این فایل درقالب ورد وقابل ویرایش در 110 صفحه می باشد.
مقدمه
امــروزه بهران مصرف برق شاید مسئله ای مشکل سـاز برای آینده کشورمـان باشد ، با کاهش و صـرفه جویی در مصـرف برق شاید بتوان نیمی از این مشکل را حل نمود ، اما با کمی تدبیر می توان کمک بزرگی به آینده و اقتصاد نمود .
ساخت دستگاه آنالایزر (VCA005) تنها گامی در بهینه سازی مصرف انرژی می باشد ، این دستگاه با آنالیز کامل از مصـرف انرژی نموداری بصورت ماکزیمم و مینیمم مصرف در اختیار کاربر قرار می دهـد ، بنابراین کاریر قادر خواهد بود ایرادات مصرف برق را شناسایی نموده و سعی در رفع اشکالات نماید . بنابراین از این طریق خواهیم توانست کمک شایانی در بهتر مصرف نمودن انرژی انجام دهیم .
با نصب این دستگاه در کارنجات و رفع ایرادات احتمالی که بوسیله آنالیز برق شناسایی خواهد شد میتوان گامی بزرگ در بهینه سازی مصرف برق و اقتصاد کشور برداشت .
امیدوارم با راهنمایی و کمک اساتید محترم و ساخت دستگاه فوق الذکر توانسته باشم کمکی هر چند کوچک به اقتصاد کشورم کرده باشم .
بلوک و دیاگرام دستگاه :
CH0 CH1 CH2 CH3 CH4 CH5
ورودی ورودی ورودی ورودی ورودی ورودی
ولتاژ 3 ولتاژ 2 ولتاژ 1 جریان3 جریان 2 جریان 1
توضح عملیات قطعات کشیده شده در بلوک :
الف ) 89C51(1) :
1- فرمانهای لازم را به ADC808 می دهد تا مقدار آنالوگ به دیجیتال برای هر شش کانال تبدیل شود ( سه کانال جریان و سه کانال ولتاژ )
2- مقدار دیجیتال گرفته شده از ADC را گرفته و عملیات لازم را روی آن انجام می دهد و مقدار مطلوب را روی صفحه LCD نمایش می دهد و همچنین این مقادیر را از طریق پورت سریال به آی سی 89C51(2) می فرستد .
3- کی بورد ماتریسی را چک می کند تا چنانچه کلید فشار داده شد عملیات لازم را انجام دهد .
4- محاسبه کردن ساعت سیستم و نمایش ساعت روی صفحه LCD .
5- محاسبه تاریخ شمسی و نمایش برروی صفحه LCD .
ب) 89C51(2) :
1- اطلاعات رسیده از خط سریال از آی سی 89C51(1) را در حافظه RAM ذخیره می کند و همچنین این اطلاعات را از طریق سریال به کامپیوتر می فرستد تا این مقادیر در نرم افزار نمایش داده شود .
2- بعد از رسیدن هر باکس اطلاعات یک LED را روشن یا خاموش می کند تا ذخیره اطلاعات در دستگاه نمایش داده شود .
ج) HIN232
یک واسط است برای تبادل سریال بین میکرو و کامپیوتر .
این آی سی ولتاژ پنج و صفر میکرو را با استفاده از خازنهای مدار تبدیل به ولتاژهای پانزده و منفی پانزده می کند .
این آی سی برای تبادل سریال از استاندارد RS232 استفاده می کند .
پایه های RS232
چون در کامپوترهای IBM برای ارتباط سریال از سوکت نه پین استفاده می شود لذا پایه های آن را توضیح می دهیم :
پایه ها :
1- تشخیص حامل داده DCD
2- داده رسیده RXD
3- داده ارسال شده TXD
4- پایانه داده آماده DTR
5- سیگنال زمین
6- مجموعه داده آماده
7- تقاضای ارسال
8- آمادگی برای ارسال
9- تشخیص دهنده
ما برای ارتباط سریال با میکرو فقط از پایه های دو و سه و پنج استفاده می کنیم .
پورتهای COM در IBM PC و سازگار به آنها :
کامپوترهای IBM PC و سازگارهای مبتنی بر (8086 ، 286 ، 386 ، 486 و پنتیوم ) معمولاً دو پورت COM دارند . هـر دو پورت کانکتورهای نوع RS – 232 را دارا می باشند .
بسیاری از PC ها یک DB – 25 و یک DB – 9 را بکار می برند .
پورت های COM با COM 1 و COM 2 نامگذاری شده اند . در سالهای اخیر COM 1 برای ماوس و COM 2 برا ی وسایلی چون مودم بکار رفته اند . برای انجام آزمایشات تبادل اطلاعات ، پورت سریال 8051 را به COM 2 در PC بکار می برند .
