng phù hợp Sự sai pha dễ dàng xuất linh kiện có dung sai lớn LPF Tần số thấp -3dB LPF (bộ lọc cưa) lỗi thấy rõ ràng thành phần tần số tần số dây Ngay với tần số góc cài đặt 4.8kHz (R=1kΩ, C = 33nF) lỗi pha linh kiện dung sai nghèo nàn đáng kể Hình mô tả quan điểm Đáp ứng pha với LPF đơn trình bày hình với 50Hz với R=1kΩ ± 10%, C = 33nF ± 10% Nhớ rằn với độ dịch pha 0.20 gây lỗi đo lường 0.6% hệ số công suất thấp Thiết kế sử dụng điện trở có dung sai 1% tụ điện có dung sai 10% với lọc cưa để làm giảm khả có vấn đề với độ sai lệch pha Ngồi tần số góc lọc đực đẩy 10 kHz 15Hz Tuy nhiên, tần số góc khơng nên q cao, điều cho phép thành phần tần số cao tạo cưa gây vấn đề độ xác mơi trường nhiễu Chú ý lý phải có biện pháp phòng tránh với thiết kế mạng điện trở hiệu chuẩn kênh (kênh điện áp) Hiệu chuẩn đo vằng cách thay đổi điện trở mạng suy giảm không thay đổi tần số -3dB đáp ứng pha mạng kênh Hình trình bày biểu đồ trễ pha 50Hz trở kháng mạng hiệu chuẩn thay đổi từ 660kΩ (J1 – J10 đóng) tới 1.26 MΩ (J1-J10 mở)  Bù điện cảm ký sinh Shunt Khi dùng tần số thấp, shunt xem trở với thành phần phản kháng không đáng kể Tuy nhiên, số tình huống, lượng nhỏ điện cảm phát sinh gây ảnh hưởng không mong muốn điện trở shunt sử dụng hệ thống lấy mẫu liệu Vấn đề đáng ý điện trở shunt thấp vào khoảng 200µΩ Trình bày mạch tương đương với shunt dùng thiết kế tham chiếu AD7755 Có kết nối tới shunt Một cặp kết nối cung cấp đầu vào dòng điện (V1P V1N) kết nối tứ tham chiếu đất hệ thống Điện trở shunt hình RSH1(350 µΩ) RSH2 điện trở đầu vào V1N điểm đất hệ thống Các thành phần kí sinh (điện dung) LSH1 LSH2 Hình cho thấy cách mà shunt kết nối tới đầu vào AD7755 (V1P V1N) thông qua lọc cưa Chức lọc cưa, đáp ứng pha, đáp ứng cường độ giải thích chương trước  Loại bỏ ảnh hưởng dung kháng kí sinh shunt Ảnh hưởng dung kháng kí sinh shunt trình bày hình Biểu đồ cho thấy đáp ứng pha cường độ mạng lọc có khơng có dung kháng kí sinh 2nH Như thấy biểu đồ, đáp ứng pha hệ số khuếch đại mạng bị ảnh hưởng Sự suy giảm 1MHz khoảng -15dB, điều gây số vấn đề độ xác độ lặp lại môi trường nhiễu Quan trọng hơn, khác pha bậy tạo hai kênh dòng điện điện áp Giả sử mạng kênh thiết kế để phù hợp với đáp ứng pha lý tưởng kênh bị lệch pha so với thiết kế khoảng 0.10 50Hz Chú ý rằng, 0.10 gây lỗi đo lường 0.3% PF = ±0.5 Vấn đề xảy thêm zero vào mạng cưa Sử dụng kiểu đơn giản với shunt hình 10, vị trí zero đưa RSH1/LSH1 radians Một cách loại bỏ ảnh hưởng thêm cực bổ xung (hoặc gần) giống vị trí Việc bổ xung thêm RC đầu vào kênh có thêm cực cần thiết Mạng kênh trình bày hình Để đơn giản việc