Denne artikkelen introduserer en tre--fasemåler som styres av kjerneprosessoren ARM, dens maskinvare og programvare ble beskrevet i detalj. Måleren satte effektparametere som overvåker måling og visning som en helhet. Elektrisitetsparametere målt med en spesiell brikke-CS5463 som er designet for måling av elektriske- parametere. Den elektriske måleren har høy integrering, lav kostnad, lavt strømforbruk og sterk anti-jamming. Den elektriske måleren kan oppfylle energikravene til den intelligente administrasjonen-. Måleren kan kommunisere med hovedkontrolleren gjennom MAX485-brikken, og den kan oppnå ekstern dataoverføringsfunksjon. Den kan enkelt oppnå funksjonen sanntidsovervåking, datainnsamling og har gode muligheter for bruk.
Stikkord: Tre-fasemåler;LPC2148;CS5463;ARM
Innhold
2. Overordnet designidé om tre-fase smartmålermaskinvare
3. Kretsdesign for hver funksjonsmodul
3.1 Design av trefaset kontrollsystem for smarte målere basert på ARM
3.2 Maskinvarekrets for strømdeteksjon og måling
For tiden er bruken av elektriske energimålere i inn- og utland på stadiet med popularisering av smarte målere. Med mikroprosessorer som kjernen, bruker smarte målere digital samplingsteknologi for å utføre digitale beregninger og prosessering på målt spenning og strøm, og realisere elektrisk energimåling og overvåking av kraft, strøm, spenning og annen nettparameterinformasjon. Med promotering og bygging av smarte nett rundt om i verden, vil smarte målere presentere en enorm etterspørsel i markedet. Bruken av et stort antall ikke-lineære belastninger, som heiser, ukontrollerte likerettere, hastighetsregulatorer med variabel frekvens, etc., har forårsaket stadig mer alvorlig harmonisk forurensning til strømnettet. For tiden er elektriske energimålere og andre elektriske parametermåleinstrumenter designet i henhold til strømfrekvensen. Når inngangssignalet inneholder harmoniske, kan ikke nøyaktige målinger oppnås. Derfor bør smarte energimålere i tillegg til nøyaktig måling av elektrisk energi og måleparametere som aktiv effekt, reaktiv effekt, strøm, spenning, effektfaktor osv. i strømnettet også ha automatisk måleravlesning og fjernoverføring av data.
Denne artikkelen bruker ARM-brikke som mikroprosessor for å designe en smart måler som kan realisere betinget data-fjernoverføring og har automatisk måleravlesningsfunksjon. Måleren har fordelene med lav kostnad, nøyaktig måling, god sanntidsytelse og praktisk administrasjon.
2. Overordnet designidé om tre-fase smartmålermaskinvare
Tre-smartmåleren bruker ARM-brikken-LPC2148 som mikroprosessor og den dedikerte målebrikken CS5463 som den tre-fasede samplings- og prosesseringsbrikken for elektrisk energidatainformasjon. På grunnlag av å realisere funksjonene til den tradisjonelle tre-fasemåleren, kommuniserer den med vertsdatamaskinen gjennom RS485-kommunikasjonsgrensesnittet for å realisere fjernoverføring av datainformasjon.
Maskinvarekretsen til systemet består hovedsakelig av fire deler: (1) ARM-kjernekortsystem; (2) tre-strømsampling og databehandlingskrets; (3) MAX485-brikke og vertsdatamaskinkommunikasjonskrets; (4) andre nødvendige eksterne enheter, som knapper, skjermer osv.
Målerdesignet bruker LPC2148 ARM-brikken som maskinvarestrukturen til den trefasede strømmåleren for kontrollprosessoren; strømparameterinformasjonsovervåkingen bruker den dedikerte strømmålingsbrikken CS5463; 128 × 64 punktmatrisen brukes til å realisere LCD-skjermfunksjonen, og integrerer effektparametermåling og visningsfunksjoner. Fjernkommunikasjonen for smartmålerdata realiseres ved å bruke RS485-kommunikasjonsbrikken MAX485.
