Tài liệu luận văn Điện năng kế điện tử giao tiếp máy tính, chương 8 pdf

CHƯƠNG 8 THIẾT KẾ A/ MÔ HÌNH ĐIỆN NĂNG KẾ ĐIỆN TỬ GIAO TIẾP MÁY TÍNH Điện vào 220V/ 50Hz . Điện ra cấp cho tải. N hằm tạo ra cái nhìn tổng quát trước khi tìm hiểu chi tiết về các khối bên trong mà mô hình điện năng kế điện tử giao tiếp máy tính được trình bày đầu tiên. Mô tả chức năng hoạt động và cấu tạo: Chức năng hoạt động: Điện năng kế điện tử là một thiết bò dùng cho điện lưới sinh hoạt 220V/ 50Hz có chức năng chính là đo và hiển thò ra điện năng đã tiêu thụ trong tháng của hộ sử dụng điện. Đặc biệt, điện năng kế điện tử có thể thực hiện quá trình truyền số liệu trên hai dây pha và trung tính của lưới điện khi có yêu cầu truy xuất dữ liệu từ trung tâm điều khiển. Ngoài ra, nhằm tăng tính hữu hiệu của thiết bò mà một số chức năng khác cũng được thiết kế bên trong điện năng kế: Hiển thò thời gian như một đồng hồ số. Tự động ngắt nguồn khi có sự cố ngắn mạch, quá tải, điện giật nhằm bảo đảm an toàn cho thiết bò tải và người sử dụng. Cấu tạo : Mặt ngoài điện năng kế điện tử có: 6 LED : Để hiển thò điện năng tiêu thụ và một số thông tin cần thiết khác trong suốt quá trình sử dụng như hiển thò ra thời gian, hiển thò điện áp ,dòng điện đang sử dụng… Hai nút điều khiển: Nút ON/OFF nguồn : Người sử dụng có thể tác động vào nút này để đóng ngắt nguồn tương tự như một CB nhưng nó còn bò điều khiển bởi phần mềm xử lí đóng ngắt bên trong. Nút Select Mode : Cho phép chọn các thông tin cần hiển thò ra các LED. Thông tin hiển thò gồm có: 1. Giờ cao điểm trong ngày. 2. Số Kwh đã tiêu thụ trong giờ cao điểm của tháng hiện tại 3. Số Kwh đã tiêu thụ trong giờ thấp điểm của tháng hiện tại 4. Tổng số Kwh đã tiêu thụ trong tháng. 5. Điện áp đang sử dụng. 6. Dòng điện đang sử dụng. 7. Giờ đồng hồ số. Trạng thái mặc nhiên của các led khi điện năng kế hoạt động bình thường làhiển thò giờ thời gian. PORT Giao Tiếp song song: Bên trong vỏ hộp kim loại chứa các thiết bò sau: 1.Board mạch xử lí. 2. Các đầu dò điện áp, dòng điện tải, dòng điện rò. 3. Relay đóng ngắt nguồn. 4. Bộ chỉnh lưu, lọc nguồn, triệt nhiễu và bảo vệ quá áp ngõ vào. 5. Accu dự phòng khi bò mất nguồn. 6. Loa cảnh báo. Sau khi thực hiện lắp đặt điện năng kế, nhân viên điện lực cần cài đặt các thông số ban đầu cho điện kế trước khi đem vào sử dụng: Thao tác điều chỉnh thông qua 3 nút nhấn nằm phía trong đồng hồ: Nút 1 : Select  Có chức năng chọn lựa đối tượng cần điều chỉnh là thời gian hiện tại hay các giờ cao điểm trong ngày. Nút 2 : Adjust Tác động vào nút này, để điều chỉnh giá trò cho đối tượng được chọn. Nút 3 : Enter Để xác nhận giá trò cho từng thành phần trong mỗi đối tượng đang được điều chỉnh và chuyển sang thành phần khác. Trong suốt quá trình tác động, các led sẽ hiển thò ra thông tin tương ứng giúp cho nhân viên điện lực có thể quan sát và điều chỉnh chính xác các thông số. Các thông số sau khi đã thiết lập cho điện kế, nhân viên điện lực sẽ bấm chì niêm phong điện kế và dán tem bảo đảm. Kết thúc các thao tác trên thì điện năng kế điện tử đã có thể sử dụng được. B/ SƠ ĐỒ KHỐI ĐIỆN NĂNG KẾ ĐIỆN TỬ GIAO TIẾP MÁY TÍNH: Ngõ vào điện áp 220V/ 50Hz CẢM BIẾN DÒNG ĐIỆN, ĐIỆNÁP CHUYỂN ĐỔI ADC TRUNG TÂM XỬ LÍ GIAO TIẾP NGƯỜI SỬ DỤNG ĐIỆN NĂNG CẦN ĐO Mô tả chức năng các khối trong sơ đồ: Như đã trình bày trong các phần trước, điện năng kế điện tử là thiết bò có chức năng đo các đại lượng điện thành phần sau đó tính toán cho ra điện năng tiêu thụ và hiển thò ra các led. Muốn thực hiện được chức năng đó điện năng kế cần phải được thiết kế từ nhiều bộ phận nhỏ, mỗi bộ phận có nhiệm vụ riêng và thống nhất với nhau sao cho đạt được yêu cầu chung của toàn thiết bò. Nhằm dễ dàng hơn trong việc trình bày, sơ đồ khối được đưa ra để giúp cho người đọc có được cái nhìn bao quát về toàn thiết bò trước khi tìm hiểu về các bộ phận bên trong. TRIỆT NHIỄU BẢO VỆ QUÁ ÁP