|
| |
|
Слаботочка Книги Общепринятый метод преодоления такого рода неприятностей заключается в использовании отдельных цепей заземления, идущих к источнику питания, для аналоговой и цифровой частей схемы. Кроме того, необходимо приложить все усилия для того, чтобы импеданс этих цепей был по возможности низким. При разработке печатной платы для ИС AD7755 были предусмотрены отдельные заземляющие поверхности для того, чтобы изолировать друг от друга цепи заземления, идущие к источнику питания. Использование заземляющих поверхностей также гарантирует, что будет обеспечен очень низкий импеданс заземления. Микросхема AD7755 и чувствительные к помехам сигнальные пути расположены в тихой части платы, которая изолирована от шумных компонентов устройства, таких как источник питания, мигающий светодиод и т.д. Так как в устройстве используется источник питания с гасящим конденсатором, значительный ток (приблизительно 32 мА при напряжении сети 220 В) будет возвращаться по заземлению в фазный провод (точку заземления устройства). Эта проблема проиллюстрирована на рис. 35. При размещении источника питания на цифровой части печатной платы обеспечивается удаленность пути этого обратного тока от ИС AD7755 и аналоговых входных сигналов. Этот ток имеет ту же частоту, что и измеряемые сигналы и может отрицательно повлиять на точность прибора (в результате влияния помех от источника питания на аналоговые входы), если не будут приняты должные меры при разводке печатной платы. Кроме того, частично схема делителя для канала V2 (канала напряжения) находится на цифровой части платы. Это помогает избежать возможного влияния на канал V1 за счет того, что обеспечивается насколько возможно малая амплитуда аналогового сигнала на аналоговой ( тихой ) части платы. Напоминаем, что при сопротивлении шунта 350 мкОм диапазон напряжения на входе канала V1 изменяется в пределах от 35 мкВ до 14 мВ (от 2%1Ь до 800%-lb). На рис. 35 показан предварительный эскиз размещения компонентов на печатной плате счетчика электроэнергии. ИЗОЛИРОВАННАЯ ОБЛАСТЬ ПЕЧАТНОЙ ПЛАТЫ С ОТДЕЛЬНОЙ ПОВЕРХНОСТЬЮ ЗЕМЛИ ВХОД ЗЕМЛИ СОЕДИНЕНЫ ПОСРЕДСТВОМ ФЕРРИТОВОЙ БУСИНЫ  ТОК ИСТОЧНИКА ПИТАНИЯ 32 мА ЭТО НАПРЯЖЕНИЕ ДЕЙСТВУЕТ КАК СИНФАЗНОЕ НА ВХОДЕ V1 Рис. 35. Эскиз компоновки печатной платы счетчика на ИС AD7755 Разделение поверхностей на печатной плате, как показано на рис. 35, также позволяет нам применить метод крепостного рва с целью повьюить устойчивость системы к электромагнитным помехам. Цифровая часть печатной платы - это место, куда подключаются линии фазы и нейтрали. Эта часть платы содержит схему подавления импульсных помех (варистор, ферритовый дроссель и т.д.) и схему источника питания. Поверхности земли соединены посредством ферритовой бусины, которая способствует изоляции аналоговой земли от вьюокочастотных помех (см. раздел Аспекты разработки, связанные с устойчивостью счетчика к электромагнитным помехам ). РЕЗУЛЬТАТЫ ПОВЕРКИ И ТЕСТИРОВАНИЯ СЧЕТЧИКА  Рис. 36. Погрешность измерения в % при 25°С, 220 В, коэффициент мощности PF = +0,5/-0,5, частота = 50 Гц
ток, A Puc. 37. Погрешность измерения в % при 70°С, 220 Д коэффициент мош,ности PF = +0,5/-0,5, частота = 50 Гц 0.5 0.4 0.3 0.2 0.1 -0.1 -0.2 -0.3 -0.4 -0.5
ток, А Рис. 38. Погрешность измерения в % при -25°С, 220 В, коэфс1)ициент мош,ности PF = +0,5/-0,5, частота = 50 Гц ТЕСТИРОВАНИЕ НА ЭЛЕКТРОМАГНИТНОЕ ИЗЛУЧЕНИЕ (ЕМС) N55022:1994 В конце данного руководства по применению. ТЕСТИРОВАНИЕ НА ЭЛЕКТРОМАГНИТНУЮ СОВМЕСТИМОСТЬ (ЕМС) EN 61000-4-2, EN 61000-4-3, EN 61000-4-4, ENV 50204 В конце данного руководства по применению. СТАНДАРТЫ ANSI С12.16 И IEC1039 Стандарт ANSI, в котором описываются треболвания к полупроводниковым электронным счетчикам - это ANSI С12.16-1991. Так как в данном руководстве по применению при разработке конструкции мы ссылались на стандарт IEC 1036, в этом разделе мы рассмотрим некоторые из ключевых спецификаций стандарта IEC1036 в соответствующих эквивалентах стандарта ANSI. Это поможет избежать возможной путаницы, вызванной тем, что в этих стандартах некоторые термины имеют различное значение. Класс - стандарт IEC1036 Класс прибора в стандарте IEC1036 зависит от точности этого прибора. Например, счетчик класса 1 обладает погрешностью не более 1%. Счетчик класса 0,5 будет иметь максимальное отклонение 0,5% и т.