Thiết kế chế tạo công tơ điện tử ba pha nhiều biểu giá, truy cập chỉ số từ xa với ứng dụng chip đo lường và lập trình IC

BỘ CÔNG THƯƠNG
TỔNG CÔNG TY CỔ PHẦN ĐIỆN TỬ VÀ TIN HỌC VIỆT NAM








BÁO CÁO TOÀN VĂN ĐỀ TÀI KHOA HỌC CÔNG NGHỆ:

THIẾT KẾ CHẾ TẠO CÔNG TƠ ĐIỆN TỬ BA PHA
NHIỀU BIỂU GIÁ, TRUY CẬP CHỈ SỐ TỪ XA VỚI
ỨNG DỤNG CHÍP ĐO LƯỜNG VÀ LẬP TRÌNH IC






Chủ nhiệm đề tài : KS.Lưu Hoàng Long
Cơ quan chủ trì đề tài : Tổng CT CP Điện tử
và Tin học Việt Nam





7631

29/01/2010


Hµ Néi, 2010

BỘ CÔNG THƯƠNG
TỔNG CÔNG TY CỔ PHẦN ĐIỆN TỬ VÀ TIN HỌC VIỆT NAM








BÁO CÁO TOÀN VĂN ĐỀ TÀI KHOA HỌC CÔNG NGHỆ:

THIẾT KẾ CHẾ TẠO CÔNG TƠ ĐIỆN TỬ BA PHA
NHIỀU BIỂU GIÁ, TRUY CẬP CHỈ SỐ TỪ XA VỚI
ỨNG DỤNG CHÍP ĐO LƯỜNG VÀ LẬP TRÌNH IC




Hà nội, ngày tháng 01 năm 2010 Hà Nội, ngày tháng 01 năm 2010
Cơ quan chủ trì Chủ nhiệm đề tài
TỔNG CÔNG TY CP ĐIỆN TỬ
VÀ TIN HỌC VN

Lưu Hoàng Long

Vietnam Electronics & Informatics Joint Stock Corporation Pages: 1 of 77
DANH SÁCH NHỮNG NGƯỜI THỰC HIỆN
STT
Họ và tên
Học vị, học hàm,
chuyên môn
Cơ quan
1
Lưu Hoàng Long
Kỹ sư
Tổng công ty cổ phần Điện tử
và Tin học Việt Nam
2
Nguyễn Việt Hùng
Tiến sỹ
Tổng công ty cổ phần Điện tử
và Tin học Việt Nam
3
Phan Thị Trác Vân

Kỹ sư
Tổng công ty cổ phần Điện tử
và Tin học Việt Nam
4
Nguyễn Quốc Phong
Kỹ sư
Tổng công ty cổ phần Điện tử
và Tin học Việt Nam
5
Đỗ Thế Việt
Kỹ sư
Tổng công ty cổ phần Điện tử
và Tin học Việt Nam
6
Phạm Thanh Tùng
Kỹ sư
Tổng công ty cổ phần Điện tử
và Tin học Việt Nam
7
Nguyễn Văn Hiệp
Kỹ sư
Tổng công ty cổ phần Điện tử
và Tin học Việt Nam
8
Lê Mậu Duân
Kỹ sư
Tổng công ty cổ phần Điện tử
và Tin học Việt Nam
9
Nguyễn Quang Mạnh

Kỹ sư
Tổng công ty cổ phần Điện tử
và Tin học Việt Nam
Vietnam Electronics & Informatics Joint Stock Corporation Pages: 2 of 77
MỤC LỤC
Mở đầu 6
CHƯƠNG I. CHỈ TIÊU KỸ THUẬT CỦA THIẾT BỊ 10
I. 1. Chủng loại công tơ 10
I. 2. Tiêu chuẩn chế tạo 10
I. 3. Các đặc tính kỹ thuật chính 10
I.3. 1. Vỏ công tơ và kết cấu công tơ 10
I.3. 2. Màn hình hiển thị 11
I.3. 3. Nhãn công tơ 11
I.3. 4. Sơ đồ đấu nối và ký hiệu các đầu đấu dây 12
I.3. 5. Cấp nguồn cho công tơ 12
I.3. 6. Nguồn dự phòng 12
I.3. 7. Đặc tính kỹ thuật 12
I.3. 8. Tính năng kỹ thuật 14
I.3. 9. Khả năng lưu trữ số liệu 15
I.3.10. Đọc thông số, hiển thị công tơ và đèn LED thử nghiệm 16
I.3.11. Phần mềm cài đặt công tơ 17
I.3.12. Giao diện ghép nối truyền thông số liệu với công tơ 17
CHƯƠNG II. THIẾT KẾ MẠCH ĐIỆN TỬ 19
CHƯƠNG III. THIẾT KẾ PHẦN MỀM 23
III. 1. Giới thiệu chung 23
III.1. 1. Chức năng cơ bản của công tơ điện tử VEIC 23
III.1. 2. Tóm tắt các ngoại vi trên phần cứng công tơ 23
III.1. 3. Tổ chức chương trình 23
III.1. 4. Tổ chức phát triển chương trình 25
III. 2. Tổng quan cấu trúc xử lý của hệ điều hành 26

III.2. 1. Nguyên tắc thiết kế 26
III.2. 2. Cấu trúc các Module 27
III. 3. Mô tả cấu trúc xử lý các Driver 27
III. 4. Mô tả cấu trúc xử lý Application 28
III.4. 1. Khởi động hệ thống 29
III.4. 2. Tiến trình tổng hợp số liệu 31
III.4. 3. Tiến trình hiển thị 32
Vietnam Electronics & Informatics Joint Stock Corporation Pages: 3 of 77
III.4. 4. Tiến trình truyền thông 32
III.4. 5. Tiến trình giám sát hệ thống 33
III. 5. Tập cơ sở dữ liệu trong công tơ 33
III.5. 1. Cấu trúc chi tiết của bộ tham số (Parameter) 34
III.5. 2. Cấu trúc chi tiết của các số liệu (Data) 43
III.5. 3. Cấu trúc chi tiết của các lệnh (Instruction) 47
III.5. 4. Các đáp ứng của công tơ khi thay đổi các tham số 48
III. 6. Giao thức truyền thông 50
III.6. 1. Kiến trúc chung của hệ truyền thông 50
III.6. 2. Cấu trúc một gói tin (packet) của giao thức 50
III.6. 3. Lưu đồ truyền dữ liệu từ PC xuống PM 51
III.6. 4. Lưu đồ nhận dữ liệu từ PM lên PC 51
III.6. 5. Ý nghĩa và cấu trúc của một Datagram 52
III.6. 6. Các loại command của một packet 54
III. 7. Các qui ước viết Code trong quá trình phát triển 55
III.7. 1. Cấu trúc thư mục 55
III.7. 2. Tổ chức hệ thống File trong chương trình 56
CHƯƠNG IV. VỎ THIẾT BỊ 58
CHƯƠNG V. QUY TRÌNH SẢN XUẤT 64
V. 1. Mục đích 64
V. 2. Phạm vi áp dụng 64
V. 3. Tài liệu tham khảo 64

