W odpowiedzi na problemy związane z niską dokładnością pomiaru i wysokim kosztem tradycyjnych trójfazowych urządzeń do kalibracji liczników, firma UBS opracowała trójfazowe, wielofunkcyjne urządzenie do kalibracji liczników. Obwód sprzętowy urządzenia obejmuje głównie obwód przełączający zakres próbkowania napięcia i prądu, obwód napędu przekaźnika, obwód zegara, moduł komunikacji szeregowej i obwód wyświetlacza. Obwód przełączający zakres próbkowania napięcia i prądu przekształca sygnały napięciowe i prądowe zebrane przez przekładniki prądowe i napięciowe na zakres pomiarowy chipa. To urządzenie jest wyposażone w 4 porty szeregowe UART do komunikacji, co jest wygodne do łączenia z innymi urządzeniami peryferyjnymi. Po odebraniu sygnału mikrokontroler wyświetla zebrane dane dotyczące napięcia i prądu na pojemnościowym ekranie dotykowym TFLCD. Projekt oprogramowania obejmuje głównie inicjalizację zmiennych tymczasowych, konfigurację odpowiednich rejestrów oraz regularne zbieranie napięcia i prądu.
Słowa kluczowe: mikrokontroler; próbkowanie napięcia i prądu; obwód przełączający zakres
Treść:
2. Projekt obwodu sprzętowego
2.1 System podstawowy
2.2 Obwód przełączający zakres próbkowania napięcia i prądu
2.3 Projekt obwodu napędu przekaźnika
2.4 Projekt modułu komunikacji szeregowej
3. Projektowanie oprogramowania
3.1 Projekt programu głównego mikrokontrolera
3.2 Program przetwarzający odbiór przerwań na porcie szeregowym
Wraz z rozwojem elektronicznej technologii informacyjnej tradycyjny indukcyjny licznik energii ma niską dokładność i duże zużycie energii, co nie jest już w stanie spełnić wymagań. Aby zaproponować elektroniczne liczniki energii, ludzie połączyli technologie oprogramowania i sprzętu. Obecnie funkcja pomiarowa trójfazowych liczników energii-jest stale udoskonalana. Aby zapewnić stabilność pomiarów i zdalną transmisję danych, pojawiły się jedno-mikrokomputery chipowe i inteligentne trójfazowe liczniki energii ze zdalną transmisją-, które mogą realizować zdalny automatyczny odczyt liczników i mają silne-zakłócenia. Biorąc pod uwagę problemy wyświetlacza LCD i detekcji prądu, w artykule zastosowano chip ze sterownikiem LCD, aby uprościć konstrukcję obwodu. Dlatego w tym artykule zbadano trójfazowe urządzenie do kalibracji liczników-, aby rozwiązać problem polegający na tym, że tradycyjne trójfazowe urządzenie do kalibracji liczników mierzy mały prąd i napięcie.
2. Projekt obwodu sprzętowego
System podstawowy 2.1
Styki 58, 59 i 60 zasilania chipa są podłączone do napięcia 5 V, pin 54 w procesorze to port transmisji szeregowej, a pin 53 to szeregowy port odbioru.
