Thiết kế bộ đo và thu thập dữ liệu công tơ điện tử một pha

73 1.9K 8
Thiết kế bộ đo và thu thập dữ liệu công tơ điện tử một pha

Đang tải... (xem toàn văn)

Tài liệu hạn chế xem trước, để xem đầy đủ mời bạn chọn Tải xuống

Thông tin tài liệu

Hiện nay trong ngành điện lực, thiết bị đo đếm chủ yếu phục vụ cho quá trình mua bán điện chính là công tơ cơ. Sau một thời gian dài được sử dụng, phương án sử dụng công tơ cơ này bộc lộ khá nhiều nhược điểm như: quá trình thu thập dữ liệu điện tiêu thụ tốn nhiều thời gian và nhân công…Trong thời gian gần đây, đã có một vài đơn vị trong nước thiết kế và chế tạo thành công công tơ điện tử. Bước đầu đưa vào sử dụng nó đã thể hiện được khá nhiều ưu điểm vượt trội so với công tơ cơ. Tuy nhiên thiết bị công tơ điện tử vẫn còn rất mới mẻ và cần được hoàn thiện hơn nữa. Mặt khác là sinh viên ngành Điện tử Viễn thông, với mong muốn nghiên cứu và chế tạo ra một sản phẩm có tính ứng dụng thực tế, đồng thời được sự gợi ý của Thầy giáo hướng dẫn nên trong phạm vi đồ án tốt nghiệp này, nhóm tác giả đã chọn đề tài “THIẾT KẾ BỘ ĐO VÀ THU THẬP DỮ LIỆU CÔNG TƠ ĐIỆN TỬ MỘT PHA”. Nội dung đồ án gồm có 4 chương: Chương 1: TỔNG QUAN LÝ THUYẾT VỀ CÔNG TƠ ĐIỆN Chương 2: TÌM HIỂU CÁC LINH KIỆN TRONG ĐỀ TÀI Chương 3: THIẾT KẾ VÀ THI CÔNG Chương 4: KẾT LUẬN VÀ HƯỚNG PHÁT TRIỂN ĐỀ TÀIPhương pháp nghiên cứu thực hiện đề tài là tính toán thiết kế mạch, xây dựng các lưu đồ thuật toán, thi công lắp ráp và kiểm tra hoạt động của hệ thống.Sau quá trình thiết kế và thi công cả phần cứng lẫn phần mềm, quá trình thử nghiệm cho thấy hệ thống hoạt động hệ thống đã hoạt động đúng theo ý tưởng thiết kế ban đầu. Sai số của Công tơ ở mức 3%. Hệ thống Công tơ điện tử có thể truyền nhận dữ liệu qua sóng RF ở khoảng cách khoảng 15m khi có vật cản.