tính tốn mơ tả RS CS mạng giả sử có giá trị giống IEC1000-4-4 Có lẽ thuộc tính làm suy yếu xung biên độ (có thể cao 4kV), có liên quan đến tăng nhanh tần số cao Với thời gian tăng nhanh có nghĩa cho phép xung thâm nhập vào đường khác hệ thống thơng qua tụ rò Các tín hiệu vi sai lớn tạo điện cảm đường mạch PCB tín hiệu ground Các tín hiệu vi sai lớn làm ngắt hoạt động số linh kiện nhạy cảm Hệ thống số hầu hết thường gặp rủi ro hỏng liệu Các hệ thống điện tương tự có xu hướng bị ảnh hưởng suốt thời gian nhiễu Vấn đề khác mà EFT dẫn vào hệ thống ảnh hưởng xạ, giống ESD, thường tích lũy với linh kiện điện tử Năng lượng xung EFT cao tới 4mJ giải phóng lên đến 40A vào tải 50Ω Do phơi nhiễm liên tục với EFT tải điện cảm chuyển mạch có ý nghĩa độ tin cậy lâu dài linh kiện Các tiếp cận tốt vấn đề bảo vệ khu vực nhạy cảm ới EFT hệ thống Kỹ thuật bảo vệ mô tả chương sau (Electromagnetic HF Fields) áp dụng tốt trường hợp EFT Các linh kiện điện tử nên cách ly với nguồn nhiễu thơng qua việc bố trí PCB (moating), lọc tín hiệu kết nối nguồn Hơn nữa, tụ 10nF (C16) đặt main cung cấp trở kháng shunt thấp cho xung vi sai EFT Điện cảm dò chân đường mạch PCB hay gọi MOV không hiệu việc làm giảm xung EFT vi sai MOVE có tác dụng việc làm suy giảm lượng cao liên quan tới nhiễu tạp thời giàn dài, ánh sáng chiếu vào…MOV thảo luận chương  Thể loại MOV S20K275 MOV dùng thiết kế loại S20K275 từ Siemens Một MOV điện trở phụ thuộc điện áp mà điện trở giảm với mức tăng điện áp Chúng loại kết nối song song với thiết bị mạch bảo vệ Quá áp chủ yếu rơi trở kháng nguồn nguồn áp, trở kháng nguồn mạng Hình 24 mơ tả ngun lý hoạt động Biểu đồ hình cho thấy cách mà điện áp MOV dòng điện ước tính cho q áp trở kháng nguồn Một đường tải (điện áp hở mạch, dòng ngắn mạch) vẽ đồ thị đường đặc tuyến MOV Ở đây, đường giao đọc điện áp cắt dòng điện Chú ý phải cẩn thận xác định dòng ngắn mạch Phổ tần số q áp cần phải tính đến trở kháng nguồn xem xét thay đổi đáng kể theo tần số Một trở kháng điển hình 50Ω sử dụng cho nguồn trở kháng suốt trình thử nghiệm xung độ nhanh tần số cao Chương tiếp thảo luận IEC1000-4-4 IEC1000-4-5 với thử nghiệm tuân thủ EMC áp độ  IEC1000-4-4 S20K275 Trong kỹ thuật đồ họa miêu tả hữu ích, cách tiếp cận tốt sử dụng mô để hiểu tốt hoạt động MOV Các linh kiện EPCOS cung cấp kiểu SPICE cho tất MOV hữu ích muốn xác định hoạt động thiết bị điều kiện thay đổi Thử nghiệm theo IEC EMC Mục đích IEC1000-4-4 xác định ảnh hưởng độ lặp lại, lượng thấp, điện áp cao thời gian tăng nhanh xung hệ thống điện tử Mục đích dự định để mơ nhiễu độ giống nguồn gốc từ chuyển