V. 4. Định nghĩa 64
V. 5. Nội dung 64
V.5. 1. Lập kế hoạch sản xuất và điều hành 66
V.5. 2. Danh mục vật tư và linh kiện 66
V.5. 3. Mua vật tư và linh kiện, kiểm tra và nhập kho 67
V.5. 4. Nhận vật tư linh kiện để sản xuất 68
V.5. 5. Chuẩn bị vỏ 68
V.5. 6. Hàn linh kiện dán 69
V.5. 7. Hàn mạch 69
V.5. 8. Kiểm tra mạch 70
V.5. 9. Chạy thử, hiệu chỉnh mạch 71
Vietnam Electronics & Informatics Joint Stock Corporation Pages: 4 of 77
V.5. 10. Lắp mạch vào vỏ 71
V.5. 11. Cài đặt công tơ 72
V.5. 12. Chạy thử 72
V.5. 13. Kẹp chì, đóng gói 72
V.5. 14. Nhận, chạy thử kiểm tra, giao hàng 72
V.5. 15. Hướng dẫn đối với cán bộ phụ trách sản xuất 72
V.5. 16. Lắp đặt và bảo hành 73
V.5. 17. Tổng kết nâng cao chất lượng 73
V.5. 18. Quản lý thiết bị 73
V.5. 19. Tài liệu sản xuất 73
V.5. 20. Kiểm soát quá trình sản xuất 74
V.5. 21. Kiểm soát các thiết bị sản xuất 74
CHƯƠNG VI. KẾT LUẬN 75
Tài liệu tham khảo 76
Phụ lục 77
Vietnam Electronics & Informatics Joint Stock Corporation Pages: 5 of 77
GIẢI THÍCH THUẬT NGỮ VÀ TỪ VIẾT TẮT
 DSP : Digital Signal Processing, xử lý tín hiếu số

 EMI/EMC : Electromagnetic Interference/Electromagnetic Compatibility, tương
thích trường điện từ
 PCB : Printer Circuit Board, bảng mạch in
 PC : Personal Computer, Máy tính cá nhân
 PM : Power Meter, Công tơ
 HHU : Hand Held Unit, thiết bị đọc số liệu cầm tay
 PSTN : Mạng điện thoại công cộng
 LCD : Liquid Crystal Display, màn hiển thị tinh thể lỏng
 Consumer : Chế độ hiển thị dành cho khách hàng sử dụng (bên mua điện)
 Utility : Chế độ hiển thị dành cho nhà cung cấp điện năng (bên bán điện)
 Default : Chế độ hiển thị mặc định, tự động hiển thị quay vòng các thông số
 MaxDemand : Bộ thanh ghi Nhu cầu công suất cực đại
 Auto reset : Reset tự động. Khi nguồn cấp cho công tơ sụt dưới ngưỡng hoạt động,
thì công tơ sẽ tự động lưu số liệu hiện tại và khởi động lại hệ thống
 Point to Point : Cấu hình truyền thông điểm – điểm, một thiết bị ngoài chỉ có thể kết
nối với một Công tơ
 Multi – drop : Cấu hình truyền thông đa điểm. một thiết bị ngoài có thể truyền thông
với nhiều công tơ
 Packet : Một đơn vị gói tin đầy đủ trong đường truyền thông
 Datagram : Một đơn vị dữ liệu trong một gói tin truyền thông
Vietnam Electronics & Informatics Joint Stock Corporation Pages: 6 of 77
MỞ ĐẦU
Công tơ điện xoay chiều kiểu điện tử hay công tơ điện tử là thiết bị đo đếm điện
năng thực hiện tích phân công suất theo thời gian, lưu và hiển thị giá trị điện năng đo
đếm được . Hiện nay công tơ điện tử ba pha đã được sử dụng rất rộng rãi tại các nhà
máy điện, các đơn vị quản lý phân phối điện và các đơn vị tiêu thụ điện năng. Tổng cục
Tiêu chuẩn Đo lường Chất lượng đã công bố tiêu chuẩn chế tạo cùng các qui chuẩn kỹ
thuật Quốc gia, đặc biệt gần đây Bộ Công Thương cũng đã có thông tư số 27/2009/TT-
BCT qui định Đo đếm điện năng trong thị trường phát điện cạnh tranh .
Công tơ điện tử ba pha đang sử dụng chủ yếu được nhập khẩu từ nước ngoài . Hiện

tại và tương lai nghành Điện có nhu cầu rất lớn về công tơ điện tử ba pha để lắp mới
cho các hộ tiêu thụ và thay thế thiết bị cũ, đề tài thiết kế chế tạo công tơ điện tử là một
nhiệm vụ khoa học công nghệ rất thiết thực nhằm tạo ra sản phẩm công nghệ cao đáp
ứng mục tiêu khoa học công nghệ và mục tiêu kinh tế xã hội .
Tình hình nghiên cứu ở nước ngoài:
Công tơ điện tử đã được nhiều nước nghiên cứu, sản xuất, ứng dụng rộng rãi trong
dân dụng và công nghiệp, hiện nay ngành Điện chủ yếu sử dụng công tơ điện tử ba pha
được nghiên cứu chế tạo ở nước ngoài ( như công tơ của các hãng ABB/Elster,
Landis+Gyr, Siemens ) .
Các nước công nghiệp phát triển đã thiết kế chế tạo công tơ điện tử với công nghệ
tiên tiến, tuy nhiên các chủng loại thiết bị cũng biến đổi rất nhanh theo sự phát triển của
công nghệ thông tin, công nghệ điện tử và công nghệ vi hệ thống ; Thiết kế nhanh bị
lạc hậu .
Tình hình nghiên cứu và ứng dụng ở trong nước:
Việc nghiên cứu ứng dụng công tơ điện tử đã được đặt ra ngay từ năm 1995 (khi
mới thành lập Tcty Điện lực Việt Nam). Năm 1997, sau khi thử nghiệm thành công và
xây dựng Quy trình kiểm định công tơ điện tử tạm thời, trên 2000 công tơ điện tử đầu
tiên được mua, đăng ký mẫu và triển khai tại các đơn vị của EVN. Đến nay, tại tất cả
các vị trí đo đếm ranh giới giao nhận điện năng giữa các đơn vị Nhà máy điện, Cty
Truyền tải điện, Cty Điện lực của EVN và trên 72.000 khách hàng thuộc đối tượng áp
dụng 3 giá đã được lắp đặt công tơ điện tử. Các công tơ này chủ yếu nhập khẩu từ các
hãng sản xuất công tơ lớn trên thế giới như Elster, Schlumberger, ADMI, Landi & Gyr.
Mấy năm gần đây trong nước đã có một số đơn vị tiến hành nghiên cứu thiết kế và
sản xuất công tơ điện tử 3 pha nhiều biểu giá như : Liên hiệp Khoa học Kỹ thuật Công
Vietnam Electronics & Informatics Joint Stock Corporation Pages: 7 of 77
trình SEEN, Công ty EMIC, trường đại học Điện lực . Tuy nhiên chưa có đơn vị nào
đăng ký loại công tơ điện tử cấp chính xác 0.2 . Một số công tơ điện tử 3 pha trong
nước sản xuất đã được lắp đặt sử dụng trên lưới điện nhưng hiện nay đa số đã được
tháo dỡ do chưa đảm bảo yêu cầu kỹ thuật, tuy vậy một số doanh nghiệp vẫn đang sử
dụng để đo đếm và thu thập số liệu nội bộ .

