Nghiên Ứu, Thiết Kế Thiết Bị Đo Á Đại Lượng Điện Truyền Tin Theo Huẩn Usb.pdf

-1-

bộ giáo dục và đào tạo
trờng đại học bách khoa hà nội
------------------------------------

luận văn thạc sĩ khoa học

Nghiên cứu, Thiết kế thiết bị đo các đại
lợng điện truyền tin theo chuẩn USB
ngành : Đo lờng và các hệ thống điều khiển

trần Thái Anh ÂU

Ngời hớng dẫn khoa học : TS. Nguyễn quèc cêng

hµ néi 2007

Tai ngay!!! Ban co the xoa dong chu nay!!! 17061131501701000000


-2-

Lời cảm ơn
Lời đầu tiên tôi xin đợc gửi lời cảm ơn sâu sắc đến TS. Nguyễn Quốc
Cờng, ngời đà tận tình chỉ bảo, hớng dẫn, giúp đỡ tôi trong suốt thời gian thực
hiện luận văn.
Tôi xin cảm ơn các thầy cô giáo ở Bộ môn Kỹ thuật Đo và Tin học Công
nghiệp nói riêng và các thầy cô giáo trong Khoa Điện nói chung đà cho tôi kiến
thức vô giá trong quá trình học tập dới mái trờng Đại học Bách khoa Hà nội .
Và tôi cũng xin đợc bày tỏ sự biết ơn đến gia đình và bạn bè những ngời

đà giúp đỡ động viên tôi trong những lúc khó khăn nhất trong quá trình thực hiện
đồ án.


-3-

Mục lục
Trang 1
Lời cảm ơn
Mục lục
Lời mở đầu
Chơng 1: Đặt vấn đề
1.1Thực trạng truyền tin của các thiết bị đo hiện nay
1.2 Phơng hớng nghiên cứu của đề tài
Chơng 2: Giới thiệu ADE7753
2.1 Mô tả chung
2.2 Cấu trúc ADE7753
2.2.1 Sơ đồ khối chức năng
2.2.2 Đầu vào tơng tự
2.2.3 Bộ biến đổi tơng tự số
2.2.4 Các phép đo trong ADE7753
2.2.4.1 Đo dòng điện hiệu dụng (IRMS)
2.2.4.2 Đo điện áp hiệu dụng (URMS)
2.2.4.3 Đo công suất tác dụng
2.2.4.4 Đo năng lợng tác dụng
2.2.4.5 Đo công suất và năng lợng phản kháng (Q)
2.2.4.6 Đo công suất và năng lợng biểu kiến
2.3 Giao diện SPI và cơ chế ngắt của ADE7753
2.3.1 Giao diện nối tiếp SPI
2.3.2 Ngắt trong ADE7753

Chơng 3: Giới thiệu chung về chn USB
3.1 Kh¸i niƯm vỊ USB


-4-

3.2 Các u điểm của giao tiếp USB
3.3 Hệ thống USB
3.3.1 USB Host
3.3.1.1 Bộ điều khiển host USB
3.3.1.2 Phần mềm ứng dụng
3.3.1.3 Hệ thống điều khiển USB
3.3.2 Thiết bị USB
3.3.3 Kết nối USB
3.3.3.1 Kiến trúc Bus
3.3.3.2 Mô hình luồng dữ liệu
3.3.3.3 Giao thức USB
3.4 Cáp nối USB
Chơng 4: Xây dựng thiết bị đo truyền thông theo chuẩn USB
4.1 Giao diện USB trong chip Pic18f4550
4.1.1 Giíi thiƯu chung
4.1.2 C¸c thanh ghi chức năng USB
4.1.3 Ram USB
4.1.4 Cài đặt cấu hình Oscilator cho PIC
4.2 Xây dựng Driver và chơng trình ứng dụng cho thiÕt bÞ
4.2.1 CÊu tróc WinDriver USB
4.2.2 Giíi thiƯu chung về các hàm WinDriver WDU_xxx USB
4.3 Thiết kế thiết bị đo và phần mềm ứng dụng giao tiếp theo chuẩn USB
4.3.1 Mục đích thiết kế
4.3.2 Sơ đồ nguyên lý

