三相多功能電表的設(shè)計(jì)與總結(jié)報(bào)告-文庫(kù)吧
2025-07-19 08:35 本頁(yè)面
【正文】 倍/5秒；B．三相額定交流電流：1A，過(guò)載能力：、瞬時(shí)電壓2倍/1秒； C．三相三線或者四線任意選擇；D．實(shí)現(xiàn)電壓和電流相序檢測(cè)功能（2）準(zhǔn)確度: 測(cè)量精度：1級(jí)。（3）功能選擇：A．用按鍵選擇交流電壓、交流電流、有功功率、無(wú)功功率、頻率和功率因數(shù)等的測(cè)量與顯示；B．有掉電存儲(chǔ)功能。 發(fā)揮部分A．利用按鍵實(shí)現(xiàn)密碼保護(hù)功能；B．標(biāo)準(zhǔn)RS485通訊來(lái)實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程測(cè)量，通信距離100米以上。C．加入紅外通信，通信距離3米以上；D．其它（例如擴(kuò)展功能，提高性能等）2 方案設(shè)計(jì)與論證 系統(tǒng)總體方案的設(shè)計(jì)與論證方案一、使用DSP芯片TMS320LF240ADC芯片和MCU為核心器件組成系統(tǒng)使用DSP芯片TMS320LF240ADC芯片和MCU為核心器件組成系統(tǒng)完成信號(hào)采集、處理和外部控制功能框圖如下，該系統(tǒng)具有處理速度快，精度高等優(yōu)點(diǎn)。但是DSP外圍電路復(fù)雜，且此方案成本高，所以我們放棄了此方案。圖1 方案一原理框圖方案二、使用MCU,用軟件來(lái)實(shí)現(xiàn)高速數(shù)字信號(hào)處理功能通過(guò)采樣電路對(duì)三相電取樣，將采樣信號(hào)輸入給MCU進(jìn)行運(yùn)算，由MCU對(duì)大量的采樣數(shù)據(jù)進(jìn)行處理，得到電壓、電流、相位、功率因數(shù)等參數(shù)，然后將所得參數(shù)存入相應(yīng)寄存器，MCU做出相應(yīng)的控制,控制顯示裝置的輸出，通信單元的傳輸?shù)?。方案三、采用專用?jì)量芯片ATT7028A實(shí)現(xiàn)數(shù)字信號(hào)處理功能通過(guò)采樣電路對(duì)三相電取樣，將采樣信號(hào)輸入給專用計(jì)量芯片，通過(guò)計(jì)量芯片的內(nèi)部運(yùn)算后，將所得參數(shù)存入其相應(yīng)寄存器，MCU通過(guò)相關(guān)接口將所需參數(shù)讀到MCU內(nèi)。MCU做出相應(yīng)的控制,控制顯示裝置的輸出，無(wú)線傳輸裝置的傳輸?shù)?。ATT7028A是一款國(guó)產(chǎn)的電能計(jì)量專用芯片。除A/D轉(zhuǎn)換部分，在芯片內(nèi)還集成了數(shù)據(jù)運(yùn)算電路，可以大大節(jié)省測(cè)量系統(tǒng)主控MCU的工作負(fù)荷。，％，數(shù)據(jù)采集及處理時(shí)間大約為1/3 s。 kHz。此芯片的接口簡(jiǎn)單，價(jià)格低廉，使用方便。方案論證：方案二優(yōu)點(diǎn)是不需要其它專門芯片，通過(guò)對(duì)單片機(jī)編程，用軟件實(shí)現(xiàn)各個(gè)參數(shù)的測(cè)量。優(yōu)點(diǎn)是軟件編程靈活。缺點(diǎn)是由于大量的采樣和數(shù)據(jù)運(yùn)算給MCU帶來(lái)很大的負(fù)擔(dān)，大大影響MCU處理其他問(wèn)題的速度。方案三中采樣信號(hào)送給ATT7028A，ATT7028A可直接對(duì)采樣信號(hào)處理，測(cè)出有功功率、無(wú)功功率、頻率和功率因數(shù)等的測(cè)量，減輕了MCU的負(fù)荷。方案選擇：通過(guò)比較，可以看出方案三，提高了系統(tǒng)的速度，確保了精度，減輕了編程的工作量，電路簡(jiǎn)單。