Mục tiêu của đề tài:
Thiết kế chế tạo công tơ điện tử ba pha ứng dụng cho các hộ tiêu thụ, các nhà máy
xí nghiệp, các đơn vị quản lý và kinh doanh điện, các nhà máy điện .
Tiếp cận, áp dụng và làm chủ kỹ thuật công nghệ mới hiện đại trong việc chế tạo
công tơ điện tử có khả năng kết nối từ xa với các hệ thống quản lý, thu thập số liệu điện
; Phát triển ứng dụng chíp đo lường và lập trình IC .
Nội dung nghiên cứu
- Nghiên cứu đánh giá chất lượng đường dây, chất lượng lưới điện
- Nghiên cứu đánh giá tình hình sử dụng thiết bị, các mặt tích cực, các mặt hạn chế,
các lỗi thường gặp .
- Nghiên cứu đánh giá nhu cầu sử dụng trong nước và ngoài nước
- Nghiên cứu công nghệ vi hệ thống, xử lý số liệu, trao đổi thông tin
- Nghiên cứu công nghệ đo lường/điều khiển tín hiệu Analog/Digital
- Nghiên cứu các tiêu chuẩn về thiết bị, các qui định về kiểm chuẩn sai số .
- Nghiên cứu lập trình giao thức truyền thông giữa thiết bị và hệ thống quản lý thu
thập dữ liệu .
- Nghiên cứu thiết kế chế tạo thiết bị, bao gồm các phần đo thông số điện áp, dòng
điện, tần số, công suất, góc pha, năng lượng .
- Nghiên cứu và thiết lập hồ sơ qui trình công nghệ .
- Khảo nghiệm đánh giá chất lượng sản phẩm được chế tạo
Mục tiêu kinh tế - xã hội
- Tạo ra sản phẩm hàng hoá đáp ứng nhu cầu tiêu thụ trong nước và ngoài nước.
- Góp phần tăng tỉ lệ nội địa hoá các sản phẩm công nghệ cao được chế tạo trong nước,
tiết kiệm ngân sách ngoại tệ.
Vietnam Electronics & Informatics Joint Stock Corporation Pages: 8 of 77
- Nâng cao uy tín về lĩnh vực thiết kế chế tạo thiết bị điện tử công nghệ cao ở Việt
Nam.
- Tạo việc làm, góp phần ổn định và phát triển xã hội.
Mục tiêu khoa học công nghệ
- Tạo ra được sản phẩm điện tử công nghệ cao sản xuất trong nước có thể cạnh tranh

với các sản phẩm nhập ngoại;
- Góp phần thúc đẩy quá trình nghiên cứu, ứng dụng kỹ thuật công nghệ đo lường điều
khiển điện tử hiện đại cho các cán bộ, kỹ sư, chuyên gia KH&CN Việt Nam;
- Tạo được tiếng nói riêng, uy tín đối với các nước trong khu vực về khả năng tự
nghiên cứu thiết kế chế tạo các sản phẩm điện tử công nghệ cao;
- Nâng cao trình độ cán bộ, kỹ sư trong việc tiếp cận, sử dụng các công nghệ hiện đại;
- Góp phần thúc đẩy quá trình công nghiệp hoá, hiện đại hoá của nước nhà .
Đánh giá ảnh hưởng của lưới điện lên công tơ:
Công tơ thường được lắp đặt tại trạm biến áp, gần biến áp. Điện áp cấp cho công tơ loại
3x220VAC thường được lấy ngay sau biến áp, trước cầu dao cấp cho tải . Trước khi
thao tác cấp điện cho biến áp thì cầu giao tải đã được ngắt ra. Khi cấp điện cho biến áp,
phía thứ cấp của biến áp chưa có phụ tải, xung cao áp sẽ đặt lên công tơ càng lớn nếu
nếu biến áp cũ khô dầu và tiếp địa kém . Như vậy công tơ cần được chế tạo đảm bảo
chịu được xung cao áp cũng như sét lan truyền .
Đánh giá tình các lỗi thường gặp trong quá trình sử dụng công tơ hiện nay :
Công tơ điện tử ba pha nhập khẩu và công tơ được sản xuất trong nước có gặp những
lỗi sau :
- Thời gian thực sai quá mức cho phép : Theo qui định thời gian trong công tơ chỉ được
lệch tối đa 0,5giây/ngày trong điều kiện chuẩn và lệch không quá 1giây/ngày trong điều
kiện lắp đặt thực tế chịu ảnh hưởng của môi trường . Những công tơ bị sai lệch quá giá
trị cho phép sẽ bị trả lại đơn vị sản xuất .
Khắc phục : Sử dụng chip thời gian thực đã tích hợp sẵn thạch anh dao động, có bù
nhiệt độ, đảm bảo sai lệch không quá 0,5 giây/ngày .
Vietnam Electronics & Informatics Joint Stock Corporation Pages: 9 of 77
- Sai số về tích luỹ năng lượng : Công tơ khi lắp đặt thực tế chịu ảnh hưởng bởi nhiễu
điện từ trường, của biến áp, xung cao áp, môi trường hoạt động, làm ảnh hưởng và làm
sai lệch kết quả đo cũng như giá trị tích luỹ .
Khắc phục : Sử dụng linh kiện không bị ảnh hưởng nhiều bởi các điều kiện bên ngoài,
thiết kế lọc nhiễu, chống xung cao áp, chống nhiễu điện từ trường, thiết kế mạch PCB
tương thích EMI/EMC kết hợp với phần mềm xử lý đảm bảo an toàn dữ liệu .

- Hỏng do sét lan truyền : Nguyên nhân do sét lan truyền và thiết bị chống sét đường
dây đã bị kém dần theo thời gian .
Khắc phục : Tăng cường các bộ phận chống sét, chống xung cao áp .
- Hỏng khi thao tác đóng ngắt cầu dao phía cao áp : Quá trình thao tác bằng tay để đóng
điện cao áp cấp điện cho biến áp và qua đó cấp điện cho công tơ đã tạo ra các xung cao
áp làm hỏng phần nguồn công tơ . Công to nhập khẩu về cũng bị lỗi này nhưng tỉ lệ ít
hơn so với công tơ trong nước sản xuất .
Khắc phục : Tăng cường chống nhiễu điện từ trường, chống xung cao áp, đảm bảo
khoảng cách đủ lớn giữa các đường mạch có điện áp cao, dùng linh kiện phần nguồn có
khả năng chịu xung cao áp .
Phương pháp nghiên cứu triển khai:
Công tơ điện tử ba pha sẽ được thiết kế chế tạo trên cơ sở nghiên cứu phân tích lựa
chọn các linh kiện điện tử và giải pháp tối ưu của các hãng có uy tín; Tuân theo các tiêu
chuẩn của quốc tế và của Việt Nam; Phân tích tình hình cung cấp và sử dụng thiết bị để
đưa ra giải pháp hiệu quả phù hợp nhất đáp ứng các yêu cầu đặt ra .
Đề tài đã tiến hành tốt các phương hướng trên và đã
hoàn thành thiết kế chế tạo mẫu công tơ ba pha MaxxMeter .
Để tiếp tục phát huy kết quả của đề tài , cơ quan chủ trì
sẽ tiếp tục tiến hành các thủ tục xin phê duyệt mẫu và sẽ
bắt đầu cung cấp cho nghành Điện .
Vietnam Electronics & Informatics Joint Stock Corporation Pages: 10 of 77
CHƯƠNG I: CHỈ TIÊU KỸ THUẬT CỦA THIẾT BỊ
I.1 CHỦNG LOẠI CÔNG TƠ:
Là loại công tơ điện tử có thể lập trình được, nhiều biểu giá, đo đếm điện năng tác
dụng và phản kháng theo 2 chiều nhận phát, có chức năng đo công suất cực đại, ghi
biểu đồ phụ tải, có khả năng ghép nối, đọc số liệu từ xa qua modem và đường dây điện
thoại, có khả năng bảo vệ bằng mật khẩu
I.2 TIÊU CHUẨN CHẾ TẠO:
Công tơ được chế tạo đáp ứng theo các tiêu chuẩn sau ( hoặc tiêu chuẩn tương
đương ) :