4.3.3 Thực hiện và kết quả


-5-

4.3.3.1 Sơ đồ mạch nguyên lý
4.3.3.2 Xây dựng vi chơng trình cho thiết bị
4.3.3.3 Driver và Chơng trình ứng dụng trên máy tính
4.3.4 Kết quả thiết kế
Kết luận
Tài liệu tham kh¶o


-6-

Lời mở đầu
Hiện nay, cùng với sự phát triển của nền kinh tế nớc ta, các nhu cầu xà hội
nói chung cũng nh trong công nghiệp nói riêng ngày càng phát triển đa dạng và
phong phú. Ngành đo lờng cũng nằm trong cái quỹ đạo phát triển đó. Các nhu
cầu thực tế về đo, thu thập dữ liệu, truyền tin ngày càng đa dạng và phức tạp. Nhu
cầu này đặt ra cho các kĩ s thiết kế thiết bị đo không ít những thách thức. Với
yêu cầu đó, ngời làm thiết kế thiết bị đo phải liên tục cập nhật kiến thức, tìm ra
những giải pháp để cải tiến, mở rộng và nâng cao thiết bị. Một trong những giải
pháp đó là cải tiến việc truyền thông tin từ thiết bị đo để đảm bảo phù hợp với
nhiều điều kiện đo cụ thể đang ngày càng đa dạng hơn. Một trong những yêu cầu
mà thực tiễn đặt ra là thiết bị đo phải kết nối đơn giản với máy tính, có khả năng
linh động trong mọi hiện trờng, nh các thiết bị đo xách tay, các bàn thí nghiệm
điện.... Chuẩn truyền thông USB ra đời và phát triển nh một giải pháp đáp ứng
đợc yêu cầu đó. Với nhu cầu thiết thực nh vậy, tôi chọn đề tài Nghiên cứu,
thiết kế thiết bị đo các đại lợng điện truyền tin theo chuẩn USB làm luận

văn thạc sỹ khoa học.Mục đích của đề tài là đa ra một giải pháp tích hợp chuẩn
truyền tin USB vào các thiết bị đo điện mà cụ thể là thiết bị đo trên cơ së
ADE7753. Víi ý nghÜa khoa häc vµ thùc tiƠn cđa đề tài là ứng dụng chuẩn truyền
thông USB nh một giải pháp truyền thông mới, hiệu quả trong kĩ thuật đo.
Trong bản luận văn do điều kiện thời gian cũng nh điều kiện nghiên cứu còn
hạn chế nên vẫn còn thiếu sót. Rất mong đợc sự giúp đỡ, chỉ bảo của các thầy
cô và ý kiến đóng góp của các bạn đồng nghiệp đề đề tài sau này phát triển hơn
nữa.Tôi xin bày tỏ lòng cảm ơn đến Tiến sỹ Nguyễn Quốc Cờng, ngời hớng
dẫn tôi tận tình trong quá trình thực hiện đề tài. Tôi cũng xin gửi lời cảm ơn đến
các thầy cô trong bộ môn Đo lờng & Tin học công nghiệp và bạn bè đà giúp đỡ
tôi trong quá trình thực hiện đề tài!


-7-

Chơng I:
Đặt Vấn Đề
1.1 Thực trạng truyền tin của thiết bị đo hiện nay:
Ngày nay, cùng với sự phát triển của công nghệ vi điện tử, các thiết bị đo điện
dựa trên cơ sở kĩ thuật số đà và đang đợc sử dụng ngày càng nhiều trong công
nghiệp và đời sống. Trong những năm gần đây, các thiết bị đo các đại lợng điện
dựa trên cơ sở chip ADE7753 đà đợc xây dựng, thiết kế và đa vào ứng dụng,
phục vụ ngày càng nhiều cho các cơ sở công nghiệp, sản xuất và dân sinh.
Đối với các thiết bị đo nói chung và các thiết bị đo điện trên cơ sở ADE7753 nói
riêng, việc truyền tin là cực kì quan trọng. Nó phục vụ cho mục đích cài đặt thiết
bị, hiệu chỉnh thiết bị cũng nh giám sát thiết bị và truyền thông tin đi xa.
Hiện nay, các thiết bị ®o ®iƯn ®· ®a vµo thùc tÕ sư dơng viƯc truyền tin thờng
thông qua cổng máy tính song song theo chuẩn truyền RS232. Hơn nữa, hiện nay
một số sản phẩm máy tính dòng mới không còn tích hợp cổng Com, chỉ có cổng
USB và nh vậy là hạn chế việc truyền tin theo RS232. Nhu cầu có đợc các thiết

