El mesurador elèctric, també conegut com a mesurador de les hores de watt, és un instrument elèctric d’ús comú. La seva funció principal és mesurar la quantitat d’electricitat utilitzada. En els comptadors elèctrics convencionals, aquesta funció s’aconsegueix mitjançant la força de Lorentz del corrent d’Eddy induït entre el camp magnètic de l’AC fix i el disc d’alumini mòbil per conduir el disc d’alumini per girar. La velocitat de rotació del disc d'alumini és proporcional al producte de tensió i corrent (és a dir, potència). El mecanisme de recompte compta el nombre de revolucions del disc d’alumini per mesurar l’energia elèctrica consumida.
Paraules clau: microordinador de xip; Mesurador elèctric intel·ligent; Conversió d’anuncis; mesura d’intervals; Mesura instantània
Continguts
Aquest disseny utilitza un sol microordenador de xip com a xip de control principal, recopila dades de corrent i tensió en temps real mitjançant transformadors de corrent i transformadors de tensió, i després mostres i converteix el senyal analògic en un senyal digital mitjançant la conversió AD, que després es processa i es calcula pel microcomputador de xip únic per obtenir l’electricitat i mostrar-lo a la pantalla LCD. Al mateix temps, el sistema també té funcions d’emmagatzematge i comunicació de dades. Pot emmagatzemar dades de consum d’energia a EEPROM i transmetre dades amb el sistema superior mitjançant la interfície de comunicació RS485.
La composició de maquinari del mesurador intel·ligent.
Transformador de corrent i transformador de tensió:Aquest disseny utilitza el transformador de corrent de precisió i el transformador de tensió per convertir el corrent real i la tensió en senyals adequats per al processament de microordinadors d’un sol xip.
Convertidor d’anuncis:El xip ADC0809 s’utilitza per convertir senyals analògiques en senyals digitals, i els senyals de corrent i tensió recollits es converteixen en senyals digitals que poden processar el microordinador d’un sol xip.
Microcompator d'un sol xip:El microcomputador de xip únic AT89C52 s'utilitza com a xip de control principal per processar i calcular els senyals digitals recollits i controlar el funcionament de tot el sistema.
Pantalla LCD:S'utilitza una pantalla de cristall líquid de 12864 per mostrar informació com ara l'estat de potència i el sistema.
Memòria EEPROM:El xip AT24C02 s'utilitza per emmagatzemar dades de consum d'energia per assegurar -se que les dades no es perdran.
Interfície de comunicació RS485: el xip MAX3485 s'utilitza per realitzar la comunicació amb el sistema superior i transmetre dades de consum d'energia i informació d'estat del sistema.
Aquest disseny no només pot mesurar la potència total des de la instal·lació, sinó que també mesurar la potència d’interval i la potència instantània. Per a la potència de l’interval i la potència instantània, el mètode d’interrupció s’utilitza per a la mesura i, després de tornar, el valor mesurat es torna a l’espai d’emmagatzematge de la potència total per a l’addició.
A continuació es mostra el disseny principal del programa.
Programa d'inicialització:Inicialitzeu els dispositius de maquinari com ara el microcontrolador, el convertidor d’anuncis, la pantalla de pantalla LCD, etc.
Programa d’adquisició de dades:Les dades de corrent i tensió en temps real es recopilen a través de transformadors de corrent i transformadors de tensió, i el senyal analògic es converteix en un senyal digital mitjançant la conversió d’AD. Independentment de si es recopila el senyal de tensió o el senyal de corrent, la freqüència és 5 0 Hz. Aquest disseny mostra la potència recollida una vegada cada 0,002S, i la freqüència de mostreig és de 500Hz, que compleix el requisit de "més de 5 vegades la freqüència" del teorema de mostreig de Nyquist. El mètode de mostreig d’aquest disseny pot restaurar millor la informació de la potència mostrejada, fins i tot si hi ha una certa fluctuació de freqüència.
Programa de processament de dades:El propòsit és processar i calcular els senyals digitals recollits. Estableixem el temps de mostreig a TS, el valor de tensió mostrejat per a nosaltres, el valor de corrent mostrejat a IS, i el valor d’energia obtingut per un únic mostreig és el producte dels tres d’ells, · · us · és. A continuació, afegiu aquest valor al valor energètic total anterior i emmagatzemeu -lo a la EEPROM, completant així el procés de processament de dades únic.
El nostre programa principal és realitzar repetidament l’adquisició de dades i el processament de dades. També hi ha programes de visualització, programes de comunicació i programes de manipulació d’excepcions. Les seves funcions són les següents.
Programa de visualització:Mostra la informació com ara l'estat de potència i el sistema que es mostrarà a la pantalla LCD. Per a la potència mostrada, s’actualitza cada 1 segon.
Programa de comunicació:Les dades es transmeten amb el sistema superior a través de la interfície de comunicació RS485 i les dades de consum d’energia i la informació d’estat del sistema s’envien al sistema superior.
Programa de manipulació d'excepcions:Quan el sistema té una situació anormal, com ara corrent anormal o tensió, fallada de comunicació, etc., es pot processar en conseqüència i es poden donar indicacions d’alarma.
La mesura de la potència d'interval es realitza per interrupcions. Primer, introduïu la longitud de l’electricitat d’interval que es mesuri prement el botó, com ara 1 hora, 1 dia. A continuació, calculeu el nombre de mostrejos necessaris. Després de determinar el nombre de mostres, inicieu el programa de mostreig d’electricitat d’intervals. Igual que el programa principal, també realitza l’adquisició de dades i el processament de dades. La diferència és que el valor d’electricitat obtingut per una única adquisició no només s’ha d’afegir al valor total d’electricitat anterior, sinó també al valor de l’electricitat total. Un cop finalitzats els temps de mostreig, salteu de la mesura d’aquest interval d’electricitat i completeu la mesura d’aquest interval d’electricitat.
El mesurador intel·ligent basat en el microordinador d’un sol xip dissenyat en aquest treball pot adonar-se de la funció del control i la gravació en temps real del consum d’electricitat domèstica. També té funcions d’emmagatzematge i comunicació de dades. Pot emmagatzemar dades d’electricitat a EEPROM i transmetre dades al sistema superior mitjançant la interfície de comunicació RS485. En la fase posterior, el mòdul WiFi també es pot afegir per comunicar -se amb el món exterior. Els resultats de la mesura són precisos i tenen bones capacitats anti-soroll i anti-interferència. Aquest disseny pot millorar l’eficiència de l’electricitat, reduir els residus d’energia i proporcionar un fort suport a la intel·ligència i l’automatització dels sistemes domèstics intel·ligents.