Miernik elektryczny, znany również jako miernik wat-godzinny, jest powszechnie stosowanym instrumentem elektrycznym. Jego główną funkcją jest pomiar ilości zastosowanej energii elektrycznej. W konwencjonalnych miernikach elektrycznych funkcję tę osiąga się poprzez zastosowanie siły Lorentza indukowanego prądu wirowego między stałym polem magnetycznym AC a ruchomym dysku aluminiowym w celu obracania dysku aluminiowego. Prędkość obrotowa dysku aluminiowego jest proporcjonalna do iloczynu napięcia i prądu (tj. Moc). Mechanizm zliczania zlicza liczbę obrotów dysku aluminiowego w celu pomiaru zużytej energii elektrycznej.
Słowa kluczowe: mikrokomputer z pojedynczym układem; inteligentny licznik elektryczny; Konwersja AD; pomiar przedziału; natychmiastowy pomiar
Zawartość
3 Projektowanie oprogramowania
Ta konstrukcja wykorzystuje mikrokomputer z pojedynczym układem, jako główny układ sterujący, zbiera dane prądu i napięcia w czasie rzeczywistym poprzez transformatory prądu i transformatory napięcia, a następnie próbki i przekształca sygnał analogowy w sygnał cyfrowy poprzez konwersję AD, który jest następnie przetwarzany i obliczany przez mikrokomputer z pojedynczym układem, aby uzyskać elektryczność i wyświetlić go na ekranie LCD. Jednocześnie system ma również funkcje przechowywania danych i komunikacji. Może przechowywać dane zużycia energii w EEPROM i przesyłać dane z górnym systemem za pośrednictwem interfejsu komunikacyjnego RS485.
Skład sprzętu inteligentnego miernika.
Transformator prądowy i transformator napięcia:Ta konstrukcja wykorzystuje precyzyjne transformator prądu i transformator napięcia do konwersji rzeczywistego prądu i napięcia na sygnały odpowiednie do przetwarzania mikrokomputera z jednym układem.
AD CONVERTER:Chip ADC0809 służy do konwersji sygnałów analogowych na sygnały cyfrowe, a zebrane sygnały prądu i napięcia są przekształcane w sygnały cyfrowe, które mogą być przetwarzane przez mikrokomputer z jednym witryną.
Mikrokomputer z pojedynczym witryną:Mikrokomputer z pojedynczym układem AT89C52 jest używany jako główny układ kontrolny do przetwarzania i obliczenia zebranych sygnałów cyfrowych i kontrolowania działania całego systemu.
Wyświetlacz LCD:Wyświetlacz ciekłokrystaliczny 12864 służy do wyświetlania informacji, takich jak moc i status systemu.
Pamięć EEPROM:Chip AT24C02 służy do przechowywania danych zużycia energii, aby zapewnić, że dane nie zostaną utracone.
RS485 Interfejs komunikacyjny: MAX3485 Służy do realizacji komunikacji z górnym systemem oraz przesyłania danych zużycia energii i informacji o stanie systemu.
3 Projektowanie oprogramowania
Ta konstrukcja może nie tylko zmierzyć całkowitą moc od instalacji, ale także mierzyć moc przedziału i natychmiastową moc. Dla mocy przedziału i mocy natychmiastowej metoda przerwania jest stosowana do pomiaru, a po powrocie zmierzona wartość jest zwracana do przestrzeni magazynowej całkowitej mocy do dodania.
Poniżej znajduje się główny projekt programu.
Program inicjalizacji:Zainicjuj urządzenia sprzętowe, takie jak MicroController, AD Converter, ekran wyświetlacza LCD itp.
Program pozyskiwania danych:Dane prądu i napięcia w czasie rzeczywistym są gromadzone przez transformatory prądu i transformatory napięcia, a sygnał analogowy jest konwertowany na cyfrowy sygnał poprzez konwersję AD. Niezależnie od tego, czy zbierany jest sygnał napięcia, czy sygnał prądowy, częstotliwość wynosi 5 0 Hz. Ten projekt próbuje zebranej mocy raz na 0,002S, a częstotliwość próbkowania wynosi 500 Hz, co spełnia wymaganie „więcej niż 5 -krotność częstotliwości” twierdzenia o próbku Nyquist. Metoda próbkowania tego projektu może lepiej przywrócić informacje o próbkowanej mocy, nawet jeśli występuje pewna fluktuacja częstotliwości.
Program przetwarzania danych:Celem jest przetworzenie i obliczenie zebranych sygnałów cyfrowych. Ustawiamy czas próbkowania na TS, próbkowaną wartość napięcia dla nas, próbkowana wartość prądu do IS, a wartość energii uzyskana przez pojedyncze próbkowanie jest iloczynem trzech z nich, ts · us · Is. Następnie dodaj tę wartość do poprzedniej całkowitej wartości energii i przechowuj ją w EEPROM, wypełniając w ten sposób proces przetwarzania pojedynczego danych.
Naszym głównym programem jest wielokrotne wykonywanie akwizycji danych i przetwarzania danych. Istnieją również programy wyświetlania, programy komunikacyjne i programy obsługi wyjątków. Ich funkcje są następujące.
Program wyświetlania:Wyświetl informacje, takie jak status zasilania i systemu, który należy wyświetlić na ekranie LCD. W przypadku wyświetlonej mocy jest ona aktualizowana co 1 sekunda.
Program komunikacyjny:Dane są przesyłane z górnym systemem przez interfejs komunikacyjny RS485, a dane zużycia energii i informacje o stanie systemu są wysyłane do górnego systemu.
Program obsługi wyjątków:Gdy system ma nieprawidłową sytuację, taką jak nieprawidłowy prąd lub napięcie, awaria komunikacji itp. Można go odpowiednio przetworzyć i można podać podpowiedzi alarmowe.
Pomiar mocy interwałowej przeprowadza się przez przerwę. Najpierw wprowadź długość energii elektrycznej interwałowej, która ma być mierzona, naciskając przycisk, na przykład 1 godzinę, 1 dzień. Następnie oblicz liczbę wymaganych próbek. Po ustaleniu liczby próbek rozpocznij program próbkowania elektrycznego interwałowego. Podobnie jak główny program, wykonuje również pozyskiwanie danych i przetwarzanie danych. Różnica polega na tym, że wartość energii elektrycznej uzyskana przez jedno akwizycja powinna być nie tylko dodawana do poprzedniej całkowitej wartości energii elektrycznej, ale także do całkowitej wartości energii elektrycznej. Po zakończeniu czasów próbkowania wyskocz z pomiaru tego przedziału elektryczności i wypełnij pomiar tej interwałowej energii elektrycznej.
Inteligentny miernik oparty na mikrokomputera z jednym witryną zaprojektowanym w tym artykule może zrealizować funkcję monitorowania w czasie rzeczywistym i rejestrowania zużycia energii elektrycznej w gospodarstwie domowym. Ma również funkcje przechowywania danych i komunikacji. Może przechowywać dane energii elektrycznej w EEPROM i przesyłać dane do górnego systemu za pośrednictwem interfejsu komunikacyjnego RS485. Na późniejszym etapie można również dodać moduł WiFi w celu komunikacji ze światem zewnętrznym. Wyniki pomiaru są dokładne i mają dobre możliwości przeciw szumu i przeciwdziałania interferencji. Ta konstrukcja może poprawić wydajność energii elektrycznej, zmniejszyć marnotrawstwo energii i zapewnić silne wsparcie dla inteligencji i automatyzacji inteligentnych systemów domowych.