bị đo di động có khả năng ghép nối với máy tính đơn giản, thuận tiện phục vụ
cho các công tác giám sát, cài đặt, hiệu chỉnh thiết bị tại hiện trờng cũng nh
phục vụ cho các bàn thí nghiệm là có thật. Trớc những nhu cầu đấy, việc tích
hợp cổng truyền tin theo chuẩn USB vào các thiết bị đo điện đợc xem nh một
giải pháp thực tế và hiệu quả.
Gần đây, giải pháp truyền tin theo chuẩn USB đà đợc các hÃng sản xuất thiết bị
đo tích hợp. Tuy nhiên, đấy là chỉ xảy ra ở phía các nhà sản xuất. ở đấy, các
modun truyền tin USB cả phần mềm trên máy tính và phần cứng, firmware ở thiết
bị đợc đóng gói và đi kèm với thiết bị đo chuyên biệt của hÃng. Về phía các kĩ


-8-

s thiết kế, xây dựng hệ thống và phát triển thiết bị đo ở Việt Nam, công nghệ về
giải pháp này còn đang là bài toán nan giải.
Với mong muốn nắm bắt công nghệ và xây dựng đợc modun truyền tin theo
chuẩn USB tích hợp vào thiết bị đo điện dựa trên cơ sở ADE7753, tôi lấy đó làm
hớng nghiên cứu cho luận văn thạc sỹ khoa học của mình.
1.2 Phơng hớng nghiên cứu của đề tài:
- Nghiên cứu chuẩn truyền tin USB
- Thiết kế và xây dựng module truyền tin theo chuẩn USB tích hợp thiết bị đo
trên cơ së ADE7753.


-9-

Chơng 2:
Giới thiệu ADE7753
2.1 Mô tả chung:
ADE7753 tích hợp công nghệ ADC và DSP với độ chính xác cao trên cùng một

chíp. Nó có mạch điện áp chuẩn, sensor nhiệt độ và tấc cả các thuật toán xử lý tín
hiệu cho việc thực hiện các phép đo năng lợng tác dụng, năng lợng phản
kháng, năng lợng biểu kiến, các phép đo chu kỳ đo dòng và áp hiệu dụng.
ADE7753 có giao tiếp nối tiếp phục vụ cho việc đọc thông tin. Nó cung cấp một
loạt các chức năng cho phép chỉnh định các thông số, nâng cao tính chính xác
của phép đo: chỉnh pha, offset.
Bên cạnh đó, ADE7753 còn có các khả năng phát hiện các thay đổi bất thờng
của điện áp.
ADE7753 có khả năng đo các phép đo năng lợng đạt độ chính xác 0.1% trong
khoảng đo từ 1000:1.
ADE7753 bao gồm 3 khâu:
- Mạch khuếch đại vi sai đầu vào
- ADC có tốc độ nhanh, độ phân giải 24 bit
- Các bộ xử lý tín hiệu số: lọc, nhân, tích phân, cộng, nhân, biến đổi tạo tần số.
Trong phần tới, chúng ta sẽ cùng điểm qua các khâu này.


- 10 -

2.2 Cấu trúc ADE7753:
2.2.1 Sơ đồ khối chức năng:

2.2.2 Đầu vào tơng tự:
ADE7753 có 2 kênh vào điện áp vi sai, giá trị điện áp lớn nhất có thể là 0.5V .
Đầu vào kênh 1 cũng là tín hiệu điện áp nên tín hiệu dòng phải đợc biến đổi
thành tín hiệu áp trớc khi đa vào. Biến đổi dòng thành áp đợc thực hiện bởi
một cảm biến dòng di/dt ( nh cuộn dây Rogowski), điện trở Shun hoặc một
chuyển đổi dòng CT. Trong 2 trờng hợp sau, tín hiệu điện áp vào kênh 1 sẽ tỉ lệ
với tín hiệu dòng, còn trong trờng hợp đầu vào dùng cảm biến di/dt, tín hiệu
điện áp kênh 1 sẽ tỉ lệ với đạo hàm tín hiệu dòng vì vậy trong xử lý tín hiệu kênh

1 có thêm bộ tích phân số để phục hồi lại tín hiệu tỉ lệ với chính tín hiệu dòng (
xem sơ đồ khối chức năng).


