Trong cuộc sống hàng ngày, chúng ta tiêu thụ năng lượng điện cho nhiều mục đích khác nhau như cung cấp năng lượng cho các thiết bị điện, tiện ích, thiết bị, máy móc, v.v. Vì vậy, việc đo lượng điện năng tiêu thụ để lập hóa đơn tiền điện thường được thực hiện bằng đồng hồ đo năng lượng là điều cần thiết. Nói chung, điện xoay chiều được đo bằng nhiều kỹ thuật khác nhau, ở đây trong bài viết này chúng ta hãy thảo luận về đồng hồ đo điện xoay chiều sử dụng Bộ vi điều khiển PIC .
Đo điện AC là gì?
Nguồn điện có thể là nguồn AC hoặc nguồn DC, đồng hồ đo năng lượng được sử dụng để đo công suất. Có nhiều loại máy đo năng lượng khác nhau, được phân loại là máy đo năng lượng kỹ thuật số, máy đo năng lượng điện tử, oát kế , đồng hồ đo năng lượng ba pha, đồng hồ đo năng lượng một pha, đồng hồ đo điện xoay chiều, v.v.
Nguồn AC được cho bằng tích của giá trị điện áp RMS trên tải, dòng RMS trên tải và hệ số công suất của tải. Điều này có thể được biểu diễn như thể hiện trong phương trình dưới đây.
Bây giờ, phép đo điện xoay chiều có thể được định nghĩa là phép đo điện áp, phép đo dòng điện và phép đo hệ số công suất. Vì vậy, để đo điện năng tiêu thụ bằng vi điều khiển PIC, điều cần thiết là đo điện áp sử dụng vi điều khiển PIC, đo dòng điện bằng vi điều khiển PIC, và đo hệ số công suất sử dụng vi điều khiển PIC.
Đo điện áp AC bằng Vi điều khiển PIC
Các bộ vi điều khiển thường được vận hành và sản xuất để hoạt động với định mức điện áp nhỏ hơn hoặc bằng 5V. Vì vậy, không thể đo trực tiếp điện áp xoay chiều lớn hơn 230V bằng cách đưa điện áp đầu vào cao cho vi điều khiển, điều này có thể gây ra hư hỏng tạm thời hoặc vĩnh viễn cho vi điều khiển.
Đo điện áp AC bằng Vi điều khiển PIC
Do đó, yêu cầu giảm điện áp xoay chiều cao khoảng 230V xuống 5V để đo điện áp bằng vi điều khiển. Phép đo điện áp AC sử dụng vi điều khiển PIC có thể được thực hiện bằng cách sử dụng bộ khuếch đại khác biệt hoặc máy biến thế. Bộ khuếch đại chênh lệch hoặc biến áp tiềm năng được sử dụng để giảm điện áp và sau đó bằng cách sử dụng bộ chỉnh lưu hoặc bộ chuyển đổi tương tự sang kỹ thuật số, số đọc điện áp được hiển thị trên màn hình LCD.
Đo dòng điện AC bằng Vi điều khiển PIC
Đo dòng điện AC bằng Vi điều khiển PIC
Bộ vi điều khiển PIC có thể được sử dụng để đo dòng điện xoay chiều với sự trợ giúp của bộ khuếch đại chênh lệch, điện trở shunt, và bộ chuyển đổi tương tự sang kỹ thuật số . Điện trở shunt được sử dụng như bộ chuyển đổi để chuyển đổi dòng điện thành điện áp vì bộ vi điều khiển trực tiếp không thể đọc dòng điện. Do đó, điện áp trên điện trở shunt có thể được đo bằng vi điều khiển PIC, một lần nữa được chuyển đổi thành dòng điện bằng cách sử dụng định luật Ohm. Do đó, dòng điện xoay chiều đo được sẽ hiển thị trên màn hình LCD.