Lời cam đoan LỜI CAM ĐOAN -- Em tên là: NGUYỄN PHÚ LÂM, sinh viên lớp 09DT2, Khoa Điện tử- Viễn thông, Trường Đại học Bách khoa, Đại học Đà Nẵng Em cam đoan Đồ án em thực hiện, không chép từ đồ án, đề tài nghiên cứu khoa học có từ trước Nếu vi phạm em xin chịu hình thức kỷ luật Khoa Đà nẵng, ngày 01 tháng 06 năm 2014 Sinh viên thực Nguyễn Phú Lâm Trang Mục lục MỤC LỤC LỜI CAM ĐOAN MỤC LỤC DANH MỤC THUẬT NGỮ VIẾT TẮT DANH MỤC HÌNH ẢNH .7 LỜI MỞ ĐẦU 10 PHÂN CÔNG NHIỆM VỤ 12 Chương TỔNG QUAN LÝ THUYẾT VỀ CÔNG TƠ ĐIỆN .13 1.1 Giới thiệu chương 13 1.2 Công suất lượng mạch điện xoay chiều .13 1.3 Giới thiệu công tơ điện .14 1.3.1 Các loại công tơ điện thị trường 15 Công tơ học pha EMIC 15 1.3.2 Các ưu, nhược điểm công tơ 16 1.4 Giới thiệu công tơ điện tử pha .16 1.4.1 Cấu tạo nguyên lý đo đếm điện 17 1.4.2 Ưu điểm công tơ điện tử 18 1.5 Mục tiêu đặt đề tài .18 1.6 Ý tưởng thực đề tài 19 1.6.1 Ý tưởng thực đo .19 1.6.2 Ý tưởng thực thu thập liệu 20 1.7 Lý thuyết hiệu ứng Hall 21 1.8 Nhiễu cách triệt nhiễu mạch điện tử .22 1.8.1 Nhiễu mạch điện tử 22 1.8.2 Triệt nhiễu hệ thống điện tử 24 1.8.2.2 Triệt nhiễu cách chung 24 1.12 Kết luận chương 31 Trang Mục lục Chương TÌM HIỂU CÁC LINH KIỆN TRONG ĐỀ TÀI 33 2.1 Giới thiệu chương 33 2.2 Vi điều khiển MSP430 33 2.2.1 Tổng quan dòng vi điều khiển MSP430 33 2.2.2 Không gian địa .34 2.2.2.1 Flash/ROM 35 2.2.2.2 RAM 35 2.2.2.3 Những khối ngoại vi 35 2.2.2.4 Những ghi chức đặc biệt (SFR) .35 2.2.3 Giới thiệu vi điều khiển MSP430F6736 .36 2.3 Giới thiệu LCD 16x2 36 2.4 Giới thiệu EEPROM 24C64 .37 2.4.1 Các đặc điểm .37 2.4.2 Mô tả chân chức 37 Bảng 2.1 Chân chức EEPROM 37 2.5 Giới thiệu IC cảm biến dòng ASC712 37 Bảng 2.2 Chức chân cảm biến dòng ASC712 38 2.5.2 Các đặc điểm IC cảm biến dòng ASC712 38 2.6 Giới thiệu module RF24L01 39 Bảng 2.3 Chân chức module nRF24L01 40 Các đặc điểm 40 2.7 Kết luận chương .40 Chương THIẾT KẾ VÀ THI CÔNG .42 3.1 Giới thiệu chương 42 3.2 Thiết kế phần cứng 42 3.2.1 Thiết kế đo công tơ điện tử pha 42 Trang Mục lục 3.2.1.1 Thiết kế khối trung tâm 42 3.2.1.2 Thiết kế khối hiển thị 43 3.2.1.3 Thiết kế khối EEPROM khối RF 44 3.2.1.4 Thiết kế kênh đo điện áp 45 3.2.1.5 Thiết kế kênh dòng điện .46 3.2.1.6 Thiết kế mạch nguồn 47 3.2.2 Thiết kế thu thập liệu .51 3.2.2.1 Sơ đồ mạch điện 51 3.2.2.2 Tính toán thiết kế 51 3.3 Thiết kế phần mềm 53 3.3.1 Nhiệm vụ phần mềm 53 3.3.2 Thiết kế phần mềm cho đo Công tơ điện tử 54 3.3.2.1 Ý tưởng đo công suất tức thời thiết bị điện 54 3.3.2.2 Ý tưởng đo điện tiêu thụ thiết bị 55 3.3.2.3 Sơ đồ thuật toán chương trình 57 3.3.2.4 Các chương trình quan trọng 59 3.3.2.5 Thủ thuật phần mềm để khắc phục lỗi phần cứng .65 3.3.3 Thiết kế phần mềm thu thập liệu 66 3.4 Thi công 66 3.4.1 Thi công đo Công tơ điện tử pha 66 3.4.2 Thi công thu thập liệu 67 3.5 Kết luận chương .68 Chương KIỂM TRA VÀ ĐÁNH GIÁ HỆ THỐNG 69 4.1 Giới thiệu chương 69 4.2 Kiểm tra hệ thống 69 Trang Mục lục 4.3 Kết luận hướng phát triển đề tài .71 TÀI LIỆU THAM KHẢO 72 PHỤ LỤC .73 Trang DANH MỤC THUẬT NGỮ VIẾT TẮT DANH MỤC THUẬT NGỮ VIẾT TẮT ADC Analog-to- Digital Converter CPU Central Processor Unit CTĐT Công tơ điện tử DAC Digital-to- Analog Converter EEPROM Electrically Erasable Programmable Read-Only Memory I2C Inter Intergrated Circuit IC Intergrated Circuit LCD Liquid Crystal Display MCU Micro Controller Unit RAM Random Access Memory RF Radio Frequency ROM Read Only Memory TI Texas Instrument RISC Reduce Intruction Set Computer SD24 Sigma Delta SPI Serial Peripheral Interface Trang DANH MỤC HÌNH ẢNH DANH MỤC HÌNH ẢNH Hình 1.1: Công tơ pha 15 Hình 1.2: Cấu tạo công tơ pha .15 Hình 1.3 Công tơ điện tử pha DT01P-RF .17 Hình 1.4 Sơ đồ khối cấu tạo Công tơ điện tử pha DT01P-RF 17 Hình 1.5 Sơ đồ khối đo 19 Hình 1.6 Sơ đồ khối thu thâp liệu .20 Hình 1.7: Nguyên lý hiệu ứng Hall chưa có từ trường (a) có từ trường (b) .21 Hình 1.8 Nhiễu mạch điện tử 22 Hình 1.9 Nhiễu vi sai 23 Hình 1.10 Nhiễu cách chung .23 Hình 1.11 Cách sử dụng tụ lọc để triệt nhiễu vi sai 24 Hình 1.12 Hoạt động cấu tạo cuộn cảm bẫy 24 Hình 1.13 Nguyên lý hoạt động nguồn ổn áp tuyến tính 25 Hình 1.14 Nguyên lý hoạt động IC nguồn ổn áp xung H34063 26 Hình 1.15 Mạch nguồn ổn áp xung sử dụng IC H34063 27 Hình 1.16 Dạng tín hiệu mạch nguồn ổn áp xung chế độ hoạt động liên tục 28 Hình 1.17 Mạch nguyên lý nguồn ổn áp xung 29 Hình 2.1: Sơ đồ cấu trúc vi điều khiển MSP430F673xIPN .34 35 Hình 2.2 Tổ chức nhớ vi điều khiển MSP430 35 Hình 2.3 LCD 16x2 36 Hình 2.4 Module IC cảm biến dòng ASC712 .38 Hình 2.5 Cấu trúc IC ASC712 .38 Hình 2.6: Sơ đồ nguyên lý module nRF24L01 39 Hình 3.1 Sơ đồ mạch điện khối trung tâm 42 Hình 3.2 Mạch reset khối trung tâm 43 Hình 3.2 Sơ đồ mạch khối hiển thị 43 Trang DANH MỤC HÌNH ẢNH Hình 3.3 Sơ đồ mạch khối EEPROM khối RF .44 Hình 3.4 Sơ đồ mạch điện kênh điện áp .45 Hình 3.5 Sơ đồ cầu phân áp dùng cho kênh đo điện áp 45 Hình 3.6 Sơ đồ mạch kênh dòng điện 46 Hình 3.7 Mạch nguồn ổn áp xung sử dụng IC H34063 .48 Hình 3.8 Mạch nguồn ổn áp tuyến tính sử dụng IC LM1117 50 Hình 3.9 Sơ đồ mạch điện module cầm tay 51 Hình 3.10 Sơ đồ mạch điện khối nguồn thu thập liệu 51 Hình 3.11 Sơ đồ nút ấn ngoại vi thu thập liệu 52 Hình 3.12 Ý tưởng đo điện tiêu thụ 54 Hình 3.13 Quan hệ lượng giác biện luận phương pháp tìm góc pha .55 Hình 3.14 Mô hình theo thời gian chương trình 56 Hình 3.15 Sơ đồ thuật toán chương trình 57 Hình 3.16 Sơ đồ thuật toán chương trình capture_sample 58 Hình 3.17 Sơ đồ thuật toán chương trình system_process 58 Hình 3.18 Ý tưởng tìm góc lệch pha sai với tín hiệu thực tế .59 Hình 3.19 Cải tiến thuật toán để áp dụng ý tưởng tìm pha vào tín hiệu thực tế 60 Bảng 3.1 Khảo sát 100 mẫu thuật toán tìm góc pha sau cải tiến .61 Hình 3.20 Cách lấy 20 tọa độ đỉnh tín hiệu điện áp 61 Hình 3.21 Đồ thị kiểm tra hàm tìm góc lệch pha với máy đo chuẩn 62 Hình 3.23 Nội suy tọa độ đỉnh sai thực với nửa chu kỳ nguyên vẹn 63 Hình 3.24 Phát loại bỏ bán kỳ không toàn vẹn, thực nội suy bán kỳ nguyên vẹn cho độ xác cao 64 Hình 3.25 Sơ đồ thuật toán chương trình tìm tọa độ đỉnh dòng 64 Hình 3.26 Sơ đồ thuật toán chương trình tìm tọa độ đỉnh áp 65 Hình 3.27 Sơ đồ thuật toán thu liệu 66 Hình 3.28 Mạch hoàn chỉnh đo Công tơ điện tử pha 67 Hình 3.29 Mạch thực tế module thu liệu .67 Trang DANH MỤC HÌNH ẢNH Trang Lời mở đầu LỜI MỞ ĐẦU -- Hiện ngành điện lực, thiết bị đo đếm chủ yếu phục vụ cho trình mua bán điện công tơ Sau thời gian dài sử dụng, phương án sử dụng công tơ bộc lộ nhiều nhược điểm như: trình thu thập liệu điện tiêu thụ tốn nhiều thời gian nhân công…Trong thời gian gần đây, có vài đơn vị nước thiết kế chế tạo thành công công tơ điện tử Bước đầu đưa vào sử dụng thể nhiều ưu điểm vượt trội so với công tơ Tuy nhiên thiết bị công tơ điện tử mẻ cần hoàn thiện Mặt khác sinh viên ngành Điện tử- Viễn thông, với mong muốn nghiên cứu chế tạo sản phẩm có tính ứng dụng thực tế, đồng thời gợi ý Thầy giáo hướng dẫn nên phạm vi đồ án tốt nghiệp này, nhóm tác giả chọn đề tài “THIẾT KẾ BỘ ĐO VÀ THU THẬP DỮ LIỆU CÔNG TƠ ĐIỆN TỬ MỘT PHA” Nội dung đồ án gồm có chương: Chương 1: TỔNG QUAN LÝ THUYẾT VỀ CÔNG TƠ ĐIỆN Chương 2: TÌM HIỂU CÁC LINH KIỆN TRONG ĐỀ TÀI Chương 3: THIẾT KẾ VÀ THI CÔNG Chương 4: KẾT LUẬN VÀ HƯỚNG PHÁT TRIỂN ĐỀ TÀI Phương pháp nghiên cứu thực đề tài tính toán thiết kế mạch, xây dựng lưu đồ thuật toán, thi công lắp ráp kiểm tra hoạt động hệ thống Sau trình thiết kế thi công phần cứng lẫn phần mềm, trình thử nghiệm cho thấy hệ thống hoạt động hệ thống hoạt động theo ý