Mô-đun đo điện

Có thể đàm phánCập nhật vào01/14

Mô hình

Thiên nhiên của nhà sản xuất: Nhà sản xuất

Danh mục sản phẩm

Nơi xuất xứ

Tư vấn trực tuyến

Tổng quan

Bản chất công việc của mô-đun đo điện là một quy trình vòng kín của "thu thập tín hiệu → xử lý tín hiệu → tính toán tham số → đầu ra dữ liệu". Thông qua sự hợp tác của các đơn vị chức năng khác nhau, "tín hiệu điện mạnh" của điện áp cao và dòng điện lớn trong lưới điện thành "dữ liệu điện yếu" có thể đọc được, có thể phân tích (ví dụ: điện, điện, v.v.).

Chi tiết sản phẩm

Mô-đun đo điệnBản chất của công việc là "thu thập tín hiệu → xử lý tín hiệu → tính toán tham số → đầu ra dữ liệu" của một quá trình vòng kín, thông qua sự hợp tác của các đơn vị chức năng khác nhau, "tín hiệu điện mạnh" của điện áp cao và dòng điện lớn trong lưới điện thành "dữ liệu điện yếu" có thể đọc được và phân tích được (ví dụ: điện năng, công suất, v.v.). Quá trình làm việc hoàn chỉnh của nó có thể được chia thành 5 bước cốt lõi, mỗi bước được đan xen và cuối cùng đạt được đo lường chính xác, cụ thể như sau:

Bước 1: Thu thập tín hiệu điện mạnh và giảm/giảm dòng (tiền xử lý tín hiệu)

Điện áp trong lưới điện (như 220V/380V), dòng điện (như 10A/50A) thuộc về tín hiệu điện mạnh, không thể được xử lý trực tiếp bởi chip đo lường (thiết bị điện yếu, khả năng chịu điện áp/dòng điện cực thấp), trước tiên cần phải chuyển đổi nó thành tín hiệu điện yếu định dạng thấp, công suất thấp bằng "bộ thu tín hiệu", tránh làm hỏng chip và đáp ứng nhu cầu xử lý tiếp theo.

Cốt lõi của bước này là "Isolation&Scale", được thực hiện cụ thể thông qua hai loại thành phần cốt lõi:

Xử lý tín hiệu điện áp:

Sử dụng máy biến áp điện áp (VT) hoặc mạng điện trở chia điện áp có độ chính xác cao để "hạ điện áp" điện áp cao của lưới điện (chẳng hạn như 220V) theo tỷ lệ cố định thành tín hiệu điện áp thấp phù hợp với chip đo (thường là 0~2,5V hoặc 0~5V AC yếu). Ví dụ: sau khi điện áp 220V đi qua điện áp riêng phần, đầu ra tín hiệu điện áp thấp 1,2V, tỷ lệ điện áp riêng phần được xác định bởi điện trở kháng hoặc tỷ lệ biến cảm (ví dụ: 220V: 1,2V ≈ 183: 1).

Xử lý tín hiệu hiện tại:

Sử dụng máy biến dòng điện (CT) hoặc bộ chia dòng điện (điện trở chính xác cao) để "giảm dòng điện" hoặc chuyển đổi dòng điện lớn của lưới điện (chẳng hạn như 10A) theo tỷ lệ hoặc thành tín hiệu điện áp thấp (thường là dòng điện 0~50mA hoặc điện áp 0~100mV). Ví dụ: sau khi dòng điện 10A được chuyển đổi qua CT, đầu ra dòng điện nhỏ 50mA, tỷ lệ biến là 10A: 50mA=200: 1; hoặc tín hiệu điện áp được chuyển đổi thành 50mV qua bộ chia (điện trở của bộ chia thường là 5m Ω, 10A × 5m Ω=50mV theo định luật Ohm U=IR).

Vai trò chính: Đạt được sự cô lập vật lý của điện mạnh và điện yếu (đảm bảo an toàn của chip), đồng thời "mở rộng" tín hiệu vào dải đầu vào của chip đo.

B5-05=giá trị thông số Kd, (cài 2)

Điện áp, tín hiệu hiện tại sau khi xử lý bước đầu tiên vẫn là tín hiệu tương tự (biên độ thay đổi liên tục theo thời gian, chẳng hạn như sóng sin), trong khi thuật toán lõi của chip đo cần được tính toán dựa trên tín hiệu số (dữ liệu nhị phân rời rạc), do đó việc chuyển đổi tín hiệu cần được hoàn thành thông qua bộ chuyển đổi AD tích hợp trong chip đo (bộ chuyển đổi kỹ thuật số analog).

Trọng tâm của bước này là "lấy mẫu chính xác cao", quy trình cụ thể:

Lấy mẫu: Bộ chuyển đổi AD thực hiện "lấy mẫu rời rạc" của tín hiệu analog ở tần số cố định (thường là vài chục kHz đến vài trăm kHz, chẳng hạn như 32kHz, 64kHz), tức là đọc biên độ tức thời của tín hiệu analog một lần trong khoảng thời gian cố định (chẳng hạn như 31,25μs, tương ứng với tốc độ lấy mẫu 32kHz);

Định lượng: Chuyển đổi biên độ tức thời (giá trị liên tục) thu được từ việc lấy mẫu thành số nhị phân có thể nhận dạng được của chip (giá trị rời rạc), ví dụ: tín hiệu analog 0~2,5V tương ứng với 0~255 của nhị phân 8 bit và tín hiệu analog 1,25V sau khi định lượng là 128 (nhị phân 10.000.000);

Tối ưu hóa chống nhiễu: Các mô-đun sẽ thêm "bộ lọc thông thấp" trước khi chuyển đổi AD, lọc tín hiệu nhiễu tần số cao trong lưới điện (chẳng hạn như biến tần, sóng hài do đèn LED tạo ra), đảm bảo sự ổn định của tín hiệu lấy mẫu.

Các chỉ số chính: "bit" (ví dụ: 16, 24 bit) và "tỷ lệ lấy mẫu" của chuyển đổi AD ảnh hưởng trực tiếp đến độ chính xác đo lường - chữ số càng cao, sai số định lượng càng nhỏ; Tỷ lệ lấy mẫu càng cao, càng có thể giảm chi tiết dạng sóng của tín hiệu tương tự (đặc biệt là đối với tải phức tạp của sóng không sin, chẳng hạn như máy hàn điện, cọc sạc).

Bước 3: Kiểm tra và lưu trữ dữ liệu (đảm bảo dữ liệu đáng tin cậy)

Các thông số điện được tính toán (như công suất) và năng lượng tích lũy (như 123,45kWh) cần được "kiểm tra" và "lưu trữ" để tránh lỗi hoặc mất dữ liệu, đặc biệt là trong trường hợp "mất điện" (như mất điện lưới). Bước này được thực hiện bởi các đơn vị xử lý dữ liệu và lưu trữ của mô-đun, bao gồm:

Kiểm tra dữ liệu:

Kiểm tra logic: xác định xem kết quả tính toán có nằm trong phạm vi hợp lý hay không (chẳng hạn như điện áp có nằm trong phạm vi điện áp rộng dân dụng 85~265V hay không, liệu dòng điện có vượt quá phạm vi mô-đun hay không), nếu vượt quá phạm vi thì được đánh dấu là "dữ liệu bất thường" và kích hoạt báo lỗi (một số mô-đun hỗ trợ báo động mức pin);

Kiểm tra dự phòng: Một số mô-đun sử dụng "CRC Check" (kiểm tra dự phòng theo chu kỳ) để thêm mã kiểm tra vào dữ liệu tính toán, đảm bảo dữ liệu không bị giả mạo trong quá trình truyền hoặc lưu trữ tiếp theo.