- IEC 62053 – 22 : Tiêu chuẩn cho các công tơ đo điện năng tác dụng theo kiểu
tĩnh, (CL : 0,2 ; 0,5)
- IEC 62053 – 23 : Tiêu chuẩn cho các công tơ đo điện năng phản kháng theo
kiểu tĩnh (CL : 2,0)
I.3 CÁC ĐẶC TÍNH KỸ THUẬT CHÍNH:
I.3.1 VỎ CÔNG TƠ VÀ KẾT CẤU CÔNG TƠ :
a./ Chịu được va đập, không cháy, thoả mãn tiêu chuẩn IEC 62053-22, đạt cách
điện cấp II, có vít để kẹp chì niêm phong vỏ công tơ, nắp đậy nhãn công tơ, phím ấn và
nắp hộp đấu dây. Vỏ công công tơ có kết cấu đảm bảo sau khi niêm phong kẹp chì sẽ
không thể tiếp cận với các đầu cực đấu dây mà không phá bỏ niêm phong
b./ Nắp hộp đấu dây : Che kín hộp đấu dây, đầu đấu dây, cổng truyền thông. Sử
dụng vật liệu chịu nhiệt, có vít để bắt kẹp chì niêm phong nắp đấu dây công tơ
c./ Mức bảo vệ IP53
d./ Các phần tử đo và bảng mạch linh kiện được đặt trên thân đế công tơ
e./ Bảng mạch được thiết kế chịu được va đập, không bị gãy hoặc biến dạng
f./ Màn hiển thị : Sử dụng màn hiển thị LCD, có các linh kiện bán dẫn, giắc
chuyển mạch được lắp trên bảng mạch. Công tơ đã được nhiệt đới hoá, có khả năng
làm việc lâu dài trong điều kiện nóng ẩm
g./ Công tơ được chế tạo đảm bảo không thể hiện bất cứ nguy hiểm gì trong điều
kiện làm việc bình thường, đặc biệt đảm bảo:
- Sự an toàn của người vận hành, chống bị điện giật
Vietnam Electronics & Informatics Joint Stock Corporation Pages: 11 of 77
- Sự an toàn của người vận hành, chống tăng nhiệt độ quá mức
- Sự an to àn chống lan truyền lửa
- Bảo vệ chống xâm nhập của các vật thể rắn, bụi, nước
I.3.2 MÀN HÌNH HIỂN THỊ :
Công tơ sử dụng màn hiển thị tinh thể lỏng, có khả năng hiển thị các thành phần
chính sau :
a./ Hiển thị các thông số đo
b./ Hiển thị mã các đại lượng đo

c./ Hiển thị các thông tin quản lý vận hành
d./ Hiển thị đơn vị của đại lượng đo với hệ số nhân màn hình
e./ Các bộ thanh ghi đang được kích hoạt ( ví dụ như bộ ghi biểu giá, bộ ghi công
suất cực đại … ) được thể hiển bằng các ký hiệu tương ứng
f./ Các thông tin hiển thị quản lý vận hành và mã nhận dạng đại lượng đo có thể
được định nghĩa lại bằng tiếng Anh hoặc tiếng Việt không dấu
g./ Hiển thị ít nhất 8 chữ số với đơn vị đo và số chữ số sau dấu phẩy thập phân có
thể lập trình theo tuỳ chọn của người sử dụng
I.3.3 NHÃN CÔNG TƠ :
Nhãn của công tơ bao gồm các nội dung sau
a./ Tên nhà chế tạo, nơi sản xuất
b./ Kiểu công tơ
c./ Ghi rõ sơ đồ làm việc của công tơ (VD : mạch 3 pha, 4 dây hoặc 3 pha, 3 dây)
d./ Số chế tạo, năm sản xuất
e./ Giá trị điện áp danh định (thứ cấp)
f./ Giá trị dòng điện danh định (thứ cấp) / giá trị dòng cực đại
g./ Tần số danh định
h./ Hằng số công tơ dạng Wh(Varh)/imp hoặc ipm/Wh(Varh)
i./ Cấp chính xác tương ứng với chức năng đo điện năng tác dụng và điện năng
phản kháng
j./ Tiêu chuẩn chế tạo công tơ
Vietnam Electronics & Informatics Joint Stock Corporation Pages: 12 of 77
Các thông số trên được in trên một tấm nhãn đặt bên trong công tơ. Các thông số
này không thể xoá được, dễ trông thấy và dễ đọc từ ngoài công tơ
I.3.4 SƠ ĐỒ ĐẤU NỐI VÀ KÝ HIỆU CÁC ĐẦU ĐẤU DÂY :
Sơ đồ đấu dây được ghi kèm theo công tơ và không thể xoá được. Các đầu đấu
dây của công tơ được đánh dấu và được ký hiệu tương ứng trên sơ đồ
I.3.5 CẤP NGUỒN CHO CÔNG TƠ :
a./ Công tơ sử dụng nguồn cấp từ điện áp đo ( nguồn xoay chiều 3 pha 4 dây
hoặc 3 pha 3 dây, tuỳ theo từng loại công tơ). Công tơ cũng không cho phép đấu vào