mạch độ (sự ngắt tải điện cảm, đóng ngắt relay…) Hình 25 cho thấy mạch tương đương dự định tái tạo xúng EFT định IEC1000-4-4 Mạch phát dựa Hình IEC1000-4-4 Các thơng số kỹ thuật hoạt động là: - Năng lượng tối đa 4mJ/pulse 2kV vào 50Ω - Trở kháng nguồn 50 Ω±20% - Tụ blocking DC 10nF - Thời gian tăng xung 5ns ± 30% - Pulse duration (50% giá trị) 50ns ± 30% - Hình dạng xung hình 23 Đầu mơ mạch có điện trở tải 50 Ω trình bày hình Biên độ xung đầu để hở mạch 4kV Do đó, trở kháng nguồn mạch 50 Ω định IEC100-4-4 Tỷ lệ đỉnh xung đầu không tải có tải 50 Ω 2:1 Biểu đồ hình 26 cho thấy dòng điện cơng suất tức thời phân phối tới tải Tổng lượng tích phân cơng suất xấp xỉ phương pháp hình chữ nhật hình Nó xấp xỉ 4mJ 2kV thơng số kỹ thuật Hình 27 cho thấy đầu mạch vào tải 50 Ω với MOV điện cảm (5nH) Các điện cảm dò đường mạch PCB chân linh kiện đưa vào tính tốn Mặc dù kết mơ cho thấy xung EFT có suy giảm (600V0 hầu hết lượng hấp thụ MOV (chỉ 0.8mJ đưa tới tải 50 Ω) nên ý điện dung tụ điện dò khơng nhỏ MOV Cho ví dụ hình 28 trình bày mơ tương tự với điện cảm dò tăng tới 1µH mà xảy không quan tâm mức đến việc xếp linh kiện Biên độ xung đạt 2kV lần Khi tụ điện 10nF (C16) kết nối, đường trở kháng thấp cung cấp với xung EFT Hình 29 cho thấy ảnh hưởng kết nối C16 Ở đây, điện cảm (L1) tháo thay MOV Biểu đồ cho thấy dòng điện qua C16 điện áp qua tải 50 Ω Tụ điện C16 cung cấp đường trở kháng thấp cho EFT Chú ý dòng điển qua C16 80A Kết lf biên độ xung EFT suy giảm lớn  IEC1000-4-5 Mục đích IEC100045 thiết lập tham chiếu chung việc đánh giá hiệu suất thiết bị chịu nhiễu lượng cao nguồn hay đường dây liên kết Hình 30 cho thấy mạch dùng để phát xung sóng kết hợp (lai) mơ tả IEC1000-4-5 Nó dựa mạch trình bày hình IEC1000-4-5 Một phát tạo dạng sóng điện áp hở mạch 1.2µs/ 50µs dạng sóng dòng điện ngắn mạch µs/20 µs, , lý gọi phát lai Mạch có trở kháng đầu hiệu dụng 2Ω Điều định nghĩa tỷ lệ điện áp đỉnh hở mạch với dòng đỉnh ngắn mạch Hình 31 trình bày dạng sóng điện áp dòng điện đầu mạch Các thông số kỹ thuật mạch sóng kết hợp là: Điện áp hở mạch: - 0.5kV tới 4kV - Dạng sóng hình 31 - Dung sai điện áp hở mạch ±10% Dòng điện ngắn mạch : - 0.25kA tới 2.0kA - Dạng sóng hình 31 - Dung sai dòng ngắn mạch ±% Tốc độ lặp lại 60 giây MOV hiệu việc triệt tiêu loại đột biến lượng cao dài Hình 32 cho thấy điện áp MOV kết nối với mạch hình 30 Hình cho thấy dạng sóng dòng điện công suất tức thời Năng lượng hấp thụ MOV ước tính dẫ dàng sử dụng phương pháp hình chữ nhật trình bày  Giảm thiểu dòng độ MOV Dòng độ tối đa (năng lượng bị hấp thụ) mà MOV xử lý phụ thuộc vào lượng