د) 1 , 2 , 3 , 4 , 5 , 6 :
یک مدار یکسو کننده و تقویت کننده آپ امپی است که ولتاژ ورودی AC را هم یکسو می کند و هم در یک گین ضرب می کند .
R
V OUT +
-
ه) تراشه ADC 808 با 8 کانال آنالوگ :
تراشه مفید دیگر ADC 808 از National Semaconductor است .
این تراشه دارای 8 ورودی است که اجازه می دهد تا 8 مبدل مختلف را با یک تراشه ردیابی کنیم . این تراشه دارای خروجی داده هشت بیتی است . هشت ورودی آنالوگ مولتی پلکس است ، برای این کار سه پایه آدرس C , B , A به کار می رود در این تراشه VREF(+) و VREF(-) ، ولتاژ مرجع را تنظیم می کند . اگر VREF (-) = GND و VREF(+) = 5 باشد ، سایر پله ها برابر است با 5/256=19.43mv بنابراین برای داشتن پله 10 میلی ولت به ولتاژ ریفرنس 56/2 نیاز داریم . ما از کانالهای A , B , C برای انتخاب کانالهای صفر تا هفت ورودی آنالوگ و از ALE برای لچ کردن آدرس استفاده می کنیم . SC برای شروع تبدیل است . EOC برای پایان تبدیل می باشد ، OE فعال ساز خروجی است .
D 0 II N0
D 7 7 I N
و) طرز کار LCD :
توصیف پایه های LCD
LCD مورد بحث ما چهارده پایه است .
- VSS – زمین
2- VCC – منبع تغذیه
3-VEE – منبع تغذیه کنترل درخشندگی
4- RS – انتخاب RS=0 برای انتخاب دستور العمل ، RS=1 برای انتخاب ثبات داده .
5- R/W گذرگاه داده 8 بیت .
6- E – انتخاب
7- DB0 گذرگاه داده 8 بیت .
8- DB1گذرگاه داده 8 بیت .
9- DB2 گذرگاه داده 8 بیت .
10- DB3 گذرگاه داده 8 بیت .
11- DB4 گذرگاه داده 8 بیت .
12- DB5 گذرگاه داده 8 بیت .
13- DB6 گذرگاه داده 8 بیت .
14-DB7 گذرگاه داده 8 بیت .
RS ، انخابگر ثبات :
در داخل LCD دو ثبات وجود دارد و این پایه برای انتخاب آنها به این ترتیب بکار می رود که اگر صفر باشد ثبات فرمان انتخاب می شود و اجازه می دهد فرمانهایی همچون پاک کردن ، نشاندن مکان نما و غیره صادر شود و اگر یک باشد ثبات داده انتخاب می شود و به کاربر اجازه ارسال داده روی LCD برای نمایش می دهد .
R/W خواندن / نوشتن :
این پایه به کاربر اجازه نوشتن اظلاعات و یا خواندن از LCD را فراهم می سازد اگر یک باشد برا ی خواندن و اگر صفر باشد برای نوشتن است .
E ، فعال :
از این پایه برای لچ کردن اطلاعات ارائه شده به پایه های داده اش استفاده می کند . وقتی داده به پایه های داده اعمال شد یک پالس بالا – پایین به این پایه اعمال میگردد تا به این وسیله LCD داده موجود در پایه های داده را لچ کند . این پالس بابد حداقل 450 ns عرض داشته باشد .
D0 – D7 :
هشت بیت خط داده برای ارسال اطلاعات به LCD یا خواندن محتوای ثباتهای داخلی LCD بکار می رود . برای نمایش حروف و اعداد پورتهای اسکی برای حروف A – Z و a – z و اعداد صفر تا نه به پایه ها ارسال می شود و همزمان RS = 1 میگردد همچنین کدهای دستورالعمل فرمانی وجود دارند که برای پاک کردن نمایشگر یا باز گرداندن مکان نما به نقطه شروع یا چشمک زدن آن بکار میرود که به شرح ذیل می باشد :
1- پاک کردن صفحه نمایش ………………………………………………..1
2- باز گشت به مکان اول …………………………………………………..2
3- کاهش مکان نما ………………………………………………………..4
4- افزایش مکان نما ………………………………………………………..6
5- جابجایی نمایش به راست ……………………………………………….5
6- جابجایی نمایش به چپ …………………………………………………7
7- نمایش خاموش مکان نما خاموش ………………………………………...8
8- نمایش خاموش مکان نما روشن ………………………………………….A
9- نمایش روشن مکان نما روشن …………………………………………... C
10- نمایش روشن مکان نما روشن ……………………………………….….E
11- نمایش روشن مکان نما چشمک بزند……………………………………. F
12- جابجایی محل مکان نما به چپ………………………………………. 10
13- جابجایی محل مکان نما به راست……………………………………… 14
14- کل صفحه نمایش به چپ جابجا شود…………………………………... 18
15- کل صفحه نمایش به راست جابجا شود………………………………… 1C
16- مکان نما به آغاز خط دوم برود……………………………………….. C0
17 – سازماندهی دو خط و ماتریس 5*7 …………………………………… 38
شرح کار دستگاه :
این دستگاه از دو قسمت نرم افزار تحت کامپیوتر با ویژال C++ و یک سخت افزار که یک بورد و ودارات الکترونیکی تشکیل شده است .
