В этом документе представлен трехфазный измеритель мощности, управляемый базовым процессором ARM, подробно описано его аппаратное и программное обеспечение. Счетчик контролирует измерение параметров мощности и отображает их в целом. Параметры электроэнергии измеряются специальным чипом-CS5463, который предназначен для измерения параметров электроэнергии-. Электросчетчик имеет высокую степень интеграции, низкую стоимость, низкое энергопотребление и надежную защиту от-помех. Электрический счетчик может удовлетворить энергетические потребности интеллектуального управления-. Измеритель может взаимодействовать с основным контроллером через чип MAX485 и может выполнять функцию удаленной передачи данных. Он может легко реализовать функцию мониторинга в реальном времени, сбора данных и имеет хорошие перспективы применения.
Ключевые слова:Трехфазный счетчик мощности-;LPC2148;CS5463;ARM.
Содержание
2.Общая идея конструкции трех-интеллектуального счетчика фаз
3.Схема каждого функционального модуля.
3.1 Проектирование трехфазной системы интеллектуального управления счетчиками на базе ARM
3.2 Аппаратная схема обнаружения и измерения мощности
4. Дизайн программного обеспечения
В настоящее время применение счетчиков электроэнергии в стране и за рубежом находится на стадии популяризации интеллектуальных счетчиков. Имея в основе микропроцессоры, интеллектуальные счетчики используют технологию цифровой выборки для выполнения цифровых вычислений и обработки измеренных напряжения и тока, а также осуществляют измерение электрической энергии и мониторинг мощности, тока, напряжения и другой информации о параметрах сети. Благодаря продвижению и строительству интеллектуальных сетей по всему миру интеллектуальные счетчики будут пользоваться огромным рыночным спросом. Использование большого количества нелинейных нагрузок, таких как лифты, неуправляемые выпрямители, частотно-регулируемые регуляторы скорости и т. д., вызывает все более серьезное гармоническое загрязнение электросети. В настоящее время счетчики электроэнергии и другие приборы для измерения электрических параметров проектируются в зависимости от промышленной частоты. Если входной сигнал содержит гармоники, точных измерений добиться невозможно. Поэтому, помимо точного измерения электрической энергии и измерения таких параметров, как активная мощность, реактивная мощность, ток, напряжение, коэффициент мощности и т. д. в электросети, интеллектуальные счетчики энергии также должны иметь функции автоматического считывания показаний счетчиков и удаленной передачи данных.
В этой статье в качестве микропроцессора используется чип ARM для разработки интеллектуального счетчика, который может осуществлять дистанционную передачу условных данных и имеет функцию автоматического считывания показаний счетчика. Преимуществом счетчика является низкая стоимость, точные измерения, хорошая работа-в режиме реального времени и удобное управление.
2.Общая идея конструкции трех-интеллектуального счетчика фаз
Трех-интеллектуальный счетчик использует микросхему ARM-LPC2148 в качестве микропроцессора и специальную микросхему измерения CS5463 в качестве микросхемы выборки и обработки информации о трехфазной электрической энергии. На основе реализации функций традиционного трехфазного счетчика он связывается с главным компьютером через интерфейс связи RS485 для реализации удаленной передачи данных.
Аппаратная схема системы в основном состоит из четырех частей: (1) основная плата ARM; (2) трехфазная схема выборки мощности и обработки данных; (3) чип MAX485 и схема связи с главным компьютером; (4) другие необходимые внешние устройства, такие как кнопки, дисплеи и т. д.
В конструкции счетчика используется микросхема ARM LPC2148 в качестве аппаратной структуры трехфазного счетчика мощности для процессора управления; для мониторинга информации о параметрах мощности используется специальный чип CS5463 для измерения мощности; Точечная матрица 128×64 используется для реализации функции ЖК-дисплея, объединяя функции измерения и отображения параметров мощности. Удаленная передача данных интеллектуального счетчика осуществляется с помощью коммуникационного чипа RS485 MAX485.
3.Схема каждого функционального модуля.
Схема аппаратной системы трехфазного интеллектуального счетчика в основном включает базовую схему микроконтроллерного центра, схему определения мощности и сбора данных, схему источника питания, схему дисплея и схему интерфейса связи RS485. Главный контроллер LPC2148 считывает данные трех модулей сбора энергии с чипом CS5463 в качестве ядра через встроенный-интерфейс SPI и реализует функцию удаленной передачи данных через встроенный-последовательный порт связи и протокол связи 485.
3.1 Проектирование трехфазной системы интеллектуального управления счетчиками на базе ARM
Трехфазный интеллектуальный счетчик использует чип ARM-LPC2148 в качестве микропроцессора и использует три специализированных чипа измерения энергии CS5463 для реализации выборки и обработки данных сети, а также обменивается данными с микроконтроллером с разделением времени-через интерфейс SPI, чтобы реализовать функцию обнаружения и выборки данных трехфазное питание-; LPC2148 соединен с чипом MAX485 через собственный последовательный интерфейс связи, чтобы реализовать функцию удаленной передачи данных.
3.2 Аппаратная схема обнаружения и измерения мощности
В качестве ядра этой схемы используется выделенный-чип измерения мощности CS5463. В схемотехнике используются три микросхемы CS5463 для измерения мощности одной линии соответственно, а затем завершается обнаружение и обработка информации о трехфазной мощности в электросети путем объединения данных. Конкретная схема реализации показана на рисунке 2. В аппаратной схеме для реализации обнаружения и измерения мощности используется электрическая изоляция между линией электропередачи и CS5463. Электрическая изоляция достигается за счет двух трансформаторов и трансформатора тока. Среди трансформаторов есть обычный трансформатор, который используется для обеспечения мощности постоянного тока, необходимой для работы CS5463; другой — высокоточный трансформатор с низким-импедансом и очень малым затуханием и фазовой задержкой при высших гармониках, который используется для измерения информации о напряжении. Трансформатор тока используется для измерения текущей информации линии электропередачи. Резистор подключен к вторичной обмотке трансформатора тока для генерации сигнала напряжения, необходимого для измерения тока в токовом канале CS5463.
4. Дизайн программного обеспечения
Программное обеспечение трехфазного интеллектуального счетчика в основном состоит из четырех частей:
(1) Основная программа управления LPC2148; (2) программа сбора и обработки данных CS5463; (3) коммуникационная программа MAX485; (4) вспомогательная программа-драйвер для внешних устройств, таких как клавиатура и дисплей.
В этом документе подробно описываются аппаратный принцип и конструкция программного обеспечения трехфазного интеллектуального счетчика на базе чипа ARM-LPC2148. Разработанный трехфазный интеллектуальный счетчик объединяет в себе функции измерения и отображения параметров электрической энергии и обладает такими преимуществами, как высокая степень интеграции, мощные функции, низкая стоимость и надежная защита от-помех. Для реализации передачи данных используется протокол связи промышленного стандарта 485, который повышает-производительность мониторинга данных в реальном времени и хорошо соответствует требованиям интеллектуального управления питанием. Результаты экспериментальных испытаний показывают, что точность активного измерения и точность реактивного измерения в данных, собранных трехфазным интеллектуальным счетчиком, соответствуют требованиям проектирования системы и имеют высокую прикладную ценность.