д. В стандарте ANSI С12.16 класс определяется максимальным током, с которым может работать счетчик при заданной точности. Здесь имеются следующие классы: 10, 20, 100, 200 и 320. Это соответствует максимальному току через счетчик 10, 20, 100, 200 и 320 А соответственно. Базовый ток (lb) стандарт IEC1036 Базовый ток (lb) - это величина тока, относительно которой нормируется рабочий диапазон счетчика. В стандарте IEC1036 определяется класс точности прибора в динамическом диапазоне 0,051Ь < I < Imax- Эта величина тока также используется при тестировании счетчика на максимально допустимые величины различных параметров, таких как диапазон рабочего напряжения или частоты сети. Наиболее близкий эквивалент в стандарте ANSI С12.16 - это тестовый ток. Значения тестового тока для счетчиков различного класса (с различным максимальным током) приведены ниже: Class 10 : 2.5 А Class 20 : 2.5 А Class 100 : 15 А Class 200 : 30 А Class 320 : 50 А Imax - стандарт IEC1036 Imax - ЭТО максимальный ток, при котором счетчик обеспечивает заданную точность. Эта величина соответствует классу счетчика в стандарте ANSI С12.16. Например, счетчике максимальным током Imax равным 20 А в стандарте IEC1036 соответствует счетчику класса 20 в стандарте ANSI С12.16. ПОРОГ ОТКЛЮЧЕНИЯ ПО ОТСУТСТВИЮ НАГРУЗКИ Микросхема AD7755 имеет встроенную схему отключения самохода счетчика. ИС AD7755 не будет выдавать импульсы на выходах CF, F1 и F2, если выходная частота снизилась до определенного уровня. Эта особенность гарантирует, что счетчик не будет регистрировать расход электроэнергии, когда нагрузка отсутствует. В стандарте IEC1036 (1996-09), в разделе 4.6.4 нормируется начальный ток, который не должен превышать более 0,4%1Ь при коэффициенте мощности PF = 1. В данной конструкции начальный ток составляет 7,8 мА или 0,16%1Ь. См. раздел Порог выключения по отсутствию нагрузки в документации на AD7755. Перечень компонентов Обозначение Параметры Комментарии R1, R2, R3, R4 R15, R16 R17, R23 R18 R19, R20 R21 R22 С1, С2, СЭ, С4 С5, С13 1 кОм, 1%, 1/8 Вт 300 кОм, 5%, 1/2 Вт, 200 В 150 кОм, 5%, 1/2 Вт, 200 В 75 кОм, 5%, 1/8 Вт, 200 В 39 кОм, 5%, 1/16 Вт, 50 В 18 кОм, 5%, 1/16 Вт, 50 В 9,1 кОм, 5%, 1/16 Вт, 50 В 5.1 кОм, 5%, 1/16 Вт, 50 В 2.2 кОм, 5%, 1/16 Вт, 50 В 1,2 кОм, 5%, 1/16 Вт, 50 В 560 Ом, 5%, 1/16 Вт, 50 В 330 кОм, 5%, 1/2 Вт, 200 В 1 кОм, 5%, 1/8 Вт, 200 В 820 Ом, 5%, 1/8 Вт, 200 В 20 Ом, 5%, 1/8 Вт, 200 В 470 Ом, 5%, 1 Вт 10 Ом, 5%, 1/8 Вт, 200 В 33 нФ, Многослойный керамический, 10% 50 В, X7R 10 pF, 6,3 В SMD 1206 Резистор для поверхностного монтажа, Panasonic ERJ-8EH01001 Digi-Key No. P 1KFCT-ND SMD 2010 Резистор для поверхностного монтажа, Panasonic, ERJ-12ZY304 Digi-Key No. P300KWCT-ND SMD 1210 Резистор для поверхностного монтажа, Panasonic, ERJ-14YJ154 Digi-Key No. P 150KVCT-ND SMD 1206 Резистор для поверхностного монтажа, Panasonic, ERJ-8GEYJ753 Digi-Key No. P 75K ECT-ND SMD 0402 Резистор для поверхностного монтажа, Panasonic, ERJ-2GEJ393 Digi-Key No. P 39K JCT-ND SMD 0402 Резистор для поверхностного монтажа, Panasonic, ERJ-2GEJ183 Digi-Key No. P 18K JCT-N SMD 0402 Резистор для поверхностного монтажа, Panasonic, ERJ-2GEJ912 Digi-Key No. P 9.IK JCT-ND SMD 0402 Резистор для поверхностного монтажа, Panasonic, ERJ-2GEJ512 Digi-Key No. P 5.IK JCT-ND SMD 0402 Резистор для поверхностного монтажа, Panasonic, ERJ-2GEJ222 Digi-Key No. P2.2K JCT-ND SMD 0402 Резистор для поверхностного монтажа, Panasonic, ERJ-2GEJ122 Digi-Key No. P 1.2K JCT-ND SMD 0402 Резистор для поверхностного монтажа, Panasonic, ERJ-2GEJ561 Digi-Key No. P 560 JCT-ND SMD 2010 Резистор для поверхностного монтажа, Panasonic, ERJ-12ZY334 Digi-Key No. P330KWCT-ND SMD 1206 Резистор для поверхностного монтажа, Panasonic, ERJ-8GEYJ102 Digi-Key No. P IK ECT-ND SMD 1206 Резистор для поверхностного монтажа, Panasonic, ERJ-8GEYJ821 Digi-Key No. P 820 ECT-ND Резистор для поверхностного монтажа, Panasonic, ERJ-8GEYJ200 Digi-Key No. P 20 ECT-ND Резистор, Panasonic, Digi-Key No. P470W-1BK-ND SMD 1206 Резистор для поверхностного монтажа, Panasonic, ERJ-8GEYJ100 Digi-Key No. P 10 ECT-ND SMD 0805 Конденсатор для поверхностного монтажа, Panasonic, ECJ-2VB1H333K Digi-Key No. PCC 1834CT-ND EIA size A Конденсатор для поверхностного монтажа, Panasonic, ECS-TOJY106R Digi-Key No. PCS 1106CT-ND- 3.2 mm x 1.6 mm 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 [23] 24 25 26 27 28 |