- 11 -

Mỗi kênh tín hiệu tơng tự đầu vào có một bộ khuyếch đại có thể lập trình đợc
(PGA) víi c¸c hƯ sè tû lƯ b»ng 1, 2, 4, 8, 16. Việc lựa chọn các hệ số khuyếch đại
bằng phần mềm đợc thực hiện bằng cách viết vào thanh ghi GAIN[7:0]. Đối với
kênh 1 còn có khả năng lựa chọn mức điện áp vào đủ thang cho ADC là 0.125 V
hoặc 0.25 V hoặc 0.5 V . Điều này đợc thực hiện bằng cách thay đổi giá trị các
bit 3 vµ 4 trong thanh ghi GAIN. Ngoµi ra, ADE7753 còn cho phép bù các lỗi
offset trên 2 kênh bằng cách ghi giá trị bù tơng ứng vào các thanh ghi CH1OS
và CH2OS. Việc này đợc thực hiện trong quá trình chỉnh định thiết bị đo. Ngoài
ra, trong kênh 1 còn có bộ lọc thông cao HPF, khi đợc kích hoạt có khả năng
lọc đợc thành phần offset trong kênh 1, dẫn đến trong tính toán năng lợng tác
dụng (xem trong phần tính toán năng lợng tác dụng), sau khi nhân 2 tín hiệu sẽ
chỉ có thành phần lỗi offset dạng cos(wt) (không có thành phần lỗi offset 1 chiều)
và thành phần này sẽ dễ dàng bị loại bỏ bởi bộ lọc thông thấp LPF2.
Tín hiệu tơng tự sau khi qua bộ khuếch đại PGA sẽ đi vào bộ biến đổi ADC.
Phần kế sau ta sẽ xem xét tính năng của ADC này.
2.2.3 Bộ biến đổi tơng tự số:
Để đạt đợc sai số 0.1 % trong các ứng dụng đo năng lợng, theo tính toán, sai số
các thành phần chức năng của ADE7753 phải đạt độ chính xác 0.01 %. Để đảm
bảo đợc sai số này, ADC trong ADE đợc thiết kế với tốc độ cao và độ chính
xác cao dựa trên nguyên lý .
Nguyên lý hoạt ®éng cã trong h×nh vÏ sau:


- 12 -

Hình 2.2: Nguyên lý hoạt động của ADC
Phơng trình biến đổi của ADC sẽ là:
UX = NX . LSB

(2.1)

1 LSB = K pa / U ref
K pa lµ hệ số phân áp của DAC. Suy ra:

(2.2)

U X = NX .K pa .U ref

Sai sè ADC sÏ lµ: γ Ux =
Sai số lợng tử

dK pa
1
+
+ Uref
NX
K pa

(2.3)

1
là rất nhỏ đối với ADC độ phân giải 24 bit
NX

Sai số do phân áp

dK pa
K pa

do công nghệ phân áp và đối nối, với công nghệ vi điện

tử trên điệ tích nhỏ và sự biến động nhiệt độ nhỏ

dK pa
K pa

< 10 -6
P

Sai số áp chuẩn Uref phụ thuộc vào tính ổn định nhiệt của U ref và giá trị thùc tÕ
cđa U ref . BiÕn ®éng theo nhiƯt ®é của U ref là 0.04%, để đảm bảo sai số chung của
ADC là 0.01 %, ADE đặt phần bù nhiệt độ trong phần mềm của DSP. Mỗi ADC
còn có một bé phËn chØnh riªng U ref .


- 13 -

Với những yêu cầu kĩ thuật nh trên đợc đảm bảo, ADC trong ADE7753 luôn
giữ đợc sai số cho mình ở mức dới 0.01 %.
2.2.4 Các phép đo trong ADE7753:
Phần này trình bày các phơng pháp xử lý tín hiệu số dùng để đo các đại lợng
điện trong ADE7753.
Các tín hiệu số sau bộ biến đổi ADC đi vào phần xử lý tín hiệu số. Nhng để dễ
dàng cho việc hình dung nguyên lý xử lý tín hiệu, ta sử dụng các phơng trình

toán trên tín hiệu liên tục.
Giả sử giá trị dòng và áp tức thời có biÓu thøc nh sau:
u(t) = URMS 2 sin(ωt)
R