مشخصات دستگاه آنالایزر VCA005 :
1- دارای یک صفحه LCD برای نمایش ولتاژ و جریان سه فاز لحظه ای کارخانه و نمایش ساعت و تاریخ شمسی می باشد .
2- دارای کی بورد 4*3 ماتریسی برای بعضی از تنظیمات در دستگاه .
3- نگهداری مقدار ماکزیمم جریان سه فاز و ساعت آن در داخل حافظه دستگاه برای آنالیز اپراتور .
4- نمونه گیری از جریان سه فاز و نگهداری در حافظه دستگاه هر هشت ثانیه .
5- این دستگاه سازگاری با هر تابلوی برق دارد و فقط با تعویض ترانس داخال منوی دستگاه بر اساس C/T (ترانس جریان ) می توان این دستگاه را بر روی تابلوهای مختلف نصب کرد و آنالیز لازم را بر روی آن تابلو انجام داد .
6- این دستگاه نیازی به اپراتور برای تخلیه اطلاعات ندارد و خود سیستم بصورت اتوماتیک روشن خواهد شد و اطلاعات تخلیه می شود و کامپیوتر دوباره خاموش خواهد شد .
7- داخل نرم افزار کامپیوتری این امکان وجود دارد که این دستگاه هر جای کارخانه نصب شده باشد از طریق سریال به کامپیوتر متصل می شود و داخل نرم افزار کامپیوتری این امکان وجود دارد که می توان جریان سه فاز و ولتاژ سه فاز را بصورت On Line نمایش می دهد .
8- در داخل نرم افزار این امکان وجور دارد که می توان سطح پر شدن حافظه دستگاه را مشاهده کرد .
مزایای دستگاه آنالایزر VCA005 :
1- بعد از تخلیه اطلاعات هر 24 ساعت می توان نمودار مصرف برق را در نرم افزار Exel رسم نمود و آنالیز لازم را برای برق مصرفی کارخانه مورد نظر انجام داد .
2- از روی نمودار حتی می توان از سالم یا خراب بودن دستگاههایی که آمپر آنها مشخص است مطلع شد .
3- از روی نمودار میتوان اگر قطعی برق باشد ساعت قطع و وصل شدن برق را بدست آورد .
4- در داخل نرم افزار کامپیوتری این امکان وجود دارد که می توان با دادن تاریخ مورد نظر پول برق مصرفی و کیلو وات مصرفی در آن تاریخ رابراساس دادن تعرفه مصرف برق آن کارخانه به نرم افزار بدست آورد .
سخت افزار دستگاه آنالایزر VCA005 :
در داخل نرم افزار 2 عدد میکرو پروسور809C51 وجود دارد که هر یک به تنهایی کار خاصی را انجام می دهند .
ورودی جریان دستگاه از C/T تابلو می باشد که در سر راه C/T یک مقاومت 1/0 اهم ، 5 وات مجود دارد که جریان عبوری از C/T را تبدیل ولتاژ میکند .
C/T :
برای اندازه گیری جریان عبوری از تابلوی برق از این دستگاه استفاده می شود که این دستگاه در دور شین ورودی کارخانه قرار می گیرد و بر اساس جریان ورودی از شین یک جریان متناسب با آن در C/T برقرار می شود .و رابطه آن امکان دارد به صورت زیر باشد که بر اساس جریان کارخانه انتخاب می شود .
1000/5 , 1500/5 , 2000/5 و … بطور مثال اگر 2000 آمپر کارخانه جریان مصرف کند در داخل C/T 5 آمپر تولید می شود ، حال ما خروجی C/T را به یک مقاومت 1/0 اهم و 5 ولت داده ایم که این جریان را تبدیل به ولتاژی کند ، یعنی اگر 5 آمپر در C/T تولید شود ولتاژ ایجاد شده دو سر مقاومت 5/0 ولت است :
V = R . I = 0.1 * 5 = 0.5 شین ورودی
2000A
+ 0.1 C / T
- 5w
توجه : جریان تولید شده در C/T یک جریان AC است .