nguồn ngoài
b./ Đối với loại công tơ 3 pha 4 dây 3 phần tử, vẫn hoạt động bình thường kể cả
khi mất điện áp ở một pha bất kỳ hoặc trung tính
c./ Đối với công tơ 3 pha 3 dây 2 phần tử, vẫn hoạt động tốt kể cả khi một pha
bất kỳ không có điện
d./ Công tơ có khả năng lưu lại số lần mất điện, thời điểm mất điện của 3 lần gần
nhất và khoảng thời gian mất điện tích luỹ của toàn bộ công tơ cũng như của từng pha
riêng rẽ
e./ Trong tất cả các trường hợp trên, công tơ đều không sử dụng nguồn pin vào
làm việc
I.3.6 NGUỒN DỰ PHÒNG :
a./ Pin : Sử dụng pin một chiều loại Lithium, tuổi thọ 10 năm
b./ Tổng thời gian cấp điện khi đưa vào làm việc (khi mất nguồn xoay chiều) là
10 năm
c./ Khi bị mất điện, nguồn dự phòng sẽ cấp điện duy trì cho mạch đồng bộ và bộ
nhớ RAM, khi đó các số liệu hoá đơn đã được đưa vào bộ nhớ EEPROM và đồng hồ
thời gian thực để công tơ tiếp tục hoạt động
d./ Thời gian pin được sử dụng được ghi lại trong bộ nhớ, và công tơ sẽ có tín
hiệu cảnh báo khi pin sắp hết khả năng làm việc
I.3.7 ĐẶC TÍNH KỸ THUẬT :
Công tơ có các đặc tính kỹ thuật chính như sau :
a./ Cấp chính xác : Cấp 0,2 với điện năng tác dụng (theo tiêu chuẩn IEC 62053-
22), và cấp 2,0 với điện năng phản kháng (theo tiêu chuẩn IEC 62053 – 23)
Vietnam Electronics & Informatics Joint Stock Corporation Pages: 13 of 77
b./ Sơ đồ đo : Phù hợp với hệ thống nhất thứ mà công tơ được lắp đặt
c./ Điện áp làm việc danh định :
- Đúng theo giá trị điện áp danh định phía thứ cấp của máy biến điện áp đo
lường mà công tơ được đấu nối (đối với loại công tơ làm việc qua VT)
- Đúng theo giá trị điện áp định mức của mạch điện mà công tơ được đấu
nối (đối với công tơ điện áp nối trực tiếp)

- Dải điện áp làm việc : từ 80 – 115% U danh định
d./ Dòng điện danh định
- Đúng theo giá trị dòng điện danh định phía thứ cấp của máy biến dòng
đo lường mà công tơ đó được đấu nối
- Dòng điện cực đại : 120% I danh định
e./ Công suất tiêu thụ :
- Từng mạch điện áp : tối đa 10VA
- Từng mạch dòng điện : tối đa 1VA
f./ Tần số 50Hz , sai số trên dưới 5%
g./ Sai số đồng hồ thời gian thực : Nhỏ hơn 0,5s / ngày trong toàn bộ dải nhiệt độ
làm việc của công tơ
h./ Khả năng tương thích điện từ
- Công tơ đảm bảo hoạt động ổn định, tin cậy và đạt cấp chính xác trong
môi trường điện từ trường
i./ Khả năng chịu thử nghiệm các đặc tính cách điện và giải pháp chống sét
- Chịu được điện áp cao xoay chiều 4KV trong 1 phút
- Điện áp thử nghiệm xung : 12 KV (1,2/50us xung)
- Công tơ được lắp đặt bảo vệ quá dòng và chống sét (bảo vệ quá điện áp
khí quyển) bằng điện trở phi tuyến
j./ Điều kiện môi trường vận hành
- Dải nhiệt độ vận hành bình thường : 0 – 55
o
C
- Dải nhiệt độ lưu kho : 0 – 70
o
C
- Độ ẩm tương đối : Chịu được độ ẩm tối đa 100% trong điều kiện không
đọng sương
Vietnam Electronics & Informatics Joint Stock Corporation Pages: 14 of 77
I.3.8 TÍNH NĂNG KỸ THUẬT :

Công tơ được thiết kế với các tính năng chính như sau :
a./ Chức năng đo các đại lượng điện năng tích luỹ
Công tơ đo được các đại lương sau và ghi vào bộ ghi tích luỹ :
- Điện năng tác dụng tổng theo chiều nhận
- Điện năng tác dụng tổng theo chiều phát
- Điện năng phản kháng tổng theo chiều nhận
- Điện năng phản kháng tổng theo chiều phát
- Điện năng phản kháng theo bốn góc phần tư
- Điện năng biểu kiến
b./ Chức năng ghi lại các giá trị công suất cực đại
Công tơ có chức năng ghi lại giá trị cực đại và ngày giờ xuất hiện công suất cực
đại của các đại lượng sau :
- Công suất tác dụng theo chiều nhận
- Công suất tác dụng theo chiều phát
- Công suất phản kháng theo chiều nhận
- Công suất phản kháng theo chiều phát
- Công suất phản kháng theo bốn góc phần tư
- Công suất biểu kiến
Giá trị công suất cực đại được tính trong khoảng thời gian tích phân và có thể lập
trình theo tuỳ chọn : 1, 2, 5, 10, 15, 20, 30, hoặc 60 phút
c./ Chức năng đo đếm theo biểu giá:
Công tơ có chức năng lập chương trình ghi lại các đại lượng sau theo biểu giá
- Điện năng tác dụng tổng theo chiều nhận
- Điện năng tác dụng tổng theo chiều phát
- Điện năng phản kháng tổng theo chiều nhận
- Điện năng phản kháng tổng theo chiều phát
- Điện năng phản kháng theo bốn góc phần tư
Vietnam Electronics & Informatics Joint Stock Corporation Pages: 15 of 77
- Điện năng biểu kiến
- Công suất tác dụng theo chiều nhận

- Công suất tác dụng theo chiều phát
- Công suất phản kháng theo chiều nhận
- Công suất phản kháng theo chiều phát
- Công suất phản kháng theo bốn góc phần tư
- Công suất biểu kiến
Tất cả các đại lượng trên đều có thể áp dụng đồng thời chương trình biểu giá
được thiết lập dựa trên cơ sở các lựa chọn dưới đây :
- Biểu giá theo thời gian sử dụng trong ngày : tối thiểu 4 biểu giá
- Biểu giá theo ngày trong tuần : tối thiểu 4 biểu giá
- Các ngày đặc biệt ; tối thiểu 24 ngày trong 1 năm
- Các ngày kết thúc tính hoá đơn : tối thiểu 24 thời điểm 1 năm
d./ Chức năng đo các đại lượng phục vụ quá trình quản lý, theo dõi vận hành
công tơ và hệ thống đo đếm
Công tơ có chức năng đo và hiển thị các đại lượng đo như dòng điện, điện áp,
góc pha, hệ số công suất, công suất tác dụng, công suất phản kháng của từng pha và cả
3 pha phục vụ cho quá trình quản lý và theo dõi vận hành công tơ và hệ thống mạch đo
I.3.9 KHẢ NĂNG LƯU TRỮ SỐ LIỆU :
Công tơ có khả năng chốt chỉ số và lưu các giá trị chốt chỉ số vào các bộ ghi quá
khứ với các khả năng như sau :
a./ Khả năng chốt chỉ số :
- Việc chốt chỉ số chỉ có thể thực hiện bằng cách sử dụng phím bấm trên
bề mặt công tơ hoặc thực hiện tự động tại các ngày nhất định theo chương trình cài đặt
- Công tơ có khả năng lập chương trình tự động chốt chỉ số cho 24 khoảng
thời gian tính hoá đơn trong 1 năm
b./ Khả năng lưu trữ hoá đơn
Công tơ có khả năng lưu trữ tối thiểu 12 hoá đơn tương ứng với 12 lần chốt chỉ
số gần nhất
Công tơ sẽ ghi lại các giá trị sau đây vào bộ ghi số liệu quá khứ :
Vietnam Electronics & Informatics Joint Stock Corporation Pages: 16 of 77
- Điện năng tác dụng và phản kháng tích luỹ theo cả 2 chiều nhận và phát