tưởng thiết kế ban đầu Sai số Công tơ mức 3% Hệ thống Công tơ điện tử truyền nhận liệu qua sóng RF khoảng cách khoảng 15m có vật cản Tuy cố gắng nhiều tránh khỏi thiếu sót Rất mong góp ý thầy cô bạn để đồ án hoàn thiện Trang 10 Chương THIẾT KẾ VÀ THI CÔNG - Chương trình Caculate_energy: chương trình thực tính điện tiêu thụ theo công thức (3.1) Với mục tiêu tạo sản phẩm phục vụ dạy học nghiên cứu nhóm tính lượng với đơn vị (Wh) để việc quan sát mắt thường trực quan - Chương trình write_to_eeprom: Là chương trình ghi điện tiêu thụ vào Eeprom để bảo vệ liệu cúp điện 3.3.2.4 Các chương trình quan trọng Tiếp theo nhóm trình bày chương trình thực chức quan trọng đề tài • Chương trình tìm góc lệch pha Góc lệch pha bốn thành phần cấu thành công thức tính điện tiêu thụ, sai số thành phần nhỏ sai số điện tiêu thụ nhỏ, phần nhóm trình bày trình cải tiến cách xây dựng chương trình tìm pha xuyên suốt trình thực đề tài nhóm Khi quan sát máy dạng sóng với tải bóng đèn dây tóc, tức với loại tải ϕ = 0, nhóm nhận thấy dạng sóng áp dòng sau: Hình 3.18 Ý tưởng tìm góc lệch pha sai với tín hiệu thực tế Vì nhược điểm tín hiệu điện áp u(t) bị méo đỉnh, tín hiệu hình sine dòng điện i(t) méo Nên phát lệch pha theo nguyên lý nêu Chương THIẾT KẾ VÀ THI CÔNG ta thấy tải trở khoảng cách thời gian hai điểm cực trị khác không phần mềm xác định giá trị khác không góc lệch pha, cần phải loại bỏ tác động méo đỉnh Ý tưởng loại bỏ méo đỉnh mô tả hình dưới: Hình 3.19 Cải tiến thuật toán để áp dụng ý tưởng tìm pha vào tín hiệu thực tế Khi lấy mẫu dạng tín hiệu u(t), i(t) ta không tìm tọa độ cực trị dựa mẫu mà tìm cách nội suy Ta xét mẫu có biên độ nhỏ ngưỡng U max I max , quan sát tín hiệu thực tế nhóm nhận thấy phần tín hiệu nhỏ 2 ngưỡng U max I max không bị méo, nên ta sử dụng để nội suy tọa độ 2 thời gian đỉnh tín hiệu Công việc cụ thể tiến hành sau: Bằng phần mềm ta dễ dàng tìm điểm B,E độ lớn đoạn thẳng AB,DE Sau ta tìm điểm C F trung điểm đoạn AB, DE Khi khoảng cách thời gian hai điểm C F khoảng cách thời gian điểm cực trị Với cách làm sai số độ lệch pha giảm nhiều lần, trước áp dụng nội suy với tải bóng đèn dây tóc 100W nhóm đo góc lệch pha tối đa 0.7rad, áp dụng nội suy góc lệch pha tối đa nhóm đo 0.076 rad Nhóm tiến hành đo 100 mẫu với tải bóng đèn dây tóc 100W để quan sát, kết sau: Số mẫu Góc lệch pha đo Góc lệch bóng đèn sợi đốt Chương THIẾT KẾ VÀ THI CÔNG 54 0 34 0.038 12 0.076 Bảng 3.1 Khảo sát 100 mẫu thuật toán tìm góc pha sau cải tiến Sai số trung bình cho 100 lần đo 0.104 rad Nhận thấy kết đo không ổn định, sai số hai lần đo liên tiếp lớn, nên nhóm định áp dụng lý thuyết sai số trình bày phần lý thuyết tổng quan để xử lý sai số góc lệch pha chương trình, nhằm mục đích xây dựng chương trình tìm góc lệch pha xác nhất, ổn định Cách áp dụng lý thuyết sai số vào việc xác định góc lệch pha sau: - Để áp dụng lý thuyết sai số ta phải có lượng mẫu lớn chu kỳ tính toán chương trình Để có số lượng mẫu góc lệch pha lớn nhóm tiến hành lấy 20 tọa độ giá trị đỉnh với 20 ngưỡng khác : U max U max U max U U , , … max … max 2.1 2.2 3.0 Hình 3.20 Cách lấy 20 tọa độ đỉnh tín hiệu điện áp Khi ta tìm 20 giá trị C, C1…C20 xấp xỉ nhau, với 20 giá trị C ta tìm 20 góc lệch pha tương ứng với lần lấy mẫu, áp dụng lý thuyết sai số để xử lý 20 mẫu đó, loại bỏ mẫu có sai số thô, sau tính kỳ vọng toán học mẫu có sai số dư không vượt khoảng sai số ngẫu nhiên Kỳ vọng giá trị góc pha cuối đáng tin lần lấy mẫu xét Chương THIẾT KẾ VÀ THI CÔNG Sau tiến hành cải tiến thuật toán với xử lý sai số, nhóm sử dụng thiết bị phát nguồn CALSOURCE 200 đơn vị tổng công ty điện lực miền trung để thử nghiệm sai số trung bình 44 phép đo với góc chuẩn thay đổi 0.023rad Hình 3.21 Đồ thị kiểm tra hàm tìm góc lệch pha với máy