Lưu trữ dữ liệu:

Bộ nhớ cache các thông số thời gian thực của mô-đun đo điện: các thông số thay đổi thời gian thực về điện áp, dòng điện, công suất, v.v., được lưu trữ trong "bộ nhớ ngẫu nhiên (RAM)" của chip để dễ dàng đọc nhanh;

Bảo dưỡng năng lượng điện tích lũy: Năng lượng điện tích lũy là dữ liệu đo lường cốt lõi (tính toán hóa đơn điện liên quan trực tiếp) và cần được lưu trữ trong bộ nhớ không biến động (EEPROM/Flash) - dữ liệu trong EEPROM/Flash không bị mất ngay cả khi mô-đun bị mất điện (thường có thể được lưu trữ trong hơn 10 năm). Để tránh sự suy giảm tuổi thọ bộ nhớ do ghi thường xuyên, mô-đun sử dụng chính sách "ghi theo thời gian" (chẳng hạn như cập nhật năng lượng tích lũy trong EEPROM mỗi phút) thay vì ghi theo thời gian thực.

Bước 4: Xuất dữ liệu (tương tác với các hệ thống bên ngoài)

Dữ liệu đo lường cuối cùng (ví dụ: điện áp 220V, dòng điện 5A, năng lượng 123,45kWh) cần được truyền đến các thiết bị bên ngoài (ví dụ: chip đơn, PLC, cổng IoT, màn hình hiển thị) để người dùng xem, thống kê hoặc giám sát từ xa, bước này được thực hiện bởi đơn vị đầu ra dữ liệu. Các phương pháp đầu ra phổ biến được chia thành "đầu ra có dây" và "đầu ra không dây", cụ thể như sau:

1. Đầu ra có dây (cách chính)

Đầu ra xung:

Phương pháp đầu ra truyền thống, đầu ra tín hiệu xung thông qua "cách ly quang học" - 1 xung tương ứng với giá trị năng lượng điện cố định (ví dụ: 1 xung=1Wh hoặc 1 xung=0,1kWh, được thiết lập bởi các thông số mô-đun). Thiết bị bên ngoài (ví dụ: bộ đếm, chip đơn) chỉ cần thống kê số xung, có thể tính toán tổng năng lượng điện (ví dụ: 1000 xung tương ứng với 1kWh), thích hợp cho đồng hồ điện truyền thống, kịch bản thống kê tiêu thụ năng lượng đơn giản.

Đầu ra giao diện kỹ thuật số:

Thích hợp cho các tình huống cần đọc nhiều thông số, truyền dữ liệu đầy đủ (điện áp, dòng điện, công suất, năng lượng điện, v.v.) thông qua giao diện kỹ thuật số tiêu chuẩn:

I2C/SPI: Giao diện đồng bộ tốc độ cao, thích hợp cho giao tiếp gần mô-đun và MCU (chẳng hạn như mô-đun được tích hợp bên trong ổ cắm thông minh), hiệu quả truyền dẫn cao và hệ thống dây điện đơn giản.

2. Đầu ra không dây (cảnh thông minh)

Một số "mô-đun đo lường thông minh" sẽ tích hợp mô-đun truyền thông không dây, truyền dữ liệu trực tiếp đến các nền tảng từ xa (chẳng hạn như đám mây, APP điện thoại di động), không cần kết nối dây, thích hợp cho việc đọc đồng hồ IoT, cảnh giám sát từ xa:

Mạng diện rộng tiêu thụ điện năng thấp (LPWAN): chẳng hạn như LoRa, NB-IoT, phạm vi phủ sóng xa (LoRa lên đến vài km), mức tiêu thụ điện năng thấp (một pin có thể hoạt động trong nhiều năm), phù hợp với các thiết bị ngoài trời (như biến tần quang điện, giám sát tiêu thụ năng lượng đường phố);

Không dây tầm ngắn: chẳng hạn như WiFi, Bluetooth, phù hợp với cảnh trong nhà (chẳng hạn như ổ cắm nhà thông minh, kết nối bộ định tuyến gia đình qua WiFi, APP điện thoại di động xem mức tiêu thụ điện năng trong thời gian thực).

Sản phẩm tương tự Khuyến nghị