thời gian mà MOV tiếp xúc với độ tuổi thọ Tuổi thọ MOV ngắn lần tiếp xúc với kiện độ Datasheet thiết bị MOV liệt kê dòng độ không lặp lại tối đa xung dòng điện 8µs / 20µs Nếu dòng xung có thời gian dài xuất hiệu nhiều lần suốt tuổi thọ thiết bị dòng tối đa cần phải làm giảm bớt Hình 33 cho thấy đường giảm S20K275 Giả xử thời gian tiếp xúc 30 µs dòng đỉnh giống hình 32, số lần độ tối đa mà MOV xử lý trước vượt khỏi thông số kỹ thuật 10 Sau lặp lại ( 10 lần mô tả) điện áp MOV thay đổi Sau tăng lúc ban đầu, giảm nhanh sau  Các kết thử nghiệm EMC Thiết kế tham khảo có đầy đủ thử nghiệm EMC nhà thử nghiệm độc lập Thử nghiệm thực Intergrity Design & Test Services Inc., Littleton, MA 01460, USA Thiết kế tham khảo đánh giá với phát xạ (EN 55022 Class B) theo yêu cầu IEC 1036:1996 Một chép báo cáo thử nghiệm có website Analog Devices Thiết kế đánh giá mẫn cảm với phóng tĩnh điện (ESD), can nhiễu tần số vơ tuyến (RFI), khóa can nhiễu tần số vơ tuyến, độ nhanh (EFT), theo yêu cầu IEC 1036:1996  Thiết kế PCB Tất mẫn cảm với nhiễu truyền tải, xạ điện từ hiệu suất tương tự xem xét tầng thiết kế PCB May mắn thay, nhiều kỹ thuật thiết kế sử dụng để nâng cao hiệu suất tín hiệu tương tự tín hiệu hỗn hợp phù hợp để cải thiện độ mạch EMI thiết kế Ý tưởng chủ đạo cách ly phần mạch nhạy cảm với nhiễu nhiễu tạp điện từ Do AD7755 thực tất chuyển đổi liệu xử lý tín hiệu, dơ độ bền đo xác định mức độ bảo vệ AD7755 Mặt khác, để đmả bảo độ xác dải rộng, phần thu thập liệu PCB nên giữ yên ổn có thể, với nhiễu điện tối thiểu Nhiễu gây xác xử lý chuyển đổi liệu tương tự số bên AD7755 Nguồn nhiễu phổ biến hệ thống tín hiệu hỗn hợp hồi tiếp đất cho nguồn cấp Ở nhiễu tần số cao (Thời gian tăng góc xung nhanh) xâp nhập vào khu vực PCB tương tự trở kháng chung đường hồi tiếp đất Hình 34 mô tả chế này: Một kỹ thuật phổ biến để vượt qua vấn đề sử dụng đường cấp nguồn riêng rẽ cho phần tương tự số Do vậy, nỗ lực nên giữ cho trở kháng đường hồi tiếp nhỏ Ở thiết kế PCB cho AD7755, ground plane sử dụng để cách ly nhiễu hồi tiếp đất Sử dụng ground plane đảm bảo trở kháng đường đất hồi tiếp giữ mức thấp AD7755 đường tín hiệu nhạy cảm đặt khu vực mạch “quiet” cách ly với phần tử nhiễu thiết kế nguồn cấp hay LED…Vì PSU dựa vào tụ điện để giảm áp nên dòng điện đáng kể ( xấp xỉ 32mA 220V) chảy đường hồi tiếp đất tới dây pha (đất hệ thống) Điều trình bày hình 35 Bằng cách đặt PSU khu vực số PCB, dòng hồi tiếp giữ cách xa AD7755 tín hiệu đầu vào tương tự Dòng điện có tần số với tín hiệu đo gây vấn đề độ xác (nhiễu chéo PSU đầu vào tương tự) khơng cẩn thận thi chuyển tiếp dòng