基于ATMEGA32單片機的三相網絡電力儀表的研制
0引言
電能表是用來測量電路中電流在某一段時間內所消耗電能的儀表,俗稱電度表。我國是電能表生產大國,年生產能力達2億臺。目前,我國電能表的市場份額基本上是感應式與電子式六四分成,但電子式電能表呈現進一步發(fā)展的趨勢。由于電子式電能表具有數字通信接口,促使電能計量及用電管理自動化系統(tǒng)得到了大量使用(負荷控制系統(tǒng)、遠程抄表系統(tǒng)),各類抄表系統(tǒng)的可靠性、實用性有了較大提高。隨著電能計量芯片發(fā)展和完善,使得采用電能計量芯片和MCU設計的多功能電子式電能表不僅能實現電能表的各種功能,而且具有精度高,功能擴展方便,軟件易實現等優(yōu)點??梢哉f多功能電子式電能表是電能表現在和將來發(fā)展方向。本課題正是基于ATMEGA32單片機和ATT7022計量芯片相結合而研制的三相網絡電力儀表。
1設計原理及設計要求
1.1設計原理
本儀表能測量所有常用的電力參數電壓、電流、有功功率、無功功率、視在功率、頻率、功率因數和電能等參數。三相網絡電力儀表的構成如圖1所示,儀表工作時,電壓、電流信號經取樣電路分別取樣后,經電能處理專用集成電路做系列運算后,得到電壓、電流、有功功率、無功功率、功率因數、有功電能、無功電能和頻率等實時數據,再經CPU處理后由LCD顯示。同時CPU還實現通信和控制功能。
1.2設計要求
1.2.1測量參數精度技術指標
參數 | 額定值 | 范圍 | 精度 |
電壓 | AC100V | 0~120% | 0.2% |
AC220V | |||
電流 | AC1A | 0~120% | 0.2% |
AC5A | |||
有功/無功/視在功率 | _ | _ | 0.5% |
有功/無功電能 | _ | _ | 0.5% |
功率因數 | _ | _ | 0.5% |
頻率 | _ | 45~60HZ | 0.5% |
測量參數電流、電壓誤差要求為0.2%,分析計量芯片ATT7022B可知:其內部集成了七路16位A/D轉換器,電流通道有效值在2mv-1mv的范圍內線性誤差小于0.5%,電壓通道有效值在10mv—1v的范圍內線性誤差小于0.5%。電壓取值在0.2V—0.6V(放大后的電壓值,我們電壓取樣信號為0.1V,電壓通道的放大倍數選4倍),電流取值在2mV--1V,電能線性誤差小于0.1%。因此,本儀表采樣電路選用互感器(產品精度為0.1%),所用其他元件也是精密元件來滿足設計要求。
從測量原理來看,測量參數精度取決于ATT7022B這一計量芯片,
1.2.2主要功能特點
(1) 規(guī)格型號與脈沖常數對照表
類別 | 參比電壓Un | 額定電流In | 有功脈沖常數 |
三相三線 | 3×100V | 2×1 (2)A | 10000imp/kWh |
2×5 (6)A | 10000imp/kWh | ||
三相四線 | 3×220/380V | 3×1 (2)A | 10000imp/kWh |
3×5 (6)A | 10000imp/kWh |
(2)電網系統(tǒng)頻率:45~60Hz
(3)測量周期:1/2秒
(4)電源輸入范圍:AC85~265V/DC100~280V
(5)功耗:≤3VA
(6)開關量輸入參數:無源干接點,接通電阻500Ω,關斷電阻>500kΩ(監(jiān)視電壓+12V)
(7)遙控量輸出參數:繼電器輸出(常開),負載電壓 AC250V/DC30V,負載電流5A
(8)氣候條件:正常工作溫度:-20℃~+70℃;存貯和運輸溫度:-40℃~+80℃;存貯和工作濕度:≤85%
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