基于cs5463的新型多功能電能表電路設(shè)計(jì)-在線瀏覽
2025-08-10 14:40本頁(yè)面
【正文】 實(shí)施情況總評(píng) 簽名 年 月 日 本表作評(píng)定學(xué)生平時(shí)成績(jī)的依據(jù)之一。目 錄摘 要 3引 言 4一、電路工作原理 6二、專用計(jì)量芯片CS5463 7CS5463計(jì)量芯片功能簡(jiǎn)介 7CS5463計(jì)量芯片的內(nèi)部結(jié)構(gòu) 9CS5463計(jì)量芯片的引腳功能 9CS5463計(jì)量芯片的工作原理 10 輸入濾波 10 增益及DC偏移量調(diào)整 11 能量計(jì)算 11 串行接口 11三、電源電路設(shè)計(jì) 13四、計(jì)量電路的設(shè)計(jì) 16五、顯示電路 19六、結(jié)論 20致 謝 21參考文獻(xiàn) 22摘 要隨著社會(huì)發(fā)展、經(jīng)濟(jì)水平的逐漸提升，人均用電量大幅度增加使得“一戶一表制”得到大面積推廣,對(duì)電能表的要求和需求大幅度增加。微機(jī)集中抄表管理系統(tǒng)是一種比較理想的解決方案,基礎(chǔ)是根據(jù)電力部門的多功能電能表技術(shù)條件及通信規(guī)約設(shè)計(jì)出具有通信接口和分時(shí)計(jì)費(fèi)功能的電子式復(fù)費(fèi)率電能表，而且傳統(tǒng)感應(yīng)式電能表用其結(jié)構(gòu)和原理上的制約，通常存在著測(cè)量范圍小，穩(wěn)定性差，精度低等缺點(diǎn)而不能適應(yīng)社會(huì)發(fā)展的需要。該儀表是以高性能微控制器為主控芯片進(jìn)行分時(shí)計(jì)量控制的新型智能型計(jì)量?jī)x表,具有分時(shí)段計(jì)費(fèi)和連續(xù)計(jì)量功能,可以達(dá)到計(jì)劃用電的目的。改革開(kāi)放之后，我國(guó)的電力工業(yè)得到了長(zhǎng)足的發(fā)展。但是，電能作為一種特殊的商品，存在著供應(yīng)和消費(fèi)在時(shí)間和地區(qū)上的不平衡。電力的供求矛盾固然可以通過(guò)新建電廠，增加裝機(jī)容量來(lái)解決，但這種方法投資大，周期長(zhǎng)，還會(huì)帶來(lái)一定的環(huán)境和生態(tài)問(wèn)題。實(shí)施分時(shí)電價(jià)政策就是這項(xiàng)管理中很重要的一項(xiàng)舉措。1985年國(guó)務(wù)院批轉(zhuǎn)的《鼓勵(lì)集資辦電和實(shí)行多種電價(jià)的暫行規(guī)定》中，要求全國(guó)推廣峰谷分時(shí)電價(jià)。直至1992年?yáng)|北三省和四川省對(duì)100kv 以上用戶全面推行分時(shí)電價(jià)和1995年全國(guó)計(jì)劃用電工作會(huì)議后，峰谷分時(shí)電價(jià)才在全國(guó)得到切實(shí)、有效、全面地推行。借助智能芯片的資源，復(fù)費(fèi)率的分時(shí)電能表可方便地構(gòu)成多功能的電能表，實(shí)現(xiàn)電力多參數(shù)的測(cè)量。電能表作為計(jì)量電能的一種儀表，其準(zhǔn)確度關(guān)系到電能生產(chǎn)者和消費(fèi)者的切身利益，國(guó)家規(guī)定強(qiáng)制檢定的計(jì)量器具，隨著電力部門自動(dòng)化程度的提高，新生產(chǎn)的電能表大多比以往電度表具有更多的功能、更豐富的接口，能夠?qū)崿F(xiàn)復(fù)費(fèi)率計(jì)算、預(yù)付費(fèi)、最大需量顯示、事件記錄等功能。