đo chuẩn Sơ đồ thuật toán cuối chương trình tìm góc lệch pha vẽ hình: Hình 3.22 Sơ đồ thuật toán chương trình tìm góc lệch pha Để chương trình không bị phức tạp nhóm tiến hành tách chương trình tìm tọa độ đỉnh dòng đỉnh áp riêng thành hai chương trình riêng biệt Ngõ hai Chương THIẾT KẾ VÀ THI CÔNG chương trình ngõ vào chương trình tìm góc lệch pha Ở phần nhóm trình bày hai chương trình có tầm quan trọng không chương trình tìm tọa độ đỉnh áp đỉnh dòng • Chương trình tìm tọa độ đỉnh dòng Cách xây dựng chương trình mô tả qua ba bước sau: - Bước 1: Tìm giá trị đỉnh bán kỳ âm bán kỳ dương Mục đích bước để ta dựa vào giá trị đỉnh tính ngưỡng tin cậy - I max Bước 2: Xác định xem bán kỳ tín hiệu nguyên vẹn Bước quan trọng, ta tiến hành nội suy tọa độ đỉnh mộ bán kỳ không nguyên vẹn bị sai Mô tả hình 3.23 - Bước 3: Xác định nội suy tọa độ đỉnh tín hiệu lấy mẫu dựa kết bước hai Mô tả hình 3.24 Hình 3.23 Nội suy tọa độ đỉnh sai thực với nửa chu kỳ nguyên vẹn Chương THIẾT KẾ VÀ THI CÔNG Hình 3.24 Phát loại bỏ bán kỳ không toàn vẹn, thực nội suy bán kỳ nguyên vẹn cho độ xác cao Sơ đồ thuật toán chương trình sau: Hình 3.25 Sơ đồ thuật toán chương trình tìm tọa độ đỉnh dòng • Chương trình tìm tọa độ đỉnh áp: Chương trình phát triển chương trình tìm tọa độ đỉnh dòng, thay lấy mẫu ta lấy 20 mẫu tọa độ đỉnh áp, với thuật toán mô tả hình 3.25 Sơ đồ khối chương trình sau: Chương THIẾT KẾ VÀ THI CÔNG Hình 3.26 Sơ đồ thuật toán chương trình tìm tọa độ đỉnh áp 3.3.2.5 Thủ thuật phần mềm để khắc phục lỗi phần cứng Trong trình thi công phần cứng khuyết điểm khó tránh khỏi, nguyên nhân chủ quan người thiết kế, nguyên nhân khác quan thiết bị, linh kiện sử dụng Nhiệm vụ người viết phần mềm phải phát loại bỏ ảnh hưởng sai sót đến mức tối đa Ở đồ án phần mềm loại bỏ ảnh hưởng điện áp DC kênh dòng điện phục vụ tính giá trị dòng điện hiệu dụng xác Chương THIẾT KẾ VÀ THI CÔNG 3.3.3 Thiết kế phần mềm thu thập liệu Hình 3.27 Sơ đồ thuật toán thu liệu Module cầm tay nhận liệu RF từ module xử lý, hiển thị giá trị đo lên hình LCD thông qua nút bấm, đồng thời tích hợp đồng hồ thời gian thực 3.4 Thi công Quá trình thi công mạch bao gồm trình layout, ủi bo đồng, kiểm tra linh kiện hàn mạch lắp ghép toàn hệ thống 3.4.1 Thi công đo Công tơ điện tử pha Sau thi công khối riêng lẽ kiểm tra đảm bảo khối hoạt động nhóm tiến hành ghép nối đo hoàn chỉnh để tiến hành việc kiểm tra hoạt động đo: Chương THIẾT KẾ VÀ THI CÔNG Hình 3.28 Mạch hoàn chỉnh đo Công tơ điện tử pha Sau ghép nối kiểm tra hệ thống cách viết chương trình bản, nhận thấy đo hoạt động 3.4.2 Thi công thu thập liệu Hình 3.29 Mạch thực tế module thu liệu Chương THIẾT KẾ VÀ THI CÔNG 3.5 Kết luận chương Trong chương 3, trình bày thiết kế phần cứng cho khối mạch nguồn, khối trung tâm, khối kênh dòng điện điện áp, module cầm tay để thu thập liệu Cũng trình bày thiết kế phần mềm: trình bày lưu đồ thuật toán, viết chương trình cho hệ thống trình bày trình thi công mạch thực tế cho khối có đề tài Sau hoàn thành trình thi công mach, nhóm kiểm tra phần cứng bước, kiểm tra khối riêng lẽ, sau lắp ghép hệ thống kiểm tra toàn hệ thống Tiếp theo lập trình phần mềm để nạp chạy hệ thống Chương KIỂM TRA VÀ ĐÁNH GIÁ HỆ THỐNG Chương KIỂM TRA VÀ ĐÁNH GIÁ HỆ THỐNG 4.1 Giới thiệu chương Trong chương trình bày trình kiểm tra hoạt động hệ thống Vì chưa có đồng hổ chuẩn nên ban đầu đánh giá cách dùng tải chuẩn để đo lượng lượng tiêu thụ tải khoảng thời gian khác để đánh giá độ xác độ tuyến tính Công tơ điện tử 4.2 Kiểm tra hệ thống Để đạt hiệu kiểm tra cao, nhóm tiến hành kiểm tra thông qua hai bước, kiểm tra tương đối sau kiểm tra xác Kiểm tra tương đối nhóm tiến hành kiểm tra hoạt động công tơ mạng điện dân sự, mạng điện dân mà công tơ hoạt động có dấu hiệu