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作者：佚名 来源：本站整理 发布时间：2010-08-30 02:02:43
摘要：介绍了以低功耗单片机ATMEGA32设计之三相网络电力仪表之设计原理、硬件组成、软件设计、测量功能。阳光电子学校维修专家分析认为：关键词:单片机;设计原理;电力仪表 Development of a multifunctional three-phase power meter based on ATMEGA32 MCU Ye Guo Wen(Department of Electronic Information Engineering, Lishui University , LiShui 323000,China)Abstract:This paper introduce design principle ,hardware makeup software design ,measurement principle of ATMEGA32 MCU with high performance and low power consumption , and measuring principle of a multifunctional three-phase power meter based on ATMEGA32 MCU Keyword：MCU;design principle ;electron energy meter,0引言电能表是用来测量电路中电流在某一段时间内所消耗电能之仪表，俗称电度表。阳光电子学校维修专家分析认为：我国是电能表生产大国，年生产能力达2亿台。阳光电子学校维修专家分析认为：目前，我国电能表之市场份额基本上是感应式与电子式六四分成，但电子式电能表呈现进一步发展之趋势。阳光电子学校维修专家分析认为：由于电子式电能表具有数字通信接口，促使电能计量及用电管理自动化系统得到了大量使用(负荷控制系统、远程抄表系统)，各类抄表系统之可靠性、实用性有了较大提高。阳光电子学校维修专家分析认为：随着电能计量芯片发展和完善，使得采用电能计量芯片和MCU设计之多功能电子式电能表不仅能实现电能表之各种功能，而且具有精度高，功能扩展方便，软件易实现等优点。阳光电子学校维修专家分析认为：可以说多功能电子式电能表是电能表现在和将来发展方向。阳光电子学校维修专家分析认为：本课题正是基于ATMEGA32单片机和ATT7022计量芯片相结合而研制之三相网络电力仪表。阳光电子学校维修专家分析认为：1设计原理及设计要求1．1设计原理本仪表能测量所有常用之电力参数电压、电流、有功功率、无功功率、视在功率、频率、功率因数和电能等参数。阳光电子学校维修专家分析认为：三相网络电力仪表之构成如图1所示，仪表工作时，电压、电流信号经取样电路分别取样后，经电能处理专用集成电路做系列运算后，得到电压、电流、有功功率、无功功率、功率因数、有功电能、无功电能和频率等实时数据，再经CPU处理后由LCD显示。阳光电子学校维修专家分析认为：同时CPU还实现通信和控制功能。阳光电子学校维修专家分析认为：1．2设计要求1．2．1测量参数精度技术指标参数额定值范围精度电压AC100V0~120%0.2%AC220V电流AC1A0~120%0.2%AC5A有功/无功/视在功率__0.5%有功/无功电能__0.5%功率因数__0.5%频率_45~60HZ0.5%测量参数电流、电压误差要求为0.2%，分析计量芯片ATT7022B可知：其内部集成了七路16位A/D转换器，电流通道有效值在2mv-1mv之范围内线性误差小于0.5%，电压通道有效值在10mv—1v之范围内线性误差小于0.5%。阳光电子学校维修专家分析认为：电压取值在0.2V—0.6V(放大后之电压值，我们电压取样信号为0.1V，电压通道之放大倍数选4倍)，电流取值在2mV--1V，电能线性误差小于0.1%。阳光电子学校维修专家分析认为：因此，本仪表采样电路选用互感器（产品精度为0.1%），所用其他元件也是精密元件来满足设计要求。阳光电子学校维修专家分析认为：从测量原理来看，测量参数精度取决于ATT7022B这一计量芯片，1．2．2主要功能特点 (1) 规格型号与脉冲常数对照表类 别参比电压Un额定电流In有功脉冲常数三相三线3×100V2×1 (2)A10000imp/kWh2×5 (6)A10000imp/kWh三相四线3×220/380V3×1 (2)A10000imp/kWh3×5 (6)A10000imp/kWh(2)电网系统频率：45~60Hz (3)测量周期：1/2秒 (4)电源输入范围：AC85~265V/DC100~280V (5)功耗：≤3VA(6)开关量输入参数:无源干接点，接通电阻<500Ω，关断电阻>500kΩ(监视电压+12V) (7)遥控量输出参数:继电器输出（常开），负载电压 AC250V/DC30V，负载电流<5A(8)气候条件:正常工作温度：-20℃~+70℃;存贮和运输温度：-40℃~+80℃;存贮和工作湿度：≤85％(9) 外