Elektrický meter, známy tiež ako meter s hodinami, je bežne používaným elektrickým prístrojom. Jeho hlavnou funkciou je meranie množstva použitej elektriny. V konvenčných elektrických meračoch sa táto funkcia dosahuje použitím Lorentzovej sily indukovaného vírivého prúdu medzi fixným AC magnetickým poľom a pohyblivým hliníkovým diskom na pohon hliníkového disku na otáčanie. Rýchlosť rotácie hliníkového disku je úmerná produktu napätia a prúdu (tj. Power). Mechanizmus počítania započítava počet revolúcií hliníkového disku na meranie spotrebovanej elektrickej energie.
Kľúčové slová: mikropočítač s jedným čipom; inteligentný elektromer; Konverzia reklamy; Meranie intervalu; okamžité meranie
Obsah
Tento dizajn používa ako hlavný regulačný čip jeden mikropočítač s čipom, zhromažďuje údaje o prúdu a napätí v reálnom čase prostredníctvom prúdových transformátorov a transformátorov napätia a potom vzorky a premieňa analógový signál na digitálny signál prostredníctvom konverzie AD, ktorý sa potom spracuje a vypočítava pomocou mikropomputora s jedným čipom, aby sa získal elektrickým prvkom a zobrazoval ho na obrazovke LCD. Zároveň má systém aj funkcie ukladania a komunikácie údajov. Môže ukladať údaje o spotrebe energie v EEPROM a prenášať údaje s horným systémom prostredníctvom komunikačného rozhrania RS485.
Hardvérové zloženie inteligentného merača.
Transformátor prúdového a napätia:Tento dizajn využíva presný prúdový transformátor a transformátor napätia na premenu skutočného prúdu a napätia na signály vhodné pre spracovanie mikropočítačov s jedným ČIP.
Prevodník ad:ČIP ADC0809 sa používa na konverziu analógových signálov na digitálne signály a signály zozbieraného prúdu a napätia sa premieňajú na digitálne signály, ktoré je možné spracovať pomocou mikropočítača s jedným ČIP.
Mikropočítač s jedným čipom:Mikropočítač s jedným čipom AT89C52 sa používa ako hlavný riadiaci čip na spracovanie a výpočet zozbieraných digitálnych signálov a riadenie prevádzky celého systému.
LCD displej:Na zobrazovanie informácií, ako je výkon a stav systému, sa používa displej s tekutým kryštálom 12864.
Pamäť eeprom:ČIP AT24C02 sa používa na ukladanie údajov o spotrebe energie, aby sa zabezpečilo, že údaje sa nestratia.
Komunikačné rozhranie RS485: ChIP Max3485 sa používa na realizáciu komunikácie s horným systémom a na prenos údajov o spotrebe energie a informácie o stave systému.
Tento návrh môže nielen zmerať celkový výkon od inštalácie, ale tiež zmerať intervalový výkon a okamžitý výkon. Pre intervalový výkon a okamžitý výkon sa metóda prerušenia používa na meranie a po návrate sa nameraná hodnota vráti do úložného priestoru celkového výkonu na pridanie.
Nasleduje hlavný návrh programu.
Inicializačný program:Inicializujte hardvérové zariadenia, ako je mikrokontrolér, prevodník AD, obrazovka displeja LCD atď.
Program získavania údajov:Dáta prúdu a napätia v reálnom čase sa zhromažďujú prostredníctvom prúdových transformátorov a transformátorov napätia a analógový signál sa prostredníctvom konverzie AD prevedie na digitálny signál. Bez ohľadu na to, či sa zhromažďuje signál napätia alebo prúdový signál, frekvencia je 5 0 Hz. Táto konštrukcia vzorkuje zozbieraný výkon raz za 0,002 s a vzorkovacia frekvencia je 500 Hz, čo spĺňa požiadavku „viac ako 5 -násobku frekvencie“ nyquistovej vzorkovacej vety. Metóda vzorkovania tohto návrhu môže lepšie obnoviť informácie o vzorkovanom výkone, aj keď existuje určité kolísanie frekvencie.
Program spracovania údajov:Účelom je spracovať a vypočítať zozbierané digitálne signály. Nastavili sme čas vzorkovania na TS, hodnotu vzorkovaného napätia pre nás, hodnota vzorkovaného prúdu IS a energetická hodnota získaná jediným odberom vzoriek je produktom troch z nich, ts · us · je. Potom pridajte túto hodnotu k predchádzajúcej celkovej energetickej hodnote a uložte ju do EEPROM, čím dokončte proces spracovania jednotlivých údajov.
Naším hlavným programom je opakovane vykonávať získavanie údajov a spracovanie údajov. Existujú aj zobrazovacie programy, komunikačné programy a programy zaobchádzania s výnimkou. Ich funkcie sú nasledujúce.
Zobrazovací program:Zobrazte informácie, ako je napríklad napájanie a stav systému, ktorý sa má zobraziť na obrazovke LCD. Pre zobrazené napájanie sa aktualizuje každú 1 sekundu.
Komunikačný program:Dáta sa vysielajú horným systémom prostredníctvom komunikačného rozhrania RS485 a údaje o spotrebe energie a informácie o stave systému sa odosielajú do horného systému.
Program manipulácie s výnimkou:Ak má systém neobvyklú situáciu, ako je abnormálny prúd alebo napätie, zlyhanie komunikácie atď., Môže sa podľa toho spracovať a môžu sa podať výzvy na poplach.
Meranie intervalovej energie sa vykonáva prerušením. Najprv zadajte dĺžku intervalovej elektriny, ktorá sa má merať stlačením tlačidla, napríklad 1 hodinu, 1 deň. Potom vypočítajte počet požadovaných vzorkovaní. Po určení počtu vzoriek začnite program intervalového vzorkovania elektrickej energie. Rovnako ako hlavný program vykonáva aj získavanie údajov a spracovanie údajov. Rozdiel je v tom, že hodnota elektriny získaná jedným akvizíciou by sa mala pridávať nielen k predchádzajúcej celkovej hodnote elektrickej energie, ale aj k celkovej hodnote intervalovej elektrickej energie. Po dokončení časov odberu vzoriek vyskočte z merania tejto intervalovej elektriny a dokončite meranie tejto intervalovej elektriny.
Inteligentný merač založený na mikropočítači s jedným čipom navrhnutým v tomto článku si môže uvedomiť funkciu monitorovania a zaznamenávania spotreby elektrickej energie v reálnom čase v reálnom čase. Má tiež funkcie ukladania údajov a komunikácie. Môže ukladať údaje o elektrine v EEPROM a prenášať údaje do horného systému prostredníctvom komunikačného rozhrania RS485. V neskoršej fáze je možné pridať aj modul WiFi, aby komunikoval s vonkajším svetom. Výsledky merania sú presné a majú dobré anti-noise a anti-interferenčné schopnosti. Tento návrh môže zlepšiť efektívnosť elektrickej energie, znížiť spotrebu energie a poskytnúť silnú podporu inteligencie a automatizácie inteligentných domácich systémov.