ولتاژ دو سر مقاومت به یک مدار یکسو ساز و تقویت کننده وارد می شود و بعد از یکسو سازی و تقویت با یک ولتاژ تقویت شده و DC خواهیم داشت که مدار یکسو ساز بصورت زیر می باشد :
R
10 K 0.1 اهم
vout + Vin
OP07
100میکروفاراد -
10 K
مقاومت متغیر R در دست ماست تا بتوانیم گین مدار تقویت کننده را تغییر دهیم ، با این مقاومت د رمدار می توان مدار را کالیبره نمود تا بتواند جریان صحیح را روی LCD نمایش دهد .
دو عدد دیود ورودی باعث می شود که اگر ولتاژ ورودی بیشتر از 6/0 ولت شود اتصال کوتاه خواهد شد و باعث می شود تا خروجی از یک اندازه ای بیشتر نشود و به مدارات بعدی صدمه وارد نشود . این مدار ولتاژ ورودی را یکسو می کند و هم در یک گین ضرب می کند از این مدار به همین صورت دو نمونه دیگر وجود دارد که دو جریان دیگر نیز اندازه گیری خواهد شد .
خروجی این مدارات به ورودی هر کانال ADC808 متصل می شود .
این (ADC808) IC دارای هشت کانال ورودی است که سه تا ورودی جریان و سه تا ورودی ولتاژ است . جریان این IC هشت بیت اطلاعات دیجیتال است که بصورت یک میکروپروسور 89C51 متصل است که میکرو اطلاعات جریان و ولتاژ را بصورت دیجیتال از این پورت دریافت می کند .
مدارات قسمت نمونه گیری ولتاژ :
ابتدا ولتاژ ورودی (220 ولت ) با یک تقسیم ولتاژ تبدیل به ولتاژ زیر 5/0 ولت می شود که بصورت زیر می باشد :
ورودی ولتاژ
ADC 808
CH3
مدار یکسو ساز و تقویت کننده
220 کیلو اهم w2
470 اهم
طبق مدار بالا دو مدار مشابه وجود دارد که دو ولتاژ دو فاز دیگر را اندازه گیری و بر روی LCD دستگاه نمایش می دهد .
طرز کار ADC 808 :
در ابتدا آدرس ADC روی کانال صفر تنظیم میشود ، طبق اتصالات دستگاه جریان 1 به کانال صفر ، جریان 2 به کانال یک ، جریان 3 به کانال دو ، ولتاژ 1 به کانال سه ، ولتاژ 2 به کانال چهار و ولتاژ 3 به کانال پنج متصل است .
وقتیکه آدرس ADC روی کانال صفر تنظیم شد مقدار دیجیتال که به پورت یک میکرو می رسد مقدار دیجیتال جریان است که این عدد را هم رو ی LCD نمایش می دهد و هم این عدد را از طریق سریال به میکرو دیگر دستگاه می فرستد و آن میکرو این عدد را داخل RAM ذخیره می کند و هم این عدد را از طریق سریال به کامپیوتر می فرستد و در داخل نرم افزار این جریان نمایش داده می شود .
تمام اعداد اندازه گیری شده در داخل دستگاه یک عدد هشت بیتی است ، برای ترانس های بشتر از 250 این عدد خوانده شده از تابلو را در ضریب ترانس ضرب می شود . ضریب ترانس : 2000/250 = 8
مثلاً برای ترانس 2000/5 هر عدد خوانده شده از ADC ضرب در 8 می شود و روی LCDنمایش می دهد .
بطور مثال برای ترانس 800/5 ضریب ترانس برابر 3.2 است که هر عدد خوانده شده ضربدر 3.2 می شود و روی LCDنمایش میدهد.
بعداز اینکه آدرس ADC روی کانال صفرتنظیم شدواطلاعات جریان فاز یک خوانده شد و روی LCD نمایش داده شد آدرس ADC روی کانال یک تنظیم می شود ،
فهرست مطا لب
1- مقدمه
2- بلوک و دیاگرام دستگاه
3- توضیح عملیات قطعات رسم شده در بلوک دیاگرام
الف – 89C51(1)
ب – 89C51(2)
ج – HIN 232
د- مدارات یکسو کننده و تقویت کننده
ه – تراشه ADC808
و – طرز کار LCD
4- شرح کار دستگاه
5- مشخصات دستگاه
6 – مزایای دستگاه
7- سخت افزار دستگاه
8- مدارات قسمت نمونه گیری ولتاژ و جریان
9- طرز کار ADC 808
10- نرم افزار دستگاه
11- شرح عملکرد نرم افزار
12- شرح کلیدهای مختلف نرم افزار
13- آنالیز اطلاعات ذخیره شده
14-توضیحات نرم افزار اسمبلی میکرو پروسسورها
15- توضیحات نرم افزار تحت ویندوزبا Visual C++
پایان نامه شرح دستگاه آنالایزر