hồi tiếp Vì phần mạng suy giảm kênh (kênh điện áp) khj vực PCB số Điều giúp loại bỏ khả nhiễu xuyên âm tới kênh cách đảm bảo biên độ tín hiệu tương tự giữ mức thấp khu vực tương tự (“quiet”) PCB Nhớ với shunt cỡ 350µΩ, dải tín hiệu điện áp kênh 35µV tới 14mV (2% Ib tới 800%Ib) Hình 35 trình bày đồ sàn PCB cuối dùng cho đo watt-hour Phân vùng khu vực nguồn thiết kế PCB trình bày hình 35 cho phép thực ý tưởng “moat” cho mục đích miễn nhiễm với nhiễu điện từ Khu vực số PCB nơi kết nối dây pha trung tính Khu vực PCB chứa mạch ngăn độ (MOV, ferrite, …) mạch nguồn cấp Ground planes kết nối thông qua hạt ferrite giúp cách ly analog ground từ nhiễu tạp tần số cao  ANSI C12.16 IEC1039 Tiêu chuẩn ANSI quản lý máy đo điện trạng thái rắng ANSI C12.16-1991 Do ghi ứng dụng đề cập đến thông số kỹ thuật IEC 1036 giải thích thiết kế, phần giải thích số thống số kỹ thuật IEC 1036 tương đương với ANSI Điều giúp loại bỏ nhầm lẫn ứng dụng khác số thuật ngữ có hai tiêu chuẩn  Class – IEC1036 Việc định lớp đồng hồ điện theo tiêu chuẩn IEC1036 đề cập đến độ xác Ví dụ, đo Class có độ lệch so với hiệu suất tham chiếu khơng 1% Một đo Class 0.5 có độ lệch tối đa 0.5% Trong Class ANSI C12.16 đề cập đến dòng điện tối đa mà đồng hồ xử lý cho độ xác định mức Các lớp là: 10,20,100,200 320 Chúng tương ứng với dòng điện tối đa 10A, 20A, 100A, 200A, 320A  Ibasic(Ib)-IEC1036 Dòng điện (Ib) giá trị dòng điện mà phạm vi hoạt động đồng hồ xác định IEC1036 định nghĩa lớp xác mét phạm vi động cụ thể, ví dụ: 0.05Ib < I < IMAX Nó dùng để thử nghiệm tải định hiệu cho phép tối đa yếu tố ảnh hưởng, ví dụ: thay đổi điện áp tần số Tương đương gần ANSI C12.16 Dòng điện thử nghiệm Dòng thử nghiệm cho loại đồng hồ đo (dòng tối đa) đưa đây: Class 10: 2.5A Class 20: 2.5A Class 100: 15A Class 200: 30A Class 320: 50A  IMAX - IEC1036 IMAX dòng điện tối đa mà đồng hồ đáp ứng độ xác định mức Điều tương ứng với đo class theo ANSI C12.16 Ví dụ, đo có IMAX 20A theo tiêu chuẩn IEC 1026 định Class 20 theo ANSI C12.16  Ngưỡng không tải (No Load threshold) AD7755 có chức chống anticreep chip AD7755 không tạo xung CR, F1 F2 tần số đầu giảm xuống mức định Tính đảm bảo đồng đồ lượng khơng ghi lượng khơng có tải kết nối Phần IEC 1036 4.6.4 định dòng khởi động không lớn 0.4%Ib PF = Đố với thiết kế này, dòng khởi động tính mức 7.8mA 0.16Ib – xem phần ngưỡng không tải datasheet ... shunt có giá trị 350 µΩ cho tốt phù hợp với thiết kế  Các tính tốn thiết kế Các tham số thiết kế: Điện áp dây: 220V (thông thường) IMAX = 40A (Ib = 5A) Bộ đếm = 100 imp/kWh Hằng số đo = 3200... shunt có giá trị trở kháng nhỏ