- Chỉ số các bộ ghi điện năng theo biểu giá
- Giá trị công suất cực đại và ngày giờ xuất hiện công suất cực đại
- Thời điểm và ngày tháng chốt chỉ số
c./ Khả năng lưu giữ biểu đồ phụ tải
Công tơ có khả năng lập trình theo tuỳ chọn để lưu giữ các giá trị trung bình
trong khoảng thời gian tích phân của các đại lượng sau vào trong bộ nhớ (có ghi kèm
theo thời gian, ngày tháng và các sự kiện):
- Công suất tác dụng theo chiều nhận
- Công suất tác dụng theo chiều phát
- Công suất phản kháng theo chiều nhận
- Công suất phản kháng theo chiều phát
- Công suất phản kháng theo bốn góc phần tư
- Công suất biểu kiến
Khả năng lưu giữ của công tơ đạt tối thiểu 450 ngày khi ghi lại giá trị trung bình
trong 30 phút của đại lượng đo
I.3.10 ĐỌC THÔNG SỐ, HIỂN THỊ CÔNG TƠ VÀ ĐÈN LED THỬ NGHIỆM
Công tơ có khả năng đáp ứng yêu cầu về đọc thông số như sau :
a./ Chế độ hiển thị quay vòng tự động : Tự động hiển thị lần lượt các thông số đã
được lập trình để hiển thị tại chương trình này. Thời gian hiển thị của mỗi màn hình có
thể lập trình được trong khoảng 5 – 15 s
b./ Chế độ hiển thị từng bước : Hiển thị lần lượt các thông số đã được cài đặt
trong chế độ hiển thị này thông qua sử dụng phím bấm trên bề mặt công tơ
c./ Chế độ hiển thị các thông số theo yêu cầu quản lý
Hiển thị các giá trị trong bộ nhớ của công tơ cho việc kiểm tra các thông số theo
yêu cầu quản lý. Thực hiện bằng phím có thể niêm phong được trên bề mặt công tơ
d./ Chế độ báo lỗi của công tơ
Công tơ có khả năng thông báo tối thiểu các lỗi sau trên màn hình hiển thị
- Khi điện áp công tơ nhỏ hơn một giá trị điện áp định mức của công tơ
theo tuỳ chọn
Vietnam Electronics & Informatics Joint Stock Corporation Pages: 17 of 77

- Hiển thị ngược chiều công suất
- Báo các lỗi khi cài đặt chương trình không phù hợp với cấu hình hoặc bị
lỗi chương trình
- Thông báo lỗi khi pin chuẩn bị hết tác dụng
- Thông báo các lỗi khi hư hỏng phần cứng công tơ
e./ Các đèn LED thử nghiệm
- Công tơ có các đèn LED thử nghiệm trên bề mặt cho phép kiểm định
được sai số của các phép đo điện năng tác dụng và phản kháng của công tơ
- Công tơ có 2 đèn LED tương ứng với 2 đại lượng điện năng tác dụng và
phản kháng
I.3.11 PHẦN MỀM CÀI ĐẶT CÔNG TƠ :
- Phần mềm cài đặt công tơ có thể lập chương trình làm việc và đọc số liệu từ
công tơ
- Phần mềm có thể được sử dụng để đọc số liệu từ công tơ hoặc tại chỗ thông qua
đầu đọc quang học hoặc từ xa thông qua cổng truyền số liệu RS232, modem và đường
dây điện thoại
- Phần mềm chạy được trên môi trưòng Microsoft Window (98, 2000, XP,
Vistar) hoặc các phiên bản hệ điều hành sau này của Microsoft
- Phần mềm được bảo vệ bằng mật khẩu với nhiều mức truy cập khác nhau, cho
phép có thể phân những người sử dụng thành nhiều nhóm có các mức thao tác khác
nhau
I.3.12 GIAO DIỆN GHÉP NỐI TRUYỀN THÔNG SỐ LIỆU VỚI CÔNG TƠ :
a./ Bảo mật công tơ :
Công tơ có mật khẩu để bảo vệ khi ghép nối truy nhập phần mềm đối với công
tơ. Công tơ có nhiều mật khẩu tương ứng với nhiều mức truy nhập khác nhau cho nhiều
nhóm người sử dụng
Công tơ có khả năng ghi và lưu lại số lần lập chương trình cài đặt cho công tơ và
thời điểm lập trình công tơ 3 lần gần nhất. Các thông tin này được ghi lại trong công tơ
và không thể xoá hoặc thay đổi bằng bất cứ một biện pháp gì (ngoài trừ các biện pháp
được tiến hành bởi nhà chế tạo, và được đảm bảo không phổ biến và chuyển giao cho

bên ngoài)
Vietnam Electronics & Informatics Joint Stock Corporation Pages: 18 of 77
b./ Các giao diện ghép nối truyền số liệu của công tơ : Công tơ có các giao tiếp
sau:
- Cổng giao tiếp quang điện
* Dùng để ghép nối, lập chương trình làm việc và đọc số liệu của
công tơ tại chỗ bằng máy tính cá nhân thông qua đầu đọc quang điện theo chuẩn truyền
tin IEC 62056-21 (cũ là IEC 1107 )
* Đầu đọc quang điện đáp ứng theo tiêu chuẩn IEC 62056-21, được
cấp nguồn từ máy tính và được cung cấp kèm theo công tơ
- Có tuỳ chọn cổng truyền số liệu theo chuẩn RS232 (hoặc RS485) và
Modem
* Tuỳ chọn : Công tơ được cung cấp kèm theo phần truyền thông
theo chuẩn RS232 hoặc RS485 để có thể ghép nối truyền số liệu công tơ từ xa thông
qua mạng máy tính hoặc Modem và đường dây điện thoại. Phần truyền thông theo
chuẩn RS232 có khả năng ghép nối 10 công tơ chung một modem và 1 đường dây điện
thoại. Phần truyền thông theo chuẩn RS485 có khả năng ghép nối chung 32 công tơ
trong một cấu hình. Modem đi kèm với công tơ được lắp đặt nhỏ gọn và chắc chắn bên
trong nắp bọc công tơ
c./ Giao thức kết nối đọc số liệu công tơ
Giao thức đọc số liệu của công tơ phục vụ việc đọc số liệu tương thích với
chương trình phần mềm đọc số liệu tự động.
Vietnam Electronics & Informatics Joint Stock Corporation Pages: 19 of 77
CHƯƠNG II: THIẾT KẾ MẠCH ĐIỆN TỬ
Công tơ điện tử ba pha nhiều biểu giá có chức năng đo đếm các thông số điện, năng
lượng tích luỹ, quản lý dữ liệu và truyền thông với các hệ thống thu thập từ xa .
Sơ đồ các khối chức năng mạch công tơ
Để đảm bảo thiết bị hoạt động tin cậy với đầy đủ tính năng, đáp ứng yêu cầu quản lý
hiện tại cũng như tương lai, thiết bị được nghiên cứu thiết kế chế tạo bao gồm các phần
chính sau :