(V)

R

i(t) = I RMS 2 sin(t + ) (A)
R

R

(2.4)
(2.5)

2.2.4.1 Đo dòng điện hiệu dụng (IRMS )
R

R

Tín hiệu đa vào kênh 1 thực ra là tín hiệu điện áp tỉ lệ với tín hiệu dòng điện
(trờng hợp dùng cảm biến di/dt, tín hiệu điện áp tỉ lệ với đạo hàm tín hiệu dòng
phải kích hoạt bộ tích phân số để phục hồi tín hiệu tØ lƯ víi dßng).
Ta cã:
i 2 (t ) = I

RMS

2
cos(2ω t)
2 sin(ω t ).I RMS 2 sin(ω t ) = I 2RMS I RMS

(2.6)

Dựa vào công thức trên ta có bình phơng dòng điện hiệu dụng chính là thành
phần 1 chiều của bình phơng giá trị tức thời. Lợi dụng tính chất này, ADE7753
cho tín hiệu đầu ra của bộ bình phơng trên qua bộ lọc thông thấp tách đợc bình
phơng dòng điện hiệu dụng. Cho giá trị này qua một bộ căn 2 đợc giá trị dòng
điện hiệu dụng. Trớc khi đợc lấy căn, giá trị hiệu dụng bình phơng đợc hiệu
chỉnh thông qua thanh ghi IRMSOS.
Sơ đồ nguyên lý tính toán nh sau:


- 14 -

2.2.4.2 Đo điện áp hiệu dụng (URMS )
R

R

Điện áp hiệu dụng cũng đợc đo cùng cách nh dòng điện hiệu dụng.
Sơ đồ có trong hình.

2.2.4.3 Đo công suất tác dụng:
ADE7753 sử dụng phơng pháp lọc thông thấp để đo công suất tác dụng:
Biểu thức công suất tác dụng tøc thêi lµ:
p(t) = URMS .I RMS .cosϕ - U RMS .IRMS .cos(2t + )
R

R

R

R

R

R

R

R

(2.7)

Nh vậy, công suất tác dụng chính là thành phần 1 chiều của công suất tác dụng
tức thời. Dựa vào công thức trên, ADE7753 cho hai giá trị dòng điện và điện áp
tức thời nhân với nhau và cho qua bộ lọc thông thấp LPF2 tách đợc công suất


- 15 -

tác dụng. Hệ số khuếch đại của công suất tác dụng có thể đợc hiệu chỉnh bằng
cách viết giá trị hiệu chỉnh vào thanh ghi WGAIN. Giá trị công suất tác dụng có
thể đọc đợc từ thanh ghi WAVEFORM.
Sơ đồ xử lý tính toán nh sau:

2.2.4.4 Đo năng lợng tác dụng:

Công thức tính năng lợng tác dụng:
E=





pdt = Lim ∑ p( nTS ) xTS 
TS → 0
 n =1


(2.8)

Trong đó:
E : năng lợng và p là công suất
n : sè ®iĨm lÊy mÉu
TS : chu kú lÊy mÉu, T S = 1,1às (4/CLKIN)
R

R

R

R

ADE7753 thực hiện tích năng lợng tác dụng bằng cách tích luỹ công suất tác
dụng theo thời gian và chứa kết quả vào một thanh ghi năng lợng nội không đọc
đợc 49 bit. Trớc khi đợc tích luỹ vào thanh ghi này, công suất tác dụng đợc
đa qua bộ nhân với nội dung của thanh ghi WDIV. Giá trị của thanh ghi nội

đợc đọc thông qua thanh ghi năng lợng tác dụng (AENERGY[23:0]), là 24 bit
cao của thanh ghi nội này.
Ngoài ra, ADE7753 còn có một chế độ đo năng lợng khác, đo năng lợng tích
luỹ theo số nguyên nửa chu kì.


- 16 -

Để tính năng lợng trong chế độ này, ta đặt bit 7 (CYCMODE = 1) trong thanh
ghi MODE. ADE tích luỹ năng lợng và chứa kết quả trong thanh ghi
LAENERGY trong n chu kú tÝn hiƯu. Sè lỵng nửa chu kỳ đợc đặt trong thanh
ghi 16 bit LINECYC. Khi kết thúc quá trình tích luỹ cờ CYCEND của thanh ghi
trạng thái ngắt bằng 1.