ổn định xác nhóm chủ động liên hệ với quan có uy tín để hỗ trợ sử dụng trang thiết bị có độ tin cậy cao để tiến hành kiểm tra xác Ở bước kiểm tra tương đối, nhóm dùng bóng đèn sợi đốt có công suất 100W, 75W mỏ hàn 60W để làm tải thí nghiệm, với ba tải khác nhau, tải nhóm quan sát Kết đo điện tiêu thụ sau thí nghiệm mô tả biểu đồ sau: Hình 4.1 Thí nghiệm hoạt động CTĐT điều kiện lưới điện dân Nhận thấy điện tiêu thụ tăng tương đối tuyến tính ba đường điện tiêu thụ điện tương đối song song với nhau, chứng tỏ hệ thống hoạt động tương đối ổn định sẵn sàng cho phép thử xác Điểm chung ba tải thời gian đo đếm lớn sai số điện tiêu thụ CTĐT đo Chương KIỂM TRA VÀ ĐÁNH GIÁ HỆ THỐNG với sai số tính theo điều kiện chuẩn lớn lên, điều chứng tỏ có sai số hệ thống tích lũy dần theo thời gian Vì điều kiện mạng điện dân không ổn định nên việc ước lượng sai số hệ thống đánh giá hệ thống Ở bước kiểm tra xác nhóm chủ động liên lạc với tổng công ty điện lực miền trung hỗ trợ sử dụng máy phát CALSOURCE 200 để thực kiểm tra CTĐT Sử dụng thiết bị phát công suất cố định sử dụng CTĐT để đo lượng đó, với hai công suất phát khác nhóm thu kết sau: Hình 4.1 Thí nghiệm hoạt động CTĐT điều kiện xác cao Nhận thấy điện mà CTĐT đo tăng gần tuyến tính tuyệt đối theo thời gian, điều chứng tỏ sai số ngẫu nhiên thiết bị nhỏ Nhóm nhận thấy thời gian đo đếm tăng lên lượng điện đo CTĐT so với máy phát tăng lên, với kết bảng 4.1 nhóm tính toán phút đo điện tiêu thụ với công suất tải 1100W công suất mà CTĐT đo nhỏ công suất tải lượng 1.74W phút tính điện tiêu thụ sai số cộng dồn với 1.74W/phút Ở nhóm trình bày đánh giá quan trọng nhất, để trình bày đánh giá chi tiết nhóm đính kèm bảng số liệu phần Phụ Lục Chương KIỂM TRA VÀ ĐÁNH GIÁ HỆ THỐNG 4.3 Kết luận hướng phát triển đề tài • Kết luận Trong đề tài này, nhóm thiết kế thi công đo thu thập liệu công tơ điện tử pha Sau trình thực hiện, hệ thống Công tơ điện tử hoạt động với yêu cầu đặt ban đầu Hệ thống thu phát RF thu liệu từ Công tơ bao gồm thông tin: mã số công tơ, số điện tiêu thụ, giá trị điện áp dòng điện tức thời tải thông số độ lệch pha điện áp dòng điện tải Sau trình kiểm tra khoảng cách truyền RF hệ thống truyền nhận tốt vòng khoảng 15m có vật cản khoảng 30m vật cản Tuy nhiên, đề tài chưa hoàn thiện, cụ thể chưa khắc phục sai số hệ thống, nhóm bổ sung kết sớm • Hướng phát triển đề tài - Thực board mạch in để hệ thống có độ ổn định cao - Phát triển để công tơ chịu dòng tải điện áp cao - Phát triển thêm tính cho công tơ cảnh báo đâu dây sai vị trí phát trôm cắp điện - Phát triển chưng phát xung nháy LED, 1600imp/kWh để hỗ trợ kiểm tra độ xác - Xây dựng mạng RF Mesh với công tơ nút mạng, hỗ trợ kiểm tra thu thập số liệu hiệu TÀI LIỆU THAM KHẢO TÀI LIỆU THAM KHẢO [1] Xử lý số liệu quan trắc theo phân bố chuẩn (phân bố Gauss)-Trịnh Thị Thanh [2] GIÁO ÁN_KỸTHUẬT ĐO LƯỜNG-Lê Quốc Huy [3] John H Davies, “MSP430 Microcontroller Basics”, Elsevier, 30 Corporate Drive, Suite 400, Burlington, MA 01803, USA Linacre House, Jordan Hill, Oxford OX2 8DP, UK,2008 [4] Datasheet MSP430F6736, Texas Instruments http://www.ti.com/lit/ds/symlink/msp430f6736.pdf [5] MSP430x5xx and MSP430x6xx Family User's Guide, Texas Instruments http://www.ti.com/lit/ug/slau208m/slau208m.pdf [6]Implementation of a Single-Phase Electronic Watt-Hour [7] nRF24L01P_Product_Specification PHỤ LỤC PHỤ LỤC [...]