- Đo tín hiệu điện áp, dòng điện, góc pha, tần số
- Thời gian thực
- Tính toán, phân tích, xử lý, cảnh báo
- Lưu trữ dữ liệu
- Truyền thông với máy tính PC
- Truyền thông với hệ thống thu thập từ xa
- Phát xung để hiệu chuẩn
- Nguồn cung cấp
Khối điều khiển
và xử lý dữ liệu
(Atmega644)
Màn chỉ thị LCD
4 hàng x 16 ký tự
Khối thời
gian thực
Nút ấn
Reset
Nút ấn
Display
Khối bộ nhớ
EEPROM
Xung kWh
Xung kVArh
Khối đo lường DSP
(ADE7758)
Đo áp
3 pha
Đo dòng 3 pha
(Biến dòng 1/6A
chính xác 0.05%)

Nguồn
cung cấp
Cầu đấu dòng và áp 3 pha
Modem/RS48
5 /RS232
Cổng
quang
Cầu đấu truyền thông
Vietnam Electronics & Informatics Joint Stock Corporation Pages: 20 of 77
- Bảo vệ và chống nhiễu, đảm bảo tương thích điện từ trường EMI/EMC
- Màn hình và phím ấn
- Vỏ thiết bị và cầu đấu dây .
- Phần mềm
- Tài liệu hướng dẫn sử dụng
Trên cơ sở nghiên cứu phân tích lựa chọn các linh kiện điện tử và giải pháp tối ưu
của các hãng có uy tín, phân tích tình hình cung cấp và sử dụng thiết bị , tuân theo các
tiêu chuẩn của quốc tế và của Việt Nam, thiết bị đã được thiết kế và có sơ đồ nguyên lý
thể hiện ở trang dưới đây :



Vietnam Electronics & Informatics Joint Stock Corporation Pages: 2 of 7


1 2 3 4 5 6
A
B
C
D
6

54321
D
C
B
A
Title
Number RevisionSize
C
Date: 8-Dec- 2009 Sheet of
File: E:\VEIC R&D Projec ts\Power meter\PM3Pkepchi\VEICmeter3p4wISO 6 6 09.DdbDrawn By:
R33B
100
C46
333
I1A
R34B
100
C48
33
I2A
R35B
100
C50
333
I3A
R27
600K
C40
333
R30

1K
R28
600K
C41B
333
R31
1K
R29
600K
C42
333
R32
1K
V1
V2
V3
R41
1K
R41_B
1K
XTAL2
10MHz
C19
22P
C18
22P
1
2
CU_I1
CU_TRANS

1
2
CU_I2
CU_TRANS
1
2
CU_I3
CU_TRANS
VCC_O
CS_EEPRO M
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
16
J2
J16_LCD
RD/WR
ANODE

CATHODE
D7
1A
C1
104
VCC
C23
104
VCC_O
C20
104
C22
104
VCC
C24
104
VCC
R40
1K
1
2
3
4
PH1
PUSH
1
2
3
4
PH2

PUSH
R20
10K
CS
1
MISO
2
RD/WR
3
GND
4
MOSI
5
SCLK
6
HOLD
7
VCC
8
U4
D5
DO
R10
6,8K
9VDC
KEY1
KEY2
A0_LCD
E_LCD
MOSI_M

MISO_M
SCLK_M
TXD
RXD
XTAL1
C5
33
C4
33
CS_EEPRO M
R1
680
D1
LED
CS_DSP
A0_LCD
E_LCD
IRQ_DSP
I/ORTC
CE_164
KEY1KEY2
RESET
R5
33K
R4
100K
R3
33K
R6
18K

PULSE
DLCD0
DLCD1
DLCD2
DLCD3
DLCD4
DLCD5
DLCD6
DLCD7
VCC
VCC
VCC
VCC
VCC
VCC
A
1
B
2
Q0
3
Q1
4
Q2
5
Q3
6
Q4
10
Q5

11
Q6
12
Q7
13
CLK
8
MR
9
VDD
14
GND
7
U6
DLCD0
DLCD1
DLCD2
DLCD3
DLCD4
DLCD5
DLCD6
DLCD7
MOSI
SCLK
CE_164
R18
4,7-10K
R19
4,7-10K
2V

9V
2,2v
C27
104
C31
100M/25V
Vin
1
GND
2
+5V
3
U8
C31C
104
VCC
C14
333
VCC
C2
47M/16V
C12
104
VCC_ANALOG
R36
680
D42
IR
VCC_O
R37

10K
VCC_O
D43
NPN_IR
RXD
TXD
MOSI_M
SCLK_M
MISO_M
MOSI_ M
SCLK_M
C31B
100M/25V
Vin
1
GND
2
+5V
3
U9
C29
3300M/25V
9VDC VCC_ANALOG
RE1
15-100K
C27B
104
VCC
C6
104

DP18
5,1V
IMP
DP2
5,6V
DP1
5,6V
SCLKRTC
RSTRTC
CTR
9VDC
C31C
104
L1R
L2R
L3R
R27B
330K
R27C
33K
R28B
330K
R28C
33K
R29B
330K
R29C
33K
R3B
100K

PULSE
RXD
TXD
Q5
4N25
R53
150K
VCC_O
TXD
R52
15K
R50
390
GNDPC_B
R57
22K
Q4
4N25
R60
10K
R62
22K
R59
150
Q6
A1013
R55
3,3K
R56
3,3K

GNDPC_B
C55B
100M/25V
Q7A1013
D54
D
D53
D
GNDPC_B
GNDPC_B
R61
150K
RXD
R58
2,2K
D52
5,6V
D51
3V
GNDPC_B
POWER
TORXPC
TOTXPC
GNDPC_B
1
2
3
4
5
6

7
8
9
10
J4
CON10
R33
100
R34
100
R35
100
MOSI_ M
MISO_ M
SCLK_M
RESET
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
J5
CON10
VCC
C7

10M/16V
C7B
334
D81
shortkey0,2v
R27D
600K
R28D
600K
R29D
600K
VCC
RESET
C28
3300M/25V
9VDC
C37
222/250V
C38
222/250V
C39
222/250V
VR3
250V-400V
VR2
250V-400V
VR1
250V-400V
L1L2L3
E

D15
SA12
RE2
10-33K
VCC
RESET
1
2
3
4
5
6
J3
CON6
L7
2mH
AGND
31
XTAL1
13
XTAL2
12
RESET
9
PD7(OC2)
21
PD6(ICP)
20
PD2(INT0)
16

PD3(INT1)
17
PD4(OC1B)
18
PD5(OC1A)
19
PB0(T0)
1
PB1(T1)
2
PB2(AIN0)
3
PB3(AIN1)
4
PB4( SS)
5
PB5(MOSI)
6
PB6(MISO)
7
PB7(SCK)
8
PA0(AD0)
40
PA1(AD1)
39
PA2(AD2)
38
PA3(AD3)
37

PA4(AD4)
36
PA5(AD5)
35
PA6(AD6)
34
PA7(AD7)
33
PC0(SCL)
22
PC1(SDA)
23
PC2(TCK)
24
PC3(TMS)
25
PC4(TDO)
26
PC5(TDI)
27
PC6(TOSC1)
28
PC7(TOSC2)
29
AVCC
30
AREF
32
PD1(TXD)
15