Đo hệ số công suất bằng Vi điều khiển PIC
Cuộn cảm & tụ điện gây ra độ trễ & hệ số công suất dẫn, dòng điện trễ điện áp một góc và dòng điện dẫn điện áp một góc tương ứng. Do đó, hệ số công suất có thể được định nghĩa là cosin của góc giữa dòng điện và điện áp và được cho là
Để đo hệ số công suất bằng bộ vi điều khiển PIC, sự chênh lệch thời gian giữa điện áp và dòng điện được xác định bằng cách sử dụng tính năng phát hiện giao nhau 0 với sự trợ giúp của chân ngắt bên ngoài vi điều khiển. Ngắt được tạo ra bởi bất cứ khi nào phát hiện điểm giao cắt 0 của dạng sóng điện áp và bộ đếm thời gian bên trong của bộ vi điều khiển được sử dụng để đo thời gian. Tương tự, bất cứ khi nào ngắt dạng sóng hiện tại được tạo ra, thì bộ đếm thời gian ngừng đếm và do đó chênh lệch thời gian được tính.
Quá trình này lặp lại một số lần (giả sử từ 20 đến 30) và giá trị trung bình được lấy để có kết quả tốt hơn. Do đó, chênh lệch thời gian được sử dụng để xác định độ lệch pha giữa điện áp và dòng điện. Do đó, hệ số công suất có thể được tính toán bằng vi điều khiển PIC.
Bây giờ, bằng cách thay các giá trị của điện áp, dòng điện, hệ số công suất trong phương trình công suất trên, chúng ta có thể đo được nguồn điện xoay chiều. Máy đo dùng để đo hệ số công suất có thể được gọi là máy đo hệ số công suất.
Hệ thống đo lường năng lượng mặt trời được truyền qua RF sử dụng Vi điều khiển PIC
Hệ thống đo lường năng lượng mặt trời được truyền qua RF bằng vi điều khiển PIC
Mục tiêu chính của dự án này là đo năng lượng mặt trời sử dụng nhiều thu thập dữ liệu cảm biến. Dự án sử dụng một tấm pin mặt trời thay đổi hướng theo ánh sáng mặt trời. Các thông số của bảng điều khiển năng lượng mặt trời như cường độ ánh sáng, nhiệt độ, điện áp và dòng điện được giám sát và cũng được gửi đến PC bằng RF.
Hệ thống đo lường năng lượng mặt trời được truyền qua RF sử dụng Sơ đồ khối dự án vi điều khiển PIC
Sơ đồ khối dự án được thể hiện trong hình trên bao gồm các khối khác nhau, bao gồm cả bảng điều khiển năng lượng mặt trời, cảm biến nhiệt độ, cảm biến ánh sáng, cảm biến điện áp và cảm biến hiện tại được giao tiếp với bộ vi điều khiển PIC. Các cảm biến được sử dụng để đo nhiệt độ, ánh sáng, điện áp và dòng điện và được gửi đến PC bằng RF, dữ liệu tương tự được hiển thị trên màn hình LCD.
Hệ thống đo lường năng lượng mặt trời được truyền qua RF sử dụng Sơ đồ khối vi điều khiển PIC
Khối cung cấp điện, bộ thu phát RF, PC, max232, 555 giờ , và các khối còi được kết nối như thể hiện trong sơ đồ khối ở trên. Phép đo năng lượng mặt trời có thể đạt được bằng cách đo các yếu tố như nhiệt độ và cường độ ánh sáng ảnh hưởng đến việc tạo ra năng lượng.
Có nhiều loại máy đo khác nhau bao gồm máy đo hệ số công suất, máy đo năng lượng kỹ thuật số, máy đo năng lượng điện tử, máy đo điện ba pha, đọc đồng hồ năng lượng qua internet, đồng hồ đo năng lượng trả trước với giao diện GSM, đồng hồ đo năng lượng lập trình để khảo sát phụ tải điện.
Bạn có quan tâm đến thiết kế dự án điện tử sử dụng vi điều khiển PIC? Sau đó, đăng các truy vấn hoặc ý tưởng của bạn trong phần nhận xét bên dưới để được trợ giúp kỹ thuật về các giải pháp dự án.