2.2.4.5 Đo công suất và năng lợng phản kháng (Q):
Công suất phản kháng tức thời q(t) đợc định nghĩa là tích của giá trị điện áp
và dòng điện tức thời khi một trong hai tín hiệu dịch pha một góc bằng 900 .
P

Ta đặt:

i(t) = IRMS 2 sin(t +900 )
R

R

P

P

(2.9)

P

Khi đó công suất phản kháng tức thời đợc định nghĩa:
q(t) = u(t).i(t) = URMS .IRMS .sin() U RMS.I RMS.sin(2t + )
R

R

R

R

R

R

R

(2.10)

R

Công suất phản kháng trung b×nh trong mét chu kú T:
T

Q=

T

1
1
q(t )dt = ∫ u (t ).i ' (t )dt = U RMSI RMS . sin(ϕ )
∫
T0
T0

(2.11)


- 17 -

hay giá trị công suất phản kháng Q trong n chu kú tÝn hiÖu:
1
Q=
nT

nT

nT

1
'
∫0 q(t )dt = nT ∫0 u(t ).i (t )dt =U RMSI RMS . sin(ϕ )

(2.12)

trong ®ã : T : chu kú tÝn hiƯu, n là số nguyên.
Q : công suất phản kháng.

Từ công thức (2.11) và (2.12) ta có : Giá trị công suất phản kháng bằng thành
phần một chiều của công suất phản kháng tức thời. Trên cơ sở đó ADE7753 thực
hiện việc tính Q theo phơng pháp lọc số thông thấp LPF, kênh 1 đợc dịch pha
một góc 900 (/2) nhờ khối dịch pha /2. Sau đó cho qua bộ nhân với tín hiệu
P

P

kênh 2 và lọc thông thấp LPF trích đợc thành phần 1 chiều, công suất phản
kháng Q.
Năng lợng phản kháng cũng đợc tính theo tích luỹ theo số nguyên nửa chu kì
trong thanh ghi LVARENERGY.
Sơ đồ tính công suất và năng lợng phản kháng đợc mô tả trên hình 2.7.

2.2.4.6 Đo công suất và năng lợng biểu kiến:
Công suất biểu kiến S đợc định nghĩa:


- 18 -

S = URMS .IRMS = P 2 + Q 2
R

R

R

R

(VA)

(2.13)

ADE7753 thùc hiƯn tÝnh S theo c«ng thøc:
S = U RMS .I RMS
R

R

R

R

(2.14)

Cũng tơng tự nh trong tính năng lợng tác dụng, năng lợng biểu kiến cũng
đợc tính theo 2 chế độ, tích luỹ theo thời gian, lu giá trị trong thanh ghi
VAENERGY và tích luỹ theo số nguyên nửa chu kì và lu giá trị trong thanh ghi
LVAENERGY.
Tới đây ta có thể tóm tắt cách làm việc của ADE7753 nh sau:
Điện áp vào 2 kênh V1 và V2 ( ở kênh 1, tín hiệu dòng đợc chuyển đổi bằng các
loại biến dòng trớc khi đợc đa vào).
Điện áp V1 đợc đa qua bộ khuếch đại vi sai PGA có thể lập trình đợc với các
lựa chọn 1, 2, 4, 8, 16. Điện áp vào lớn nhất là 0.5 V.
Sau khi qua khuếch đại, tín hiệu đợc đa vào ADC kiểu delta-sigma 24 bit với
tần số lấy mẫu là 894 kSPS. Tín hiệu số đợc cho qua bộ lọc thông cao HPF để
loại bỏ offset. Sau đó qua bộ tích phân số (tuỳ chọn) nếu chuyển đổi dòng-áp


