En respuesta a los problemas de baja precisión de medición y alto costo de los dispositivos tradicionales de calibración de medidores trifásicos-, UBS ha desarrollado un dispositivo de calibración de medidores trifásico multifuncional. El circuito de hardware del dispositivo incluye principalmente un circuito de conmutación de rango de muestreo de voltaje y corriente, un circuito de accionamiento de relé, un circuito de reloj, un módulo de comunicación en serie y un circuito de visualización. El circuito de conmutación del rango de muestreo de voltaje y corriente convierte las señales de voltaje y corriente recolectadas por los transformadores de corriente y voltaje en el rango de medición del chip. Este dispositivo viene con 4 puertos serie UART para comunicación, lo cual es conveniente para conectar con otros periféricos. Después de recibir la señal, el microcontrolador muestra los datos de voltaje y corriente recopilados en la pantalla táctil capacitiva TFTLCD. El diseño del software incluye principalmente la inicialización de variables temporales, la configuración de los registros relevantes y la recopilación periódica de voltaje y corriente.
Palabras clave: microcontrolador; muestreo de voltaje y corriente; circuito de conmutación de rango
Contenido:
2. Diseño de circuitos de hardware
2.1 Sistema central
2.2 Circuito de conmutación del rango de muestreo de voltaje y corriente
2.3 Diseño del circuito de accionamiento por relé
2.4 Diseño del módulo de comunicación serie
3.1 Diseño del programa principal del microcontrolador
3.2 Programa de procesamiento de recepción de interrupción del puerto serie
4.Resultados y análisis de las pruebas.
Con el desarrollo de la tecnología de la información electrónica, el medidor de energía por inducción tradicional tiene baja precisión y alto consumo de energía, lo que ya no puede cumplir con los requisitos. La gente ha combinado tecnologías de software y hardware para proponer contadores de energía electrónicos. En la actualidad, la función de medición de los medidores de energía trifásicos-está mejorando constantemente. Para garantizar la estabilidad del rendimiento de la medición y la transmisión remota de datos, han aparecido microcomputadoras de un solo-chip y medidores de energía trifásicos-de transmisión remota inteligente, que pueden realizar lecturas automáticas remotas de medidores y tienen una fuerte capacidad anti-interferencia. Teniendo en cuenta los problemas de la pantalla LCD y la detección de corriente, este artículo utiliza un chip con controlador LCD para simplificar el diseño del circuito. Por lo tanto, este artículo estudia el dispositivo de calibración de medidores trifásicos-para resolver el problema de que el dispositivo de calibración de medidores trifásicos-tradicional mide corriente y voltaje pequeños.
2.Diseño de circuito de hardware
2.1Sistema central
Los pines de fuente de alimentación del chip 58, 59 y 60 están conectados a un voltaje de 5 V, el pin 54 en el procesador es el puerto de transmisión en serie y el pin 53 es el puerto de recepción en serie.
2.2 Circuito de conmutación del rango de muestreo de voltaje y corriente
Con el desarrollo de la tecnología de la información electrónica, el medidor de energía inductivo tradicional tiene baja precisión y alto consumo de energía, lo que ya no puede cumplir con los requisitos. La gente ha combinado tecnologías de software y hardware para proponer contadores de energía electrónicos. En la actualidad, la función de medición de los medidores de energía trifásicos-está mejorando constantemente. Algunos medidores de energía trifásicos-bidireccionales acceden a registros a través de interfaces para medir el valor efectivo de cada tensión de fase y potencia reactiva; Teniendo en cuenta que ya no se trata de una simple medición numérica, los diseñadores aplican chips al medidor para realizar análisis en tiempo real-de los datos de forma de onda de corriente y voltaje, medición y evaluación del tamaño de la carga resistiva. Para garantizar la estabilidad del rendimiento de la medición y la transmisión remota de datos, han surgido medidores de energía trifásicos-de transmisión remota inteligente basados en microcomputadoras de un solo-chip, que pueden realizar lecturas automáticas remotas de medidores y tienen una fuerte capacidad anti-interferencia; Los medidores de energía trifásicos-basados en microcomputadoras de un solo-chip pueden medir la energía aparente y tener funciones de actualización de memoria flash. En los últimos años se ha convertido en tendencia la aplicación de chips en contadores. Teniendo en cuenta los problemas de la pantalla LCD y la detección de corriente, este artículo estudia un dispositivo de calibración de medidores trifásicos-para resolver el problema de la medición de corriente y voltaje bajos en dispositivos de calibración de medidores trifásicos-tradicionales.
2.3 Diseño del circuito de accionamiento por relé
Cuando el puerto de E/S del chip controlador genera 5 V, la corriente fluye a través de la bobina del relé de salida auxiliar y el interruptor K10 se coloca en 4 para generar un voltaje estable.
2.4 Diseño del módulo de comunicación serie
El chip se utiliza en el diseño del hardware y está conectado a los pines PA2, PA3, PA9 y PA10 del controlador para la comunicación en serie, donde PA2 y PA3 se utilizan para enviar y PA9 y PA10 para recibir. El terminal 5 en J4 es el terminal de tierra y los terminales 2 y 3 corresponden a las interfaces PA9 y PA10.
3.Diseño de software
El diseño del software del dispositivo de calibración de medidor trifásico-adopta el principio de diseño modular para mostrar los datos recopilados en la pantalla táctil capacitiva. Debido a limitaciones de espacio, sólo se describen el programa principal del microcontrolador y el programa de procesamiento de recepción de interrupciones del puerto serie.
3.1 Diseño del programa principal del microcontrolador
Primero, deshabilite las interrupciones globales, luego inicialice varios parámetros y puertos IO y configure los registros relevantes. Después de iniciar el muestreo completo, el microcontrolador realiza el procesamiento de datos y finalmente muestra los datos de voltaje y corriente en la pantalla táctil.
3.2 Programa de procesamiento de recepción de interrupción del puerto serie
Después de que el microcontrolador abre la interrupción y recibe un carácter, se genera una interrupción de finalización de recepción. La función de recepción guarda los datos en el búfer de variables y el contador se reduce en 1. Establezca el valor inicial de en 1. Si el contador es igual a 0, ejecute la función de devolución de llamada; si el contador no es igual a 0, el microcontrolador espera la siguiente recepción.
4.Resultados y análisis de las pruebas.
La plataforma de prueba se construyó con el hardware y software diseñados. La fuente de energía estándar programable trifásica-fue el objeto de medición. Se ingresaron tres conjuntos de datos para las pruebas.
De los datos anteriores se puede ver que al cambiar el valor inicial de la fuente de energía, el error de cada conjunto de datos obtenidos es muy pequeño. El dispositivo puede realizar mediciones precisas del medidor trifásico-, lo que cumple con las expectativas de diseño.
5. Conclusión
El diseño principal de este artículo es un dispositivo de calibración de medidor trifásico-y corriente con precisión de 4 decimales, que es un dispositivo de calibración ideal para usuarios de sistemas de energía.