PD0(RXD)
14
GND
11
Vcc
10
U1
VCC
R1R
680
D1R
LED
CD
CS_EEPROM2
jack 10
D14
1A
L3
2mH/1A
D8
D
C26
33M/450V
R21D
1M
D28
D
D24
1A
C34

33M/450V
L1R
L2R
L3R
D12
D
N
D19
1A
D20
D
D18
1A
D21
D
D12A
450V
10
11
3
12
5
6
7
8
2
1
9
4
91050Ts 6V 9v 9v

24V 6V
12V
TR1
TRANS_PM
R21E
1M
D12B
450V
D12D
12V/SA12
P2
P1
P2
P1
C35B
203/2k
R13B
50k
Pulse
Ra
Neg
Re g
D44
DIODE
R81
300K/2W
D46
DIODE
L4
2mH/1A

APCF
1
DGND
2
DVDD
3
AVDD
4
IAP
5
IAN
6
IBP
7
IBN
8
ICP
9
ICN
10
AGND
11
REFinO ut
12
VN
13
VCP
14
VBP
15

VAP
16
VARCF
17
IRQ
18
CLKI N
19
CLKOUT
20
CS
21
DIN
22
SCLK
23
DOUT
24
U2
ADE7758
MISO_ M
SCLK_ M
MOSI_ M
CS_DSP
IRQ_DSP
VARCF
VARCF
APCF
APCF
V1

V2
V3
R42
1K
R42_B
1K
R43
1K
R43_B
1K
C46B
333
I1B
C48B
333
I2B
C50B
333
I3B
I1A
I1B
I2A
I3A
I3B
I2B
D71
D
D72
D
D45

150V
C41
222/1KV
p1
p2
CTR
R91
1K
R92
1K
R93
1K
Re g
neg
R21
10K
D32
8,2V
D30
UF4007
C36
47M/25V
C33
104
D
C
S
L
X
F

Q1
TOP244
C35
104
L1RL2RL3R
R21C
1,5k
Vin
1
GND
2
+5V
3
U13
Q2TR
R9B
50k
R13
50k
R9
50k
Communication (Option)
Nor. 380/540VDC
R71
47
R72
47
L3b
2mH/1A
R22

1,5k
+
C13
CE_10UF\16V
+
C11
CE_10UF\16V
C17
C_ 1U F \ 16 V _ 08 0 5
CO00260
CR2
104
C30
3300M/25V
Ra
D10
UF4007

Sơ đồ nguyên lý





Vietnam Electronics & Informatics Joint Stock Corporation Pages: 22 of 77
Mạch điện tử của công tơ được thiết kế với đặc điểm :
Thiết kế thiết bị đảm bảo độ chính xác cấp 0.2; Tương thích điện từ trường EMI/EMC;
Khả năng truy cập chỉ số từ xa:
- Chip đo lường dùng ADE7758 của hãng Analog Device chuyên dùng cho công tơ ba
pha cấp chính xác tới 0.1% , đã tích hợp sẵn tính năng tự động đo lường tính toán các

thông số điện và công suất đồng thời phát xung chuẩn để phục vụ kiểm định sai số .
- Điện trở dùng loại cấp chính xác 0.1%
- Cảm biến dòng dùng loại cấp chính xác 0.05% với dải đo rộng 1/6A
- Đất tín hiệu tương tự và tín hiệu số được chia tách riêng .
- Nguồn cung cấp được lọc nhiễu, riêng cho nguồn tương tự và nguồn số .
- Khoảng cách giữa các đường mạch đủ lớn, không có via .
- Phần xử lý tín hiệu: Sử dụng vi điều khiển Atmega644 loại dùng trong công nghiệp
kết hợp với bộ nhớ EEPROM nối tiếp;
- Tương thích EMI/EMC : Thiết kế PCB nhiều lớp, sử dụng các linh kiện thụ động để
tăng cường chống nhiễu; Đất tín hiệu được chia tách riêng để tránh ảnh hưởng đến
nhau; Tăng cường các bề mặt nối đất bao quanh mạch để chống nhiễu điện từ trường .
- Sử dụng điện trở phi tuyến để chống xung điện cao áp .
- Có cổng mở rộng cho các tuỳ chọn khác nhau về truyền thông truy cập chỉ số từ xa:
Có khả năng kết nối bằng Modem điện thoại, bằng truyền thông chuẩn RS485 .
- Phần mạch sau khi đã hiệu chỉnh xong sẽ được phủ một lớp bảo vệ chống bụi và
chống ẩm .
- Phần nguồn có hiệu suất cao, dải rộng, kích thước nhỏ gọn ; Toàn bộ mạch có công
suất tiêu thụ dưới 1.5W .
- Các vị trí đấu nối đảm bảo yêu cầu về cách điện, về độ dẫn điện .
- Linh kiện điện tử được kiểm tra trước khi hàn vào mạch, linh kiện được hàn vào mạch
và kiểm tra bằng dây chuyền hiện đại để đảm bảo độ bền và độ tin cậy .
- Phần cứng và phần mềm được chạy thử kiểm tra kỹ khắc phục loại bỏ các lỗi .
- Chạy thử tải và kiểm tra sai số cho từng thiết bị .
Vietnam Electronics & Informatics Joint Stock Corporation Pages: 23 of 77
CHƯƠNG III: THIẾT KẾ PHẦN MỀM
III.1 GIỚI THIỆU CHUNG
III.1.1 Chức năng cơ bản của Công tơ Điện tử VEIC
- Đo, đếm và tích lũy các giá trị điện năng như : Năng lượng, công suất, điện áp,
dòng điện….
- Lưu trữ và quản lý các số liệu điện năng theo thời gian thực

- Khả năng hiển thị theo menu các Đại lượng và thông số đo
- Khả năng phát xung kiểm định (tần số xung có thể tới 10Hz, phụ thuộc vào tải)
- Khả năng truyền thông với máy tính , hoặc các thiết bị ngoài khác, theo chuẩn
giao thức IEC 62056-21
- Khả năng tự kiểm soát lỗi ngoại vi
III.1.2 Tóm tắt các ngoại vi trên phần cứng Công tơ
- Sensor đo đếm điện năng : Sensor này chính là IC ADE7758 của Analog Device,
có khả năng đo đếm và tích lũy các giá trị điện năng và thông số điện của các hệ
thống điện 3 pha, ngoại vi này giao tiếp với Vi xử lý qua chuẩn SPI
- Quản lý thời gian thực: Sử dụng IC thời gian thực DS1302, giao tiếp với Vi xử lý
qua chuẩn SPI
- Bộ hiển thị: Màn LCD 4 hàng 16 Ký tự
- Bộ nhớ loại EEPROM dung lượng 128KB, loại giao tiếp Serial
- Keypad: Có 2 phím, nối với vi xử lý qua 2 bit cổng bình thường
- 2 cổng UART để truyền thông với thiết bị ngoài qua các bộ hỗ trợ RS232,
RS485 và Modem
III.1.3 Tổ chức chương trình
Chương trình Firmware được tổ chức thành 3 thành phần chính :
- Hệ điều hành : Đây là một hệ điều hành đơn giản với các chức năng quản lý và
phân phối các tài nguyên cho các Module khác hệ thống. Do là hệ điều hành đơn
giản, nên chỉ các chức năng chính :
o Quản lý các Module theo phương pháp Event – drivent