- 19 -

trong kênh 1 sử dụng kiểu cảm biến di/dt ở cuộn dây đầu vào (đối với phép đo
này, điện áp vào kênh tỉ lệ với đạo hàm của dòng điện nên phải lấy tích phân).
Tín hiệu sau đó chia làm 3 đờng thực hiện 3 chức năng tính toán khác nhau.
Đờng thứ nhất đi vào bộ nhân với tín hiệu lấy từ V2. Tín hiệu V2 đợc điều
chỉnh gãc pha bï cho gãc pha cña mét trong 2 tín hiệu bị lệch pha trong V1 hoặc
V2. Sau khi nhân, số liệu đầu ra tỉ lệ với tích V1.V2, đây là giá trị công suất tác
dụng tức thời. Ta đà biết giá trị công suất tác dụng là thành phần 1 chiều của
công suất tác dụng tức thời cho nên, tín hiệu vừa xong cho qua bộ lọc thông thấp
LPF2 sẽ tách ra đợc giá trị công suất tác dụng. Giá trị công suất tác dụng này
sau khi qua bộ bù công suất có thể đọc đợc thông qua thanh ghi lÊy mÉu
WAVEFORM. Cịng cÇn lu ý r»ng, cã thể đọc đợc giá trị dòng tức thời, áp tức
thời hoặc công suất tác dụng từ thanh ghi này phụ thuộc vào cách lựa chọn bit 13
và 14 trong thanh ghi chế đố MODE.
Công suất tác dụng đi từ LPF2 và đợc bù công suất sẽ đợc tích luỹ liên tục
trong thanh ghi năng lợng tác dụng nội không đọc đợc, độ dài 49 bit. Thanh
ghi năng lợng tác dụng AENERGY[23:0] biƠu diƠn 24 bit cao cđa thanh ghi néi
kĨ trªn. Thêi gian lÊy mÉu tÝch luü cho thanh ghi nội nói trên là 1.12 àS
(4/CLKIN).
Đờng thứ hai đa đến bộ bình phơng sau đó qua bộ lọc thông thấp để tách
thành phần 1 chiều (là giá trị bình phơng của Irms), qua bộ bù offset (giá trị bù
đợc đặt trong thanh ghi IRMSOS) sau đó qua bộ căn hai để cho giá trị của dòng
điện hiệu dụng (quá trình xử lý tính toán giá trị điện áp trong kênh V2 cũng
tơng tự nh vậy). Hai giá trị điện áp và dòng hiệu dụng qua bộ nhân cho ra công
suất biểu kiến. Quá trình tính toán năng lợng biểu kiến cũng tơng tự nh tính
năng lợng tác dụng.


- 20 -

§êng thø ba, cho qua bé trƠ π / 2 , sau đó nhân với tín hiệu từ kênh 2 để tính
toán giá trị công suất và năng lợng phản kháng.
ADE7753 còn có bộ biến đổi tần số năng lợng DFC có tần số ra CF dùng cho
việc hiệu chỉnh thiết bị.
ADE7753 còn bố trí mạch phát hiện qua điểm không trên kênh 2 để dùng cho
tính chu kỳ, tần số.
Các thanh ghi lu trữ các số liệu tính toán trong ADE7753 có thể đợc đọc qua
cổng nối tiếp SPI.
Điểm qua toàn bộ các hoạt động của ADE7753, ta thấy: để cho vi hệ thống này
thể hiện đợc chức năng của nó ta phải cài đặt các thanh ghi cho nó hoạt động,
để xử lý kết quả đo của nó ta phải đọc, viết các thanh ghi dữ liệu. Tấc cả đều gắn
liền với các thanh ghi trong ADE7753. Vì vậy, trong phần tiếp theo ta sẽ đi vào
khảo sát cơ chế đọc ghi các thanh ghi thông qua giao diện SPI cũng nh cơ chế
ngắt trong ADE7753.
2.3 Giao diện SPI và cơ chế ngắt của ADE7753:
2.3.1 Giao diện nối tiếp SPI:
Toàn bộ các chức năng của ADE7753 đợc quản lý thông qua một số thanh ghi
on-chip. Nội dung các thanh ghi này có thể đợc cập nhật và đọc sử dụng giao
diện nối tiếp SPI. Sau khi đợc cấp nguồn hoặc đa chân RESET xuống thấp hoặc
có sờn xuống trên chân CS , ADE7753 đợc đặt vào chế độ truyền thông. Trong
chế độ truyền thông, ADE7753 cần một lệnh viết đến thanh ghi truyền thông. Dữ
liệu viết đến thanh ghi truyền thông quyết định thao tác truyền dữ liệu tiếp theo
là đọc hay viết và thanh ghi nào sẽ đợc truy cập. Do đó, tấc cả các thao tác
truyền dữ liệu trong ADE7753 phải đợc bắt đầu bằng một lệnh viết đến thanh
ghi truyền thông.