... nhược điểm của Công tơ cơ, nhóm đặt ra mục tiêu của đề tài “THIẾT KẾ BỘ ĐO VÀ THU THẬP DỮ LIỆU CÔNG TƠ ĐIỆN TỬ MỘT PHA như sau: • Mục tiêu đối với bộ đo: - Thiết kế bộ đo có khả năng đo công suất tải 220VAC, dòng tải nhỏ hơn 10A - Thiết kế bộ đo có khả năng giao tiếp không giây với bộ thu thập dữ liệu - Thiết kế bộ đo có khả năng gửi các thông số độ lệch pha, công suất tức thời, dòng điện và điện áp hiệu... tần số điện năng tiêu thụ đến bộ thu thập dữ liệu - Thiết kế bộ đo hoạt động ổn định và có sai số nhỏ hơn 3% - Tạo ra bộ đo công tơ điện tử có thể phục cho nghiên cứu và học tập • Mục tiêu đối với bộ thu thập dữ liệu Chương 1 TỔNG QUAN LÝ THUYẾT VỀ CÔNG TƠ ĐIỆN - Thiết kế bộ thu thập dữ liệu giao tiếp với bộ đo, nhận các thông số độ lệch pha, công suất tức thời, dòng điện và điện áp hiệu dụng, điện năng... ngành điện và khách hàng trong mua bán điện năng • Phân loại công tơ điện Dựa vào số pha, có thể chia công tơ điện làm 2 loại: - Công tơ 1 pha - Công tơ 3 pha Dựa vào cấu tạo của công tơ điện, có thể chia làm 2 loại: - Công tơ cơ học - Công tơ điện tử Chương 1 TỔNG QUAN LÝ THUYẾT VỀ CÔNG TƠ ĐIỆN 1.3.1 Các loại công tơ điện trên thị trường Công tơ cơ học 1 pha của EMIC Hình 1.1: Công tơ cơ 1 pha Hình... mất điện 1.4.2 Ưu điểm của công tơ điện tử So sánh với công tơ cơ, công tơ điện tử có nhiều ưu điểm vượt trội như: - Độ chính xác công tơ điện tử cao hơn so với công tơ điện cơ, hoạt động tin cậy, ổn định, kết cấu nhỏ gọn, thu n tiện trong việc lắp đặt - Dễ dàng trong việc lưu trữ, xử lý dữ liệu - Hỗ trợ đọc chữ số công tơ thông qua sóng RF, do đó giảm chi phí nhân công và thời gian thu thập dữ liệu điện. .. nhân công và nhiều thời gian để thu thập dữ liệu của các công tơ, năng suất lao động thấp, và có thể xảy ra các tai nạn không mong muốn đối với nhân viên - Khó phát hiện được các hành vi gian lận điện năng 1.4 Giới thiệu về công tơ điện tử 1 pha Hiện nay, trong nước có một vài đơn vị đã sản suất thành công Công tơ điện tử một pha như Tổng công ty cổ phần Thiết bị điện Việt Nam, Công ty cổ phần Thiết. .. Thiết bị điện Vinasino và Công ty Công nghệ thông tin Điện lực miền Trung Trong đó, sản phẩm Công tơ điện tử 1 pha kiểu DT01P-RF là sản phẩm được sử dụng phổ biến nhất Do vậy, trong phạm vi đồ án này chúng tôi sẽ giới thiệu Công tơ điện tử 1 pha kiểu DT01P-RF do Công ty Công Nghệ Thông Tin Điện lực Miền trung sản xuất Chương 1 TỔNG QUAN LÝ THUYẾT VỀ CÔNG TƠ ĐIỆN Hình 1.3 Công tơ điện tử 1 pha DT01P-RF... tiêu thụ từ các công tơ, góp phần hạn chế tai nạn lao động, hạn chế được những sai sót phát sinh trong quá trình thu thập dữ liệu thủ công 1.5 Mục tiêu đặt ra của đề tài Dựa vào phân tích các loại công tơ đã trình bày ở trên, chúng ta thấy rằng Công tơ điện tử có những ưu điểm vượt trội so với Công tơ cơ Do đó, với mục đích nghiên cứu, thiết kế và thi công một thiết bị Công tơ điện tử có các tính năng... Cấu tạo và nguyên lý đo đếm điện năng Sơ đồ khối cấu tạo: A V Kênh dòng điện Kênh điện áp LCD Khối đo đếm năng lượng Vi điều khiển (MCU) Cổng giao tiếp RF RS232 Khối cấp và quản lý nguồn 3V3 Hình 1.4 Sơ đồ khối cấu tạo của Công tơ điện tử 1 pha DT01P-RF Nguyên tắc đo đếm điện năng: - Công tơ hoạt động trên lưới điện một pha trực tiếp Chương 1 TỔNG QUAN LÝ THUYẾT VỀ CÔNG TƠ ĐIỆN - Khi công tơ làm việc... trong mọi lĩnh vực công nghệ hiện đại Đi liền với nó là đo lường điện, mà trong đó công tơ điện là một thiết bị quan trọng để đo đếm năng lượng điện, phục vụ cho quá trình mua bán điện Chương này chúng tôi sẽ trình lý thuyết về công suất và năng lượng trong mạch điện xoay chiều một pha (mục 1.2), giới thiệu tổng quan về công tơ điện (mục 1.3), khái niệm công tơ điện là gì, phân loại và nêu ưu nhược điểm... module thu thập dữ liệu - Viết chương trình giao tiếp RF - Viết chương trình cho module thu thập dữ liệu • Trần Quốc Việt - Tìm hiểu lý thuyết về mạch nguồn, thiết kế mạch nguồn xung Buck - Tìm hiểu lý thuyết về nhiễu và triệt nhiễu trong hệ thống điện tử, áp dụng vào mạch điện tử của CTĐT - Xây dựng và viết chương trình tìm góc lệch pha, tìm tọa độ đỉnh tín hiệu - Viết chương trình đo đếm điện năng và

