V reakcii na problémy s nízkou presnosťou merania a vysokými nákladmi na tradičné troj{0}}fázové kalibračné zariadenia meračov vyvinula spoločnosť UBS trojfázové multifunkčné kalibračné zariadenie meračov. Hardvérový obvod zariadenia zahŕňa hlavne spínací obvod rozsahu vzorkovania napätia a prúdu, obvod reléového pohonu, obvod hodín, sériový komunikačný modul a obvod displeja. Obvod prepínania rozsahu vzorkovania napätia a prúdu prevádza napäťové a prúdové signály zozbierané prúdovými a napäťovými transformátormi do meracieho rozsahu čipu. Toto zariadenie je dodávané so 4 sériovými portami UART pre komunikáciu, čo je vhodné na prepojenie s ďalšími perifériami. Po prijatí signálu mikrokontrolér zobrazí zozbierané údaje o napätí a prúde na TFTLCD kapacitnom dotykovom displeji. Návrh softvéru zahŕňa predovšetkým inicializáciu dočasných premenných, konfiguráciu príslušných registrov a pravidelný zber napätia a prúdu.
Kľúčové slová: mikrokontrolér; vzorkovanie napätia a prúdu; obvod prepínania rozsahu
Obsah:
2. Návrh hardvérového obvodu
2.1 Základný systém
2.2 Prepínací obvod rozsahu vzorkovania napätia a prúdu
2.4 Návrh modulu sériovej komunikácie
3.1 Návrh hlavného programu mikrokontroléra
3.2 Program spracovania prerušenia príjmu sériového portu
S rozvojom elektronických informačných technológií má tradičný indukčný merač energie nízku presnosť a vysokú spotrebu energie, ktorá už nemôže spĺňať požiadavky. Ľudia spojili softvérové a hardvérové technológie, aby navrhli elektronické merače energie. V súčasnosti sa funkcia merania trojfázových elektromerov neustále zlepšuje. S cieľom zabezpečiť stabilitu meracieho výkonu a prenosu údajov na diaľku sa objavili jednočipové mikropočítače a inteligentné trojfázové elektromery na diaľkový prenos-, ktoré dokážu realizovať automatické odčítanie meračov na diaľku a majú silnú-schopnosť proti rušeniu. Vzhľadom na problémy LCD displeja a detekcie prúdu tento článok používa čip s LCD ovládačom na zjednodušenie návrhu obvodu. Preto tento článok študuje trojfázové zariadenie na kalibráciu merača, aby sa vyriešil problém, že tradičné trojfázové zariadenie na kalibráciu merača meria malý prúd a napätie.
2.Hardvérový návrh obvodov
2.1 Základný systém
Napájacie kolíky 58, 59 a 60 čipu sú pripojené k napätiu 5 V, kolík 54 v procesore je sériový prenosový port a kolík 53 je sériový prijímací port.
2.2 Prepínací obvod rozsahu vzorkovania napätia a prúdu
S rozvojom elektronických informačných technológií má tradičný indukčný merač energie nízku presnosť a vysokú spotrebu energie, ktorá už nemôže spĺňať požiadavky. Ľudia spojili softvérové a hardvérové technológie, aby navrhli elektronické merače energie. V súčasnosti sa funkcia merania trojfázových elektromerov neustále zlepšuje. Niektoré obojsmerné troj{4}}fázové elektromery pristupujú k registrom cez rozhrania na meranie efektívnej hodnoty každého fázového napätia a jalového výkonu; Vzhľadom na to, že už nejde o jednoduché numerické meranie, dizajnéri aplikujú čipy na merač, aby v reálnom čase realizovali analýzu údajov o prúdových a napäťových priebehoch, meranie a posúdenie veľkosti odporovej záťaže. S cieľom zabezpečiť stabilitu meracieho výkonu a prenosu údajov na diaľku sa objavili inteligentné trojfázové elektromery na diaľkový prenos založené na jednočipových mikropočítačoch-, ktoré dokážu realizovať diaľkové automatické odčítanie meračov a majú silnú-schopnosť proti rušeniu; trojfázové elektromery založené na jednočipových mikropočítačoch dokážu merať zdanlivú energiu a majú funkcie rozšírenia pamäte flash. V posledných rokoch sa stala trendom aplikácia čipov v metroch. Vzhľadom na problémy LCD displeja a detekcie prúdu tento článok študuje trojfázové kalibračné zariadenie merača na vyriešenie problému merania nízkeho prúdu a napätia v tradičných trojfázových kalibračných zariadeniach meračov.
2.3 Návrh obvodu pohonu relé
Keď vstupno-výstupný port hnacieho čipu vydáva 5 V, prúd preteká cez cievku pomocného výstupného relé a prepínač K10 sa prepne do polohy 4, aby bolo na výstupe stabilné napätie.
2.4 Návrh modulu sériovej komunikácie
Čip je použitý v hardvérovom dizajne a je pripojený k pinom PA2, PA3, PA9 a PA10 radiča pre sériovú komunikáciu, kde PA2 a PA3 sa používajú na odosielanie a PA9 a PA10 na príjem. Svorka 5 v J4 je uzemňovacia svorka a svorky 2 a 3 zodpovedajú rozhraniam PA9 a PA10.
3. Dizajn softvéru
Softvérový dizajn trojfázového kalibračného zariadenia merača využíva princíp modulárnej konštrukcie na zobrazenie zozbieraných údajov na kapacitnej dotykovej obrazovke. Kvôli priestorovým obmedzeniam je popísaný iba hlavný program mikrokontroléra a program na spracovanie prerušenia na sériový port.
3.1 Návrh hlavného programu mikrokontroléra
Najprv deaktivujte globálne prerušenia, potom inicializujte rôzne parametre a IO porty a nakonfigurujte príslušné registre. Po spustení kompletného vzorkovania mikrokontrolér vykoná spracovanie údajov a nakoniec na dotykovej obrazovke zobrazí údaje o napätí a prúde.
3.2 Program spracovania prerušenia príjmu sériového portu
Keď mikrokontrolér otvorí prerušenie a prijme znak, vygeneruje sa prerušenie ukončenia príjmu. Prijímacia funkcia uloží dáta do premennej vyrovnávacej pamäte a počítadlo sa zníži o 1. Nastavte počiatočnú hodnotu na 1. Ak sa počítadlo rovná 0, vykonajte funkciu spätného volania; ak sa počítadlo nerovná 0, mikrokontrolér čaká na ďalší príjem.
4. Výsledky testov a analýzy
Testovacia platforma bola vytvorená s navrhnutým hardvérom a softvérom. Objektom merania bol trojfázový programovateľný štandardný zdroj napájania. Na testovanie boli vložené tri súbory údajov.
Z vyššie uvedených údajov je zrejmé, že zmenou počiatočnej hodnoty zdroja energie je chyba každého súboru získaných údajov veľmi malá. Zariadenie dokáže realizovať presné meranie trojfázového merača-, ktoré spĺňa požiadavky na dizajn.
5. Záver
Základným návrhom tohto článku je trojfázové zariadenie na kalibráciu merača s presnosťou na 4 desatinné miesta, čo je ideálne kalibračné zariadenie pre používateľov energetických systémov.