Ca răspuns la problemele de precizie scăzută a măsurătorilor și costuri ridicate ale dispozitivelor tradiționale de calibrare a contoarelor trifazate, UBS a dezvoltat un dispozitiv de calibrare a contorului multifuncțional trifazic. Circuitul hardware al dispozitivului include în principal circuitul de comutare al intervalului de eșantionare a tensiunii și curentului, circuitul de comandă a releului, circuitul de ceas, modulul de comunicație serială și circuitul de afișare. Circuitul de comutare a intervalului de eșantionare a tensiunii și a curentului convertește semnalele de tensiune și curent colectate de transformatoarele de curent și de tensiune în domeniul de măsurare al cipului. Acest dispozitiv vine cu 4 porturi seriale UART pentru comunicare, ceea ce este convenabil pentru conectarea cu alte periferice. După primirea semnalului, microcontrolerul afișează datele colectate de tensiune și curent pe ecranul tactil capacitiv TFTLCD. Proiectarea software-ului include în principal inițializarea variabilelor temporare, configurarea registrelor relevante și colectarea regulată a tensiunii și a curentului.
Cuvinte cheie: microcontroler; eșantionarea tensiunii și a curentului; circuit de comutare a intervalului
Conţinut:
1. Design general al sistemului
2. Proiectarea circuitelor hardware
2.1 Sistem de bază
2.2 Circuitul de comutare a intervalului de prelevare a tensiunii și curentului
2.3 Proiectarea circuitului de acționare a releului
2.4 Proiectarea modulului de comunicații seriale
3.1 Proiectarea programului principal al microcontrolerului
3.2 Program de procesare a recepției întreruperii portului serial
4.Rezultatele testelor și analize
1. Design general al sistemului
Odată cu dezvoltarea tehnologiei electronice a informației, contorul tradițional de energie cu inducție are o precizie scăzută și un consum mare de energie, care nu mai poate îndeplini cerințele. Oamenii au combinat tehnologiile software și hardware pentru a propune contoare electronice de energie. În prezent, funcția de măsurare a contoarelor de energie în trei-faze se îmbunătățește constant. Pentru a asigura stabilitatea performanței de măsurare și a transmisiei de date de la distanță, au apărut microcalculatoare cu un singur cip și contoare de energie trifazate cu transmisie la distanță inteligentă, care pot realiza citirea automată a contoarelor de la distanță și au o puternică capacitate anti-interferențe. Având în vedere problemele de afișare LCD și de detectare a curentului, această lucrare folosește un cip cu controler LCD pentru a simplifica designul circuitului. Prin urmare, această lucrare studiază dispozitivul de calibrare a contorului trifazat pentru a rezolva problema că dispozitivul tradițional de calibrare a contorului trifazat-măsoară curentul și tensiunea mici.
2.Design de circuit hardware
2.1 Sistem de bază
Pinii 58, 59 și 60 de alimentare pentru cip sunt conectați la o tensiune de 5 V, pinul 54 din procesor este portul de transmisie serial și pinul 53 este portul de recepție serial.
2.2 Circuitul de comutare a intervalului de prelevare a tensiunii și curentului
Odată cu dezvoltarea tehnologiei informaționale electronice, contorul de energie inductiv tradițional are o precizie scăzută și un consum mare de energie, care nu mai poate îndeplini cerințele. Oamenii au combinat tehnologiile software și hardware pentru a propune contoare electronice de energie. În prezent, funcția de măsurare a contoarelor de energie în trei-faze se îmbunătățește constant. Unele contoare de energie trifazate bidirecționale accesează registre prin interfețe pentru a măsura valoarea efectivă a tensiunii și puterii reactive ale fiecărei fază; Având în vedere că nu mai este o simplă măsurare numerică, proiectanții aplică cipuri pe contor pentru a realiza analize în timp real-a datelor de formă de undă de curent și tensiune, măsurarea și evaluarea dimensiunii sarcinii rezistive. Pentru a asigura stabilitatea performanței contorizării și a transmisiei de date de la distanță, au apărut contoare de energie trifazate cu transmisie la distanță inteligentă, bazate pe microcalculatoare cu un singur cip, care pot realiza citirea automată a contoarelor de la distanță și au o puternică capacitate anti-interferențe; Contoarele de energie cu trei-faze bazate pe microcalculatoare cu un singur-cip pot măsura energia aparentă și au funcții de actualizare a memoriei flash. În ultimii ani, aplicarea cipurilor în contoare a devenit o tendință. Luând în considerare problemele afișajului LCD și detectarea curentului, această lucrare studiază un dispozitiv de calibrare a contorului trifazat pentru a rezolva problema măsurării curentului și tensiunii scăzute în dispozitivele tradiționale de calibrare a contorului trifazat.
2.3 Proiectarea circuitului de acționare a releului
Când portul I/O al chipului de comandă iese 5 V, curentul trece prin bobina releului de ieșire auxiliară, iar comutatorul K10 este rotit la 4 pentru a ieși o tensiune stabilă.
2.4 Proiectarea modulului de comunicații seriale
Cipul este utilizat în designul hardware și este conectat la pinii PA2, PA3, PA9 și PA10 ai controlerului pentru comunicarea serială, unde PA2 și PA3 sunt folosite pentru trimitere și PA9 și PA10 pentru recepție. Terminalul 5 din J4 este terminalul de masă, iar bornele 2 și 3 corespund interfețelor PA9 și PA10.
3.Proiectare software
Designul software al dispozitivului de calibrare a contorului trifazic adoptă principiul de proiectare modulară pentru a afișa datele colectate pe ecranul tactil capacitiv. Datorită limitărilor de spațiu, sunt descrise doar programul principal al microcontrolerului și programul de procesare de primire a întreruperii portului serial.
3.1 Proiectarea programului principal al microcontrolerului
Mai întâi, dezactivați întreruperile globale, apoi inițializați diferiți parametri și porturi IO și configurați registrele relevante. După începerea eșantionării complete, microcontrolerul efectuează prelucrarea datelor și în final afișează datele de tensiune și curent pe ecranul tactil.
3.2 Program de procesare a recepției întreruperii portului serial
După ce microcontrolerul deschide întreruperea și primește un caracter, este generată o întrerupere de finalizare a recepției. Funcția de recepție salvează datele în bufferul variabil, iar contorul este redus cu 1. Setați valoarea inițială la 1. Dacă contorul este egal cu 0, executați funcția de apel invers; dacă contorul nu este egal cu 0, microcontrolerul așteaptă următoarea recepție.
4.Rezultatele testelor și analize
Platforma de testare a fost construită cu hardware-ul și software-ul proiectat. Sursa de alimentare standard programabilă în trei faze a fost obiectul de măsurare. Au fost introduse trei seturi de date pentru testare.
Din datele de mai sus, se poate observa că prin modificarea valorii inițiale a sursei de alimentare, eroarea fiecărui set de date obținut este foarte mică. Dispozitivul poate realiza măsurarea precisă a contorului trifazic-, care corespunde așteptărilor de proiectare.
5. Concluzie
Proiectul de bază al acestui articol este un dispozitiv de calibrare a contorului cu trei faze și curent cu 4 zecimale, care este un dispozitiv de calibrare ideal pentru utilizatorii de sisteme de alimentare.