Tässä artikkelissa esitellään kolmivaiheinen tehomittari, jota ohjaa ARM-ydinprosessori, sen laitteisto ja ohjelmisto on kuvattu yksityiskohtaisesti. Mittari asettaa tehoparametrit tarkkailemaan mittausta ja näyttöä kokonaisuutena. Sähköparametrit mitataan erityisellä sirulla-CS5463, joka on suunniteltu sähkö- sähköparametrien mittaukseen. Sähkömittarissa on korkea integrointi, alhaiset kustannukset, alhainen virrankulutus ja vahva häiriöidenestokyky. Sähkömittari voi täyttää älykkään hallinnan energiavaatimukset-. Mittari voi kommunikoida pääohjaimen kanssa MAX485-sirun kautta ja se voi suorittaa tiedonsiirtotoiminnon etänä. Se voi helposti suorittaa reaaliaikaisen-seurannan ja tiedonkeruun toiminnot, ja sillä on hyvät sovellusmahdollisuudet.
Avainsanat:kolmi{0}}vaiheinen tehomittari;LPC2148;CS5463;ARM
Sisältö
1.Yleinen järjestelmäsuunnittelu
2. Kolmivaiheisen -vaiheen älymittarilaitteiston yleinen suunnitteluidea
3. Kunkin toiminnallisen moduulin piirisuunnittelu
3.1 Kolmivaiheisen -vaiheen älymittarin ohjausjärjestelmän suunnittelu ARM-pohjaisena
3.2 Tehontunnistus- ja mittauslaitteistopiiri
1.Yleinen järjestelmäsuunnittelu
Tällä hetkellä sähköenergiamittareiden soveltaminen kotimaassa ja ulkomailla on älykkäiden mittareiden popularisoinnin vaiheessa. Mikroprosessorien ytimenä älykkäät mittarit käyttävät digitaalista näytteenottotekniikkaa digitaalisten laskelmien ja prosessoinnin suorittamiseen mitatulle jännitteelle ja virralle sekä sähköenergian mittaukseen ja tehon, virran, jännitteen ja muiden verkkoparametritietojen valvontaan. Älykkäiden verkkojen edistämisen ja rakentamisen myötä älykkäät mittarit tarjoavat valtavan kysynnän markkinoilla. Useiden epälineaaristen kuormien, kuten hissien, ohjaamattomien tasasuuntaajien, taajuusmuuttujanopeussäätimien jne. käyttö on aiheuttanut yhä vakavampaa harmonista saastumista sähköverkkoon. Tällä hetkellä sähköenergiamittarit ja muut sähköisten parametrien mittauslaitteet suunnitellaan tehotaajuuden mukaan. Kun tulosignaali sisältää yliaaltoja, tarkkaa mittausta ei voida saavuttaa. Sen vuoksi älykkäissä energiamittareissa tulee olla sähköenergian tarkan mittauksen ja parametrien, kuten pätötehon, loistehon, virran, jännitteen, tehokertoimen jne. mittaamisen lisäksi sähköverkossa myös automaattinen mittarinluku ja tiedon etäsiirtotoiminto.
Tämä paperi käyttää ARM-sirua mikroprosessorina älykkään mittarin suunnitteluun, joka pystyy toteuttamaan ehdollisen tiedon etäsiirron ja jossa on automaattinen mittarinlukutoiminto. Mittarin etuna on alhainen hinta, tarkka mittaus, hyvä reaaliaikainen-suorituskyky ja kätevä hallinta.
2. Kolmivaiheisen -vaiheen älymittarilaitteiston yleinen suunnitteluidea
Kolmivaiheinen älymittari käyttää ARM-sirua-LPC2148 mikroprosessorina ja erillistä mittaussirua CS5463 kolmivaiheisena sähköenergiatietojen näytteenotto- ja käsittelysiruna. Perinteisen kolmivaiheisen mittarin toimintojen toteuttamisen perusteella se kommunikoi isäntätietokoneen kanssa RS485-tiedonsiirtorajapinnan kautta datatietojen etäsiirron toteuttamiseksi.
Järjestelmän laitteistopiiri koostuu pääasiassa neljästä osasta: (1) ARM-ydinkorttijärjestelmä; (2) kolmivaiheinen tehonäytteenotto- ja tietojenkäsittelypiiri; (3) MAX485-siru ja isäntätietokoneen viestintäpiiri; (4) muut tarvittavat ulkoiset laitteet, kuten painikkeet, näytöt jne.