本設(shè)計(jì)介紹了一種基于CS5463單片機(jī)的復(fù)費(fèi)率單相電能表的主電路及通信接口電路,給出了其具體電路,采用CS5463作為專用電量測(cè)量芯片以保證測(cè)量脈沖數(shù)的準(zhǔn)確性,硬件日歷時(shí)鐘及參數(shù)存儲(chǔ)采用總線器件以減少電路連線。同時(shí)對(duì)系統(tǒng)的軟件設(shè)計(jì)和可靠性設(shè)計(jì)也作了介紹，具有性價(jià)比高，抗干擾能力強(qiáng)，測(cè)量精度高等優(yōu)點(diǎn)。該系統(tǒng)通過(guò)電流互感器檢測(cè)電流信號(hào)，而通過(guò)分壓電阻采集電壓信號(hào)，然后將其送入單相功率／電能集成芯片CS5463內(nèi)，并在片內(nèi)完成信號(hào)采樣、計(jì)算和誤差校正等。其原理框圖如圖1所示。它可以精確測(cè)量和計(jì)算有功電能、瞬時(shí)功率、無(wú)功功率、IRMS和VRMS，可用于研制開(kāi)發(fā)單相2線或3線電表。CS5463具有與微控制器通訊的雙向串口，其芯片的脈沖輸出頻率與有功能量成正比。其“自引導(dǎo)”的特點(diǎn)使得CS5463能獨(dú)自工作，并在系統(tǒng)上電后自動(dòng)初始化。使用該模式，CS5463在工作時(shí)不需要外加微控制器，因此，當(dāng)電表用于大批量住宅電能測(cè)量時(shí)，可降低電表的成本。為適應(yīng)低價(jià)測(cè)量應(yīng)用，CS5463也能在給定引腳上輸出脈沖串，輸出的脈沖數(shù)與有功能量寄存器的數(shù)值成正比。為適應(yīng)不同電平的輸入電壓，CS5463的電流通道集成有一個(gè)增益可編程放大器(PGA)，它可使輸入電平滿量程選擇為177。50 mVRMS。250 mV的輸入電壓范圍。另外，設(shè)計(jì)時(shí)，還可以在某一個(gè)通道或兩個(gè)通道實(shí)現(xiàn)雙端差模輸入，此時(shí)，其輸入信號(hào)的共模電壓將加在AGND上。濾波器以(MCLK／K)／1024的字輸出速率(OWR)輸出24位數(shù)據(jù)。該串口與SPITM和Micro wireTM標(biāo)準(zhǔn)兼容。CS5463的主要特性如下：1）在1000：1的動(dòng)態(tài)范圍內(nèi)，其電能數(shù)據(jù)的線性度為177。CS5463計(jì)量芯片的內(nèi)部結(jié)構(gòu)CS5463的內(nèi)部結(jié)構(gòu)框圖如圖1所示，它由2個(gè)可編程增益放大器、2個(gè)△∑調(diào)制器、配套的高速濾波器、功率計(jì)算引擎、偏置和增益校正、功率監(jiān)測(cè)、串行接口及相應(yīng)功能寄存器等組成。該電路還有能量脈沖信號(hào)輸出模塊，可以直接外接計(jì)數(shù)器或步進(jìn)電機(jī)，從而省去微控制器而直接外送用電量，降低電表類產(chǎn)品的成本。VIN+/VIN：電壓通道的差模模擬輸入，范圍是177。50 mV(PGA設(shè)置為50時(shí))；VREFIN/VREFOUT：參考電壓輸入/輸出，為片上調(diào)制器提供參考電壓及其輸出， V。SCLK：串行時(shí)鐘輸入，該時(shí)鐘信號(hào)確定SDI、SDO的輸入/輸出速率，只在CS低電平時(shí)有效；SDI/SDO：串行數(shù)據(jù)輸入/輸出；E1/E2/E3(EOUT)：能量輸出，輸出低電平有效、頻率和能量成比例關(guān)系的脈沖，3個(gè)引腳分別對(duì)應(yīng)有功功率、視在功率和無(wú)功功率。電壓輸入通道采用二階△∑調(diào)制器，高速濾波器由一個(gè)固
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