GIAO TIẾP DỮ LIỆU SONG SONG, NỐI TIẾP HIỂN THỊ CẢNH BÁO LƯU TRỮ DỮ LIỆU ĐIỀU KHIỂN ĐÓNG NGẮT NGUỒN 20V/50Hz HẠ ÁP Điện áp cung cấp cho tải 220V/ 50Hz Điện áp cung cấp Cho thiết bò +5V Sau đây là sự trình bày một cách tóm lược về chức năng hoạt động của từng khối trong sơ đồ: 1. Khối cảm biến các đại lượng điện thành phần: Có nhiệm vụ đo đạc giá trò điện áp, dòng điện tải, dòng điện rò sau đó chuyển thành tín hiệu thích hợp và đưa về trung tâm xử lí. Khối này gồm có các khối nhỏ bên trong như:  Khối lọc, triệt nhiễu ngõ vào nhằm loại trừ các tín hiệu nhiễu trên đường truyền tới thiết bò. Khối cảm biến điện áp nhằm chuyển điện áp trên tải từ mức cao xuống thấp để phù hợp với thiết bò điện tử phía sau. Khối cảm biến dòng điện tải có nhiệm vụ biến đổi dòng điện tải đang tiêu thụ thành một mức điện thế thích hợp cho bộ phận phía sau. Khối cảm biến dòng điện rò cũng có chức năng tương tự như khối cảm biến dòng điện tải nhưng để cảm biến dòng điện rò. Khối chuyển đổi tương tự sang số (ADC) thực hiện nhiệm vụ như đúng tên gọi của nó. Do các thiết bò phía sau đều hoạt động với tín hiệu số vì vậy phải chuyển đổi các tín hiệu đầu vào từ tương tự sang số thì các thiết bò này mới có thể xử lí được.  Trong khối này ta còn thấy sự xuất hiện của bộ phận bảo vệ quá áp, bộ phận này rất cần thiết trong việc bảo vệ các thiết bò phía sau tránh khỏi việc hư hỏng do xung điện áp cao trên lưới điện truyền có nguyên nhân từ sự cố sét đánh trên lưới điện hoặc do bò chập với đường dây cao thế. 2. Khối trung tâm xử lí: Có chức năng quan trọng nhất trong toàn thiết bò, vì nó đảm đương nhiệm vụ tính toán các số liệu đã thu nhận được từ các đầu dò bên ngoài. Ngoài ra, các thiết bò phụ cận bên ngoài đều hoạt động dưới sự điều khiển của khối trung tâm xử lí. 3. Khối lưu trữ dữ liệu: Là nơi mà chương trình điều khiển thiết bò được nạp vào. Trong quá trình tính toán, khối trung tâm xử lí sẽ lưu dữ liệu vào đây. 4. Khối hiển thò cảnh báo: Khối này có chức năng hiển thò ra các thông tin cần thiết cho người sử dụng, hoạt động dưới sự điều khiển của khối trung tâm xử lí. Ngoài ra, trong suốt quá trình sử dụng nếu có sự cố điện xảy ra thì khối xử lí sẽ báo hiệu cho người sử dụng biết thông qua khối hiển thò cảnh báo. 5. Khối giao tiếp dữ liệu song song, nối tiếp: Nhằm tạo thuận lợi cho việc thu nhận dữ liệu từ các điện năng kế điện tử mà khối giao tiếp dữ liệu được thiết kế để phát dữ liệu nối tiếp lên đường truyền về trung tâm điều hành. Trung tâm này có nhiệm vụ thu nhận dữ liệu từ tất cả các điện kế điện tử, sau đó sẽ xử lí tiếp để cho ra số tiền mà mỗi hộ sử dụng điện phải trả cho Công ty điện lực. Khi có sự trục trặc trên đường truyền nối tiếp thì nhân viên điện lực có thể dùng một thiết bò khác để thực hiện truy xuất dữ liệu từ điện năng kế theo phương pháp giao tiếp song song. 6. Khối đóng ngắt nguồn 220V/50Hz: Nhằm tăng tính hữu hiệu của điện năng kế mà chức năng đóng ngắt nguồn cũng được thiết kế, khối đóng ngắt này nhận lệnh từ khối xử lí để đóng ngắt nguồn theo đúng như chương trình điều khiển đã cài đặt. 7. Khối giao tiếp người sử dụng: Khối này tạo sự giao tiếp phần cứng với người sử dụng, nhờ vây có thể quan sát được các thông tin cần thiết trên các LED hiển thò và có thể tác động đóng ngắt nguồn, tất nhiên còn phụ thuộc vào trạng thái hiện tại của khối xử lí có cho phép đóng ngắt nguồn hay không. 8. Khối nguồn cung cấp: Khối này chỉ có nhiệm vụ duy nhất là cung cấp năng lượng ổn đònh để thiết bò hoạt động bình thường ngay cả khi bò mất điện lưới vì bên trong đã thiết kế một bộ nguồn dự phòng. . hình điện năng kế điện tử giao tiếp máy tính được trình bày đầu tiên. Mô tả chức năng hoạt động và cấu tạo: Chức năng hoạt động: Điện năng kế điện tử là. phong điện kế và dán tem bảo đảm. Kết thúc các thao tác trên thì điện năng kế điện tử đã có thể sử dụng được. B/ SƠ ĐỒ KHỐI ĐIỆN NĂNG KẾ ĐIỆN TỬ GIAO TIẾP