Mittarin suunnittelussa käytetään LPC2148 ARM -sirua ohjausprosessorin kolmivaiheisen tehomittarin laitteistorakenteena. tehoparametritiedon valvonta käyttää tehonmittaukseen omistettua sirua CS5463; 128 × 64 pistematriisia käytetään LCD-näyttötoiminnon toteuttamiseen, integroimalla tehoparametrien mittaus- ja näyttötoiminnot. Älykäs mittarin tietojen etäviestintä toteutetaan käyttämällä RS485-tietoliikennesirua MAX485.
3. Kunkin toiminnallisen moduulin piirisuunnittelu
Kolmivaiheisen älymittarin laitteistojärjestelmäpiiri sisältää pääasiassa mikro-ohjainkeskuksen peruspiirin, tehontunnistus- ja tiedonkeruupiirin, virtalähdepiirin, näyttöpiirin ja RS485-tietoliikenneliitäntäpiirin. LPC2148-pääohjain lukee kolmen tehonkeräysmoduulin tiedot CS5463-sirun ytimenä sisäänrakennetun -SPI-liitännän kautta ja toteuttaa tiedon etäsiirtotoiminnon sisäänrakennetun -viestinnän sarjaportin ja 485-tiedonsiirtoprotokollan kautta.
3.1 Kolmivaiheisen -vaiheen älymittarin ohjausjärjestelmän suunnittelu ARM-pohjaisena
Kolmivaiheinen älymittari käyttää ARM-sirua-LPC2148 mikroprosessorina ja käyttää kolmea erillistä energianmittaussirua CS5463 toteuttaakseen verkkotietojen näytteenoton ja tietojenkäsittelyn sekä vaihtaa tietoja MCU:n kanssa ajoissa -jakamalla tietoja SPI-liitännän kautta tietojen havaitsemis- ja näytteenottotoiminnon toteuttamiseksi. kolmivaiheinen teho; LPC2148 on yhdistetty MAX485-siruun oman sarjaliikennerajapinnansa kautta tietojen etäsiirtotoiminnon toteuttamiseksi.
3.2 Tehontunnistus- ja mittauslaitteistopiiri
Tämä piiri käyttää ytimenä erillistä yksivaiheista tehonmittauspiiriä CS5463. Piirisuunnittelu käyttää kolmea CS5463-sirua mittaamaan vastaavasti yhden linjan tehoa ja suorittaa sitten kolmivaiheisten tehotietojen havaitsemisen ja käsittelyn sähköverkossa datayhdistelmän avulla. Erityinen toteutuskaavio on esitetty kuvassa 2. Tehon havaitsemisen ja mittauksen toteuttamiseen tarkoitetussa laitteistopiirissä sähkölinjan ja CS5463:n välillä on käytössä sähköinen eristysmalli. Sähköinen eristys saadaan aikaan kahdella muuntajalla ja yhdellä virtamuuntajalla. Muuntajien joukossa yksi on tavallinen muuntaja, jota käytetään tuottamaan CS5463:n toiminnan edellyttämä tasavirta; toinen on korkea-tarkkuus, matala-impedanssinen muuntaja, jolla on erittäin pieni vaimennus ja vaiheviive korkeammissa harmonisissa ja jota käytetään jännitetietojen mittaamiseen. Virtamuuntajaa käytetään voimalinjan virtatietojen mittaamiseen. Virtamuuntajan toisiopuolen yli on kytketty vastus CS5463:n virtakanavan virrantunnistukseen tarvittavan jännitesignaalin muodostamiseksi.
Kolmivaiheisen{0}}älymittarin ohjelmistosuunnittelu koostuu pääasiassa neljästä osasta:
(1) LPC2148-pääohjausohjelma; (2) CS5463 tiedonkeruu- ja -käsittelyohjelma; (3) MAX485-viestintäohjelma; (4) ohjaimen apuohjelma ulkoisille laitteille, kuten näppäimistölle ja näytölle.
Tässä artikkelissa esitellään yksityiskohtaisesti ARM-siruun-LPC2148 perustuvan kolmivaiheisen älymittarin laitteistoperiaate ja ohjelmistosuunnittelu. Suunniteltu kolmivaiheinen älymittari integroi sähköenergian parametrien mittaus- ja näyttötoiminnot, ja sen etuna on korkea integrointi, vahvat toiminnot, alhainen hinta ja vahva -häiriönestokyky. Teollisuusstandardin 485-tiedonsiirtoprotokollaa käytetään tiedonsiirron toteuttamiseen, mikä parantaa-tiedonvalvonnan reaaliaikaista suorituskykyä ja täyttää hyvin älykkään virranhallinnan vaatimukset. Kokeelliset testitulokset osoittavat, että kolmivaiheisen älymittarin keräämien tietojen aktiivisen mittauksen tarkkuus ja reaktiivisen mittauksen tarkkuus täyttävät järjestelmän suunnitteluvaatimukset ja niillä on korkea sovellusarvo.