Ngày đăng: 24/06/2016, 22:10

Từ khóa liên quan

Mục lục

  • LỜI CAM ĐOAN

  • MỤC LỤC

  • DANH MỤC THUẬT NGỮ VIẾT TẮT

  • DANH MỤC HÌNH ẢNH

  • LỜI MỞ ĐẦU

  • PHÂN CÔNG NHIỆM VỤ

  • Chương 1. TỔNG QUAN LÝ THUYẾT VỀ CÔNG TƠ ĐIỆN

    • 1.1 Giới thiệu chương

    • 1.2 Công suất và năng lượng trong mạch điện xoay chiều

    • 1.3 Giới thiệu về công tơ điện

      • 1.3.1 Các loại công tơ điện trên thị trường

        • Công tơ cơ học 1 pha của EMIC

      • 1.3.2 Các ưu, nhược điểm của công tơ cơ

    • 1.4 Giới thiệu về công tơ điện tử 1 pha

      • 1.4.1 Cấu tạo và nguyên lý đo đếm điện năng

      • 1.4.2 Ưu điểm của công tơ điện tử

    • 1.5 Mục tiêu đặt ra của đề tài

    • 1.6 Ý tưởng thực hiện đề tài

      • 1.6.1 Ý tưởng thực hiện bộ đo

      • 1.6.2 Ý tưởng thực hiện bộ thu thập dữ liệu

    • 1.7 Lý thuyết về hiệu ứng Hall

    • 1.8 Nhiễu và các cách triệt nhiễu trong mạch điện tử

      • 1.8.1 Nhiễu trong mạch điện tử

      • 1.8.2 Triệt nhiễu trong hệ thống điện tử

        • 1.8.2.2 Triệt nhiễu cách chung

    • 1.12 Kết luận chương

  • Chương 2. TÌM HIỂU CÁC LINH KIỆN TRONG ĐỀ TÀI

    • 2.1 Giới thiệu chương

    • 2.2 Vi điều khiển MSP430

      • 2.2.1 Tổng quan về dòng vi điều khiển MSP430

      • 2.2.2. Không gian địa chỉ

        • 2.2.2.1. Flash/ROM

        • 2.2.2.2. RAM

        • 2.2.2.3. Những khối ngoại vi

        • 2.2.2.4. Những thanh ghi chức năng đặc biệt (SFR)

      • 2.2.3 Giới thiệu vi điều khiển MSP430F6736

    • 2.3 Giới thiệu LCD 16x2

    • 2.4 Giới thiệu về EEPROM 24C64

      • 2.4.1 Các đặc điểm chính

      • 2.4.2 Mô tả chân và chức năng

  • Bảng 2.1 Chân và chức năng EEPROM

    • 2.5 Giới thiệu IC cảm biến dòng ASC712

  • Bảng 2.2 Chức năng các chân của cảm biến dòng ASC712

    • 2.5.2 Các đặc điểm chính của IC cảm biến dòng ASC712

    • 2.6 Giới thiệu module RF24L01

  • Bảng 2.3 Chân và chức năng của module nRF24L01

    • Các đặc điểm chính

    • 2.7 Kết luận chương

  • Chương 3. THIẾT KẾ VÀ THI CÔNG

    • 3.1 Giới thiệu chương

    • 3.2 Thiết kế phần cứng

      • 3.2.1 Thiết kế bộ đo công tơ điện tử một pha

        • 3.2.1.1 Thiết kế khối trung tâm

        • 3.2.1.2 Thiết kế khối hiển thị

        • 3.2.1.3 Thiết kế khối EEPROM và khối RF

        • 3.2.1.4 Thiết kế kênh đo điện áp

        • 3.2.1.5 Thiết kế kênh dòng điện

        • 3.2.1.6 Thiết kế mạch nguồn

      • 3.2.2 Thiết kế bộ thu thập dữ liệu

        • 3.2.2.1 Sơ đồ mạch điện

        • 3.2.2.2 Tính toán thiết kế

    • 3.3 Thiết kế phần mềm

      • 3.3.1 Nhiệm vụ của phần mềm

      • 3.3.2 Thiết kế phần mềm cho bộ đo Công tơ điện tử

        • 3.3.2.1 Ý tưởng đo công suất tức thời của thiết bị điện

        • 3.3.2.2 Ý tưởng đo điện năng tiêu thụ của thiết bị

        • 3.3.2.3 Sơ đồ thuật toán chương trình chính

        • 3.3.2.4 Các chương trình con quan trọng

        • 3.3.2.5 Thủ thuật phần mềm để khắc phục lỗi phần cứng

      • 3.3.3 Thiết kế phần mềm bộ thu thập dữ liệu

    • 3.4 Thi công

      • 3.4.1 Thi công bộ đo Công tơ điện tử một pha

      • 3.4.2 Thi công bộ thu thập dữ liệu

    • 3.5 Kết luận chương.

  • Chương 4. KIỂM TRA VÀ ĐÁNH GIÁ HỆ THỐNG

    • 4.1 Giới thiệu chương

    • 4.2 Kiểm tra hệ thống

    • 4.3 Kết luận và hướng phát triển đề tài

  • TÀI LIỆU THAM KHẢO

  • PHỤ LỤC

Tài liệu cùng người dùng

  • Đang cập nhật ...

Tài liệu liên quan