3. Kretsdesign for hver funksjonsmodul
Maskinvaresystemkretsen til den trefasede smarte måleren inkluderer hovedsakelig den grunnleggende kretsen til mikrokontrollersenteret, strømdeteksjons- og datainnsamlingskretsen, strømforsyningskretsen, skjermkretsen og RS485-kommunikasjonsgrensesnittkretsen. LPC2148-hovedkontrolleren leser dataene til de tre strøminnsamlingsmodulene med CS5463-brikken som kjernen gjennom det innebygde-SPI-grensesnittet, og realiserer funksjonen for fjernoverføring av data gjennom den innebygde-kommunikasjonsserieporten og 485-kommunikasjonsprotokollen.
3.1 Design av trefaset kontrollsystem for smarte målere basert på ARM
Tre-smartmåleren bruker ARM-brikke-LPC2148 som mikroprosessor, og tar i bruk tre dedikerte energimålebrikker CS5463 for å realisere sampling og databehandling av nettdatainformasjon, og utveksler data med MCU i tide-deling gjennom SPI-grensesnitt, for å realisere datadeteksjons- og samplingsfunksjonen tre-faseeffekt; LPC2148 er koblet til MAX485-brikken gjennom sitt eget serielle kommunikasjonsgrensesnitt, for å realisere funksjonen for fjernoverføring av data.
3.2 Maskinvarekrets for strømdeteksjon og måling
Denne kretsen bruker en dedikert-enfaset effektmålebrikke CS5463 som kjernen. Kretsdesignet bruker tre CS5463-brikker for å måle kraften til henholdsvis en enkelt linje, og fullfører deretter deteksjonen og behandlingen av tre-strøminformasjonen i strømnettet gjennom datakombinasjon. Det spesifikke implementeringsskjemaet er vist i figur 2. I maskinvarekretsen for å realisere effektdeteksjon og måling, er en elektrisk isolasjonsdesign tatt i bruk mellom kraftledningen og CS5463. Den elektriske isolasjonen oppnås gjennom to transformatorer og en strømtransformator. Blant transformatorene er den ene en vanlig transformator, som brukes til å gi likestrøm som kreves for driften av CS5463; den andre er en transformator med høy-presisjon og lav{11}}impedans med svært liten demping og faseforsinkelse under høyere harmoniske, som brukes til å måle spenningsinformasjon. Strømtransformatoren brukes til å måle strøminformasjonen til kraftledningen. En motstand er koblet over sekundæren til strømtransformatoren for å generere spenningssignalet som kreves for strømføling for strømkanalen til CS5463.
Programvaredesignet til tre-smartmåleren består hovedsakelig av fire deler:
(1) LPC2148 hovedkontrollprogram; (2) CS5463 datainnsamling og behandlingsprogram; (3) MAX485 kommunikasjonsprogram; (4) driver hjelpeprogram for eksterne enheter som tastatur og skjerm.
Denne artikkelen introduserer i detalj maskinvareprinsippet og programvaredesignet til tre-smartmåleren basert på ARM-brikken-LPC2148. Den konstruerte trefasede smarte måleren integrerer måling av elektrisk energiparameter og visningsfunksjoner, og har fordelene med høy integrering, sterke funksjoner, lave kostnader og sterk anti-interferensevne. Den industrielle standarden 485 kommunikasjonsprotokollen brukes til å realisere dataoverføring, noe som forbedrer sanntidsytelsen til dataovervåking og godt oppfyller kravene til intelligent strømstyring. De eksperimentelle testresultatene viser at den aktive målingsnøyaktigheten og den reaktive målingsnøyaktigheten i datainformasjonen samlet inn av den trefasede smarte måleren oppfyller kravene til systemdesign og har høy bruksverdi.