所以選擇方案三。ATT7028A電能計(jì)量芯片IA和UA取樣IB和UB取樣IC和UC取樣單片機(jī)通信單元顯示單元按鍵圖2 系統(tǒng)總體方案框圖 控制部分MCU的選擇方案一、采用傳統(tǒng)的的51單片機(jī)優(yōu)點(diǎn):51單片機(jī)價(jià)格便宜，應(yīng)用廣泛, 功能簡(jiǎn)單，易于控制而且操作方便,技術(shù)比較成熟。無(wú)論是從內(nèi)部構(gòu)造還是編程方面，51系列單片機(jī)都相對(duì)簡(jiǎn)單，容易掌握和使用。缺點(diǎn):為了實(shí)現(xiàn)預(yù)存信息,必須外加具有掉電存儲(chǔ)功能的EEPROM,而且在執(zhí)行動(dòng)態(tài)刷新的時(shí)候讀取EEPROM的速度慢，刷新頻率受到限制，而且51單片機(jī)工作速度慢，片內(nèi)資源不豐富，I/O口數(shù)量很少，需要通過(guò)硬件擴(kuò)展I/O口。這使得使電路的硬件、軟件變得復(fù)非常復(fù)雜，同時(shí)復(fù)雜的外接電路會(huì)影響整個(gè)系統(tǒng)的響應(yīng)時(shí)間，導(dǎo)致性能變差。 方案二、使用ATMEGA16單片機(jī)ATMEGA16單片機(jī)具有高速度、低功耗、豐富的片類資源的優(yōu)點(diǎn)，內(nèi)部含有AD 轉(zhuǎn)換器、EEPROM、摸擬比較器、帶有PWM 功能的定時(shí)計(jì)數(shù)器等多種內(nèi)部資源；I/O 接口多且具有很強(qiáng)的驅(qū)動(dòng)能力，灌電流可直接驅(qū)動(dòng)繼電器、LED等器件，從而省去驅(qū)動(dòng)電路，節(jié)約系統(tǒng)成本。方案論證：方案二中ATMEGA16單片機(jī)內(nèi)部含有EEPROM,省去了外接存儲(chǔ)器；I/O端口多且驅(qū)動(dòng)能力強(qiáng)，芯片抗干擾能力強(qiáng)，省去了LCD的驅(qū)動(dòng)電路；還具有功耗低，速度快等優(yōu)點(diǎn)。與方案一中的51單片機(jī)相比，我們選擇ATMEGA16單片機(jī)。方案選擇：通過(guò)比較，選擇方案二。 取樣電路方案一、直接選用標(biāo)準(zhǔn)電阻取樣電壓取樣需要精密電阻串聯(lián)分壓，而且電阻阻值要大，以減小功耗，選380k和100R電阻串聯(lián)分壓，,完成電壓信號(hào)取樣。電流取樣用組織較小的精密電阻，串聯(lián)在電路中，取其兩端電壓，實(shí)現(xiàn)電流取樣。優(yōu)點(diǎn)是取樣電壓與電網(wǎng)電壓沒(méi)有相位差，電路簡(jiǎn)單。缺點(diǎn)是有電能損耗。方案二、選用變送器直流電流變送器將被測(cè)信號(hào)變換成一電壓，經(jīng)HCNR200/201線性光耦直接變換成一個(gè)與被測(cè)信號(hào)成極好線性關(guān)系并且完全隔離的電壓，再經(jīng)恒壓（流）至輸出。具有原理非常簡(jiǎn)單，線路設(shè)計(jì)精煉，可靠性高，安裝方便等優(yōu)點(diǎn)。變送器具有準(zhǔn)確度高、線性度好、集成化程度高，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，優(yōu)良的溫度特性和長(zhǎng)期工作穩(wěn)定性等優(yōu)點(diǎn)。缺點(diǎn)是成本高?！ 》桨溉?、選用電壓互感器，電流互感器互感器直接從電網(wǎng)取樣，取出電壓信號(hào)和電流信號(hào)送入計(jì)量芯片ATT7028A。采用互感器的取樣電路簡(jiǎn)
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