2.2 Obwód przełączający zakres próbkowania napięcia i prądu
Wraz z rozwojem elektronicznej technologii informacyjnej tradycyjny indukcyjny licznik energii ma niską dokładność i duże zużycie energii, co nie jest już w stanie spełnić wymagań. Aby zaproponować elektroniczne liczniki energii, ludzie połączyli technologie oprogramowania i sprzętu. Obecnie funkcja pomiarowa trójfazowych liczników energii-jest stale udoskonalana. Niektóre dwukierunkowe,-fazowe liczniki energii uzyskują dostęp do rejestrów poprzez interfejsy w celu pomiaru wartości skutecznej napięcia każdej fazy i mocy biernej; biorąc pod uwagę, że nie jest to już prosty pomiar numeryczny, projektanci umieszczają w mierniku chipy, aby-analizować dane dotyczące kształtu fali prądu i napięcia w czasie rzeczywistym, dokonywać pomiarów i oceniać wielkość obciążenia rezystancyjnego. Aby zapewnić stabilność pomiarów i zdalną transmisję danych, pojawiły się inteligentne, trójfazowe liczniki energii ze zdalną transmisją, oparte na jedno-mikrokomputerach, które umożliwiają zdalny, automatyczny odczyt liczników i mają silne-zakłócenia; trójfazowe liczniki energii- oparte na jedno-mikrokomputerach mogą mierzyć energię pozorną i posiadać funkcje rozbudowy pamięci flash. W ostatnich latach trendem stało się stosowanie chipów w licznikach. Biorąc pod uwagę problemy wyświetlacza LCD i wykrywania prądu, w tym artykule zbadano trójfazowe urządzenie do kalibracji mierników-, aby rozwiązać problem pomiaru niskiego prądu i napięcia w tradycyjnych trójfazowych urządzeniach do kalibracji-mierników.
2.3 Projekt obwodu napędu przekaźnika
Gdy port we/wy układu napędowego generuje napięcie 5 V, prąd przepływa przez cewkę przekaźnika wyjścia pomocniczego, a przełącznik K10 jest ustawiony na 4, aby wyprowadzić stabilne napięcie.
2.4 Projekt modułu komunikacji szeregowej
Układ jest używany w konstrukcji sprzętu i jest podłączony do pinów PA2, PA3, PA9 i PA10 kontrolera w celu komunikacji szeregowej, gdzie PA2 i PA3 służą do wysyłania, a PA9 i PA10 do odbioru. Zacisk 5 w J4 to zacisk masy, a zaciski 2 i 3 odpowiadają interfejsom PA9 i PA10.
3. Projektowanie oprogramowania
W oprogramowaniu trójfazowego urządzenia do kalibracji licznika- zastosowano zasadę konstrukcji modułowej, aby wyświetlać zebrane dane na pojemnościowym ekranie dotykowym. Ze względu na ograniczoną przestrzeń opisano jedynie program główny mikrokontrolera i program przetwarzający przerwanie portu szeregowego.
3.1 Projekt programu głównego mikrokontrolera
Najpierw wyłącz przerwania globalne, następnie zainicjuj różne parametry i porty IO oraz skonfiguruj odpowiednie rejestry. Po rozpoczęciu pełnego próbkowania mikrokontroler wykonuje przetwarzanie danych i na koniec wyświetla dane dotyczące napięcia i prądu na ekranie dotykowym.
3.2 Program przetwarzający odbiór przerwań na porcie szeregowym
Po tym jak mikrokontroler otworzy przerwanie i odbierze znak, generowane jest przerwanie zakończenia odbioru. Funkcja odbierająca zapisuje dane do bufora zmiennych, a licznik zmniejsza się o 1. Ustaw wartość początkową na 1. Jeżeli licznik jest równy 0, wykonaj funkcję wywołania zwrotnego; jeżeli licznik nie jest równy 0, mikrokontroler czeka na kolejny odbiór.
4.Wyniki badań i analiza
Platforma testowa została zbudowana z zaprojektowanego sprzętu i oprogramowania. Obiektem pomiaru było trójfazowe-programowalne standardowe źródło zasilania. Do testów wprowadzono trzy zestawy danych.
Z powyższych danych widać, że zmieniając wartość początkową źródła zasilania, błąd każdego uzyskanego zestawu danych jest bardzo mały. Urządzenie może dokonać dokładnego pomiaru-miernika trójfazowego, co spełnia oczekiwania projektowe.
5. Wniosek
Główną konstrukcją tego artykułu jest trój-fazowe urządzenie do kalibracji miernika i prądu z dokładnością do 4 miejsc po przecinku, które jest idealnym urządzeniem do kalibracji dla użytkowników systemów elektroenergetycznych.