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研究生: 張益豪
yai-haw Chang
論文名稱: 新型電力電流微感測器傳輸介面設計
Transmission Interface Design for a New Power Current Micro Sensor
指導教授: 陳南鳴
Nan-Ming Chen
口試委員: 鍾聖倫
Sheng-Luen Chung
潘晴財
Ching-Tsai Pan
學位類別: 碩士
Master
系所名稱: 電資學院 - 電機工程系
Department of Electrical Engineering
論文出版年: 2009
畢業學年度: 97
語文別: 中文
論文頁數: 58
中文關鍵詞: 即時資料傳送並行處理類比數位轉換電路數位類比轉換電路
外文關鍵詞: Real-time data transfer, Parallel processing, Analog-to-digital circuit, Digital-to-analog circuit
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本文旨在研究一個新型的電力電流微感測器傳輸介面,使得此新
型的傳輸介面可應用於本實驗室所設計之新型霍爾感測器上;利用數
位信號的優點,避免受到電力電流的干擾,且其數位傳輸介面需具備
隨時監測電力開關的高頻暫態能力與即時傳送高頻暫態資料給接收
端顯示。
本研究使用類比/數位轉換元件來轉換霍爾感測器的信號,將其
資料利用現場可規劃邏輯陣列(Field-Programmable Gate Array, FPGA )
做數位信號的處理並將資料傳送至接收端;於接收端做數位/類比轉
換後並利用擷取卡擷取信號於電腦顯示。此傳輸介面,依照
IEC60044-1 的規定;當其用於量測負載電流時,精確度等級可達到
0.5。用於量測故障電流時,即使量測到額定負載電流的100 倍,誤
差仍可維持在5%內。


This study investigates the transmission interface of a new power
current micro sensor to be applied to the new micro sensor designed by
our laboratory. The new micro sensor takes the advantage of digital
signals to avoid power current interference. The interface allows the new
micro sensor to monitor, send and receive high frequence transient state
signals produced by power switches.
This study uses an analog-to-digital converter to transform the Hall
signals produced by the micro sensor into digital data. These digital data
are processed by a field-programmable gate array and then sent to its
receiver to be transformed by a digital-to-analog converter into analog
signals. A DAQ card is then used to display them on a computer. The
interface designed in this research can satisfy class 0.5 level of
IEC6044-1 for load current measurements. For fault current
measurements, the interface can measure currents up to 100 times of rated
load currents and still stay within 5% acurracy.

摘要 I 目錄 IV 第一章 緒論 1 1.1 研究動機 1 1.2 研究目的 2 1.3 論文大綱 3 第二章 電力電流微感測器設計 4 2.1 前言 4 2.2 比流器簡介 4 2.3 霍爾感測器 6 2.4 電力電流微感測器架構與流程 10 2.5 霍爾微感測器設計考量因素 12 第三章 數位類比、類比數位轉換設計與分析 14 3.1 前言 14 3.2 類比數位與數位類比轉換分析 14 3.2.1 類比轉換考量因素 14 3.2.2 前置放大器的設計 15 3.2.3 類比數位轉換器與數位類比轉換器的特性介紹與選擇 18 3.2.4 FPGA介紹 24 3.3類比數位與數位類比之控制晶片與流程 26 3.3.1系統軟硬體 26 3.3.2系統流程圖 28 3.3.3時序分析與模擬 31 第四章 測試結果與討論 42 4.1前言 42 4.2量測系統架構規劃 42 4.3量測波型比較 44 4.4電力電流微感測器的探討 49 第五章 結論與未來展望 52 5.1 結論 52 5.2 未來展望 53

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