Als reactie op de problemen van de lage meetnauwkeurigheid en de hoge kosten van traditionele drie--fasenmeterkalibratieapparaten, heeft UBS een drie-driefasig multifunctioneel meterkalibratieapparaat ontwikkeld. Het hardwarecircuit van het apparaat omvat voornamelijk een schakelcircuit voor het bemonsteringsbereik van spanning en stroom, relaisaandrijfcircuit, klokcircuit, seriële communicatiemodule en displaycircuit. Het spannings- en stroombemonsteringsbereikschakelcircuit zet de door de stroom- en spanningstransformatoren verzamelde spannings- en stroomsignalen om in het meetbereik van de chip. Dit apparaat wordt geleverd met 4 UART seriële poorten voor communicatie, wat handig is voor aansluiting op andere randapparatuur. Na ontvangst van het signaal geeft de microcontroller de verzamelde spannings- en stroomgegevens weer op het capacitieve TFTLCD-aanraakscherm. Het softwareontwerp omvat voornamelijk het initialiseren van tijdelijke variabelen, het configureren van de relevante registers en het regelmatig verzamelen van spanning en stroom.
Trefwoorden: microcontroller; spannings- en stroombemonstering; bereik schakelcircuit
Inhoud:
2. Ontwerp van hardwarecircuits
2.1 Kernsysteem
2.2 Schakelcircuit voor spanning en stroombemonsteringsbereik
2.3 Ontwerp van relaisaandrijfcircuits
2.4 Ontwerp van seriële communicatiemodule
3.1 Ontwerp van het hoofdprogramma van de microcontroller
3.2 Verwerkingsprogramma voor ontvangst van seriële poortonderbrekingen
Met de ontwikkeling van elektronische informatietechnologie heeft de traditionele inductie-energiemeter een lage nauwkeurigheid en een hoog stroomverbruik, wat niet langer aan de eisen kan voldoen. Mensen hebben software- en hardwaretechnologieën gecombineerd om elektronische energiemeters voor te stellen. Momenteel wordt de meetfunctie van drie-fase-energiemeters voortdurend verbeterd. Om de stabiliteit van de meetprestaties en gegevensoverdracht op afstand te garanderen, zijn microcomputers met één chip en intelligente driefasige energiemeters voor transmissie op afstand verschenen, die automatische meteruitlezingen op afstand kunnen realiseren en een sterk anti-interferentievermogen hebben. Gezien de problemen van LCD-weergave en stroomdetectie, gebruikt dit artikel een chip met LCD-controller om het circuitontwerp te vereenvoudigen. Daarom bestudeert dit artikel het drie-fasige meterkalibratieapparaat om het probleem op te lossen dat het traditionele drie-fasige meterkalibratieapparaat kleine stroom en spanning meet.
2. Hardwarecircuitontwerp
2.1 Kernsysteem
De chipvoedingspinnen 58, 59 en 60 zijn verbonden met een spanning van 5 V, pin 54 in de processor is de seriële transmissiepoort en pin 53 is de seriële ontvangstpoort.
2.2 Schakelcircuit voor spanning en stroombemonsteringsbereik
Met de ontwikkeling van elektronische informatietechnologie heeft de traditionele inductieve energiemeter een lage nauwkeurigheid en een hoog stroomverbruik, wat niet langer aan de eisen kan voldoen. Mensen hebben software- en hardwaretechnologieën gecombineerd om elektronische energiemeters voor te stellen. Momenteel wordt de meetfunctie van drie-fase-energiemeters voortdurend verbeterd. Sommige bidirectionele drie--energiemeters hebben toegang tot registers via interfaces om de effectieve waarde van elke fasespanning en reactief vermogen te meten; Aangezien het niet langer een eenvoudige numerieke meting is, passen ontwerpers chips op de meter toe om realtime analyse van stroom- en spanningsgolfvormgegevens, meting en beoordeling van de weerstandsbelastinggrootte te realiseren. Om de stabiliteit van de meetprestaties en gegevensoverdracht op afstand te garanderen, zijn er intelligente drie{7}}fase-energiemeters op afstand verschenen, gebaseerd op microcomputers met één- chip, die automatische meteruitlezingen op afstand kunnen realiseren en een sterk anti-interferentievermogen hebben; Drie-fase-energiemeters op basis van microcomputers met één-chip kunnen de schijnbare energie meten en beschikken over flash-geheugenupgradefuncties. De laatste jaren is de toepassing van chips in meters een trend geworden. Gezien de problemen van LCD-schermen en stroomdetectie, bestudeert dit artikel een drie-kalibratieapparaat voor een driefasige meter om het probleem van lage stroom- en spanningsmetingen in traditionele drie-fasige meterkalibratieapparaten op te lossen.
2.3 Ontwerp van relaisaandrijfcircuits
Wanneer de I/O-poort van de aandrijfchip 5 V afgeeft, vloeit er stroom door de hulpuitgangsrelaisspoel en wordt de schakelaar K10 naar stand 4 gedraaid om een stabiele spanning uit te voeren.
2.4 Ontwerp van seriële communicatiemodule
De chip wordt gebruikt in het hardwareontwerp en is verbonden met de PA2-, PA3-, PA9- en PA10-pinnen van de controller voor seriële communicatie, waarbij PA2 en PA3 worden gebruikt voor het verzenden en PA9 en PA10 voor het ontvangen. Klem 5 in J4 is de aardterminal en klem 2 en 3 corresponderen met de PA9- en PA10-interfaces.
3. Softwareontwerp
Het softwareontwerp van het drie-fasemeterkalibratieapparaat maakt gebruik van het modulaire ontwerpprincipe om de verzamelde gegevens op het capacitieve aanraakscherm weer te geven. Vanwege ruimtebeperkingen worden alleen het hoofdprogramma van de microcontroller en het verwerkingsprogramma voor het ontvangen van interrupts op de seriële poort beschreven.
3.1 Ontwerp van het hoofdprogramma van de microcontroller
Schakel eerst de globale interrupts uit, initialiseer vervolgens verschillende parameters en IO-poorten en configureer de relevante registers. Nadat de volledige bemonstering is gestart, voert de microcontroller de gegevensverwerking uit en geeft uiteindelijk de spannings- en stroomgegevens weer op het aanraakscherm.
3.2 Verwerkingsprogramma voor ontvangst van seriële poortonderbrekingen
Nadat de microcontroller de interrupt opent en een teken ontvangt, wordt een ontvangstvoltooiingsinterrupt gegenereerd. De ontvangende functie slaat de gegevens op in de variabele buffer en de teller wordt met 1 verlaagd. Stel de beginwaarde in op 1. Als de teller gelijk is aan 0, voer dan de callback-functie uit; als de teller niet gelijk is aan 0, wacht de microcontroller op de volgende ontvangst.
4.Testresultaten en analyse
Het testplatform is gebouwd met de ontworpen hardware en software. De drie-fasige programmeerbare standaardstroombron was het meetobject. Er werden drie sets gegevens ingevoerd voor testen.
Uit de bovenstaande gegevens blijkt dat door het wijzigen van de initiële waarde van de stroombron de fout van elke verkregen set gegevens zeer klein is. Het apparaat kan de nauwkeurige meting van de drie-fasemeter uitvoeren, wat voldoet aan de ontwerpverwachtingen.
5. Conclusie
Het kernontwerp van dit artikel is een drie-fasemeterkalibratieapparaat met een nauwkeurige stroomsterkte tot op 4 decimalen, wat een ideaal kalibratieapparaat is voor gebruikers van energiesystemen.