片機(jī)課程設(shè)計--單相工頻交流電壓、電流計設(shè)計-文庫吧
2025-05-17 22:45 本頁面
【正文】 真有效值轉(zhuǎn)換器性能較好的一種。 AD736 有效值測量原理如下 :一個交變信號的有效值定義為 ?? TTR M S dttVV 0 21 )]([ （ 1） 這里， RMSV 為信號的有效值， T 為測量時間， )(tV 是一個時間的函數(shù)，但不一定是周期性的。 對等式兩邊進(jìn)行平方得： dttVV TTR M S ?? 0 21 )]([2 （ 2） 右邊的積分項可以用一個平均來近似 7 ?? T dttVTtVA v g 0 22 )]([1)]([ （ 3） 這樣式（ 2）可以簡化為： )]([ 22 tVA vgV R M S ? （ 4） 等式兩邊除以 RMSV 得： R M SR M S VtVAvgV )]([ 2? （ 5） 這個表達(dá)式就是測量一個信號真實有效值的基礎(chǔ)。 AD736 也是采用的這一原理。 圖中 CC 為低阻抗輸入端耦合電容一般取值為 10～ 20uF； CF為輸出端濾波電容一般取 10uF； CAV 為平均電容，它是 AD736 的關(guān)鍵外圍元件，用于進(jìn)行平均值運(yùn)算。其大小將直接影響到有效值的測量精度，尤其在低頻時更為重要。多數(shù)情況下可選 33uF。 8 圖 23 真有效值轉(zhuǎn)換電路 167。 555 定時器矩形波轉(zhuǎn)換電路 設(shè)計 利用 555 定時器，對正弦信號進(jìn)行整形，從而形成矩形波。利用中斷進(jìn)行計時。當(dāng)整形電壓波形首次出現(xiàn)下降沿時，定時器 2 打開。開始計數(shù)。當(dāng)整形電流波形首次出現(xiàn)下降沿時，關(guān)閉定計數(shù)器 T0，計數(shù)值為 time_l。當(dāng)整形電壓波形再次出現(xiàn)下降沿時，關(guān)閉計數(shù)器 T1，計數(shù)值為 time_s。 從而計算出相位差phase=(time_l)*360/(time_s)。功率因數(shù) power fact=cos（ phase）。應(yīng)用電路如圖 24所示。 9 圖 24 矩形波轉(zhuǎn)換電路 167。 電壓、電流真有效值切換 電路 設(shè)計 由于 AD1674 要求 一路輸入 ，故需對電壓 有效值 和電流 有效值 的信號進(jìn)行通道選擇和切換。本設(shè)計采用模擬開關(guān) CD4053 實現(xiàn)通道切換，即在電壓、電流互感器后設(shè)置一 CD4053，通過單片機(jī)輸出控制信號來控制通道切換，選擇某路信號進(jìn)行有效值轉(zhuǎn)換，應(yīng)用電路如圖 25 所示。 CD4053 是三路二選一模擬開關(guān)，可由三位控制位分別選擇三路輸出，其真值表如表 21 所示。本設(shè)計中只用了一路，單片機(jī) 口 通過 D 觸發(fā)器 與 A 相連， 10 由控制位 A 選擇輸出。 表 21 CD4053 真值表 Input States On Channels EN A B C 0 0 0 0 X0,Y0,Z0 0 0 0 1 X0,Y0,Z1 0 0 1 0 X0,Y1,Z0 0 0 1 1 X0,Y1,Z1 0 1 0 0 X1,Y0,Z0 0 1 0 1 X1,Y0,Z1 0 1 1 0 X1,Y1,Z0 0 1 1 1 X1,Y1,Z1 1 * * * NONE 圖 25 真有效值轉(zhuǎn)換電路 167。 A/D 轉(zhuǎn)換電路設(shè)計 AD1674 是美國 AD 公司推出的一種完整的 12 位并行模 /數(shù)轉(zhuǎn)換單片集成電路。該芯片內(nèi)部自帶采樣保持器（ SHA）、 10 伏基準(zhǔn)電壓源、時鐘源以及可和微處理器總線直接接口的暫存 /三態(tài)輸出緩沖器。 與原有同系列的 AD574A/674A 相比， AD1674 的內(nèi)部結(jié)構(gòu)更加緊湊，集成度更高，工作性能（尤其是高低溫穩(wěn)定性）也更好，而且可以使設(shè)計板面積大大減小，因而可降低成本并提高系統(tǒng)的可靠性。筆者在研制某新型國產(chǎn)機(jī)載武器系 11 統(tǒng)中采用了 M 級 AD1674T，它可實時地采集各傳感器的模擬參量，以進(jìn)行快速、精確的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換并傳給 CPU 進(jìn)行處理 。 圖 25ADC 轉(zhuǎn)換電路 AD1674 的基本特點(diǎn)和參數(shù)如下： ●帶有內(nèi)部采樣保持的完全 12 位逐次逼近（ SAR）型模 /數(shù)轉(zhuǎn)換器； ●采樣頻率為 100kHz； ●轉(zhuǎn)換時間為 10181。s； ●具有177。 1/2LSB 的積分非線性（ INL）以及 12 位無漏碼的差分非線性（ DNL）； ●滿量程校準(zhǔn)誤差為 %； ●內(nèi)有 +10V 基準(zhǔn)電源，也可使用外部基準(zhǔn)源； ●四種單極或雙極電壓輸入范圍分別為177。 5V，177。 10V， 0V～ 10V和 0V～ 20V； ●數(shù)據(jù)可并行輸出，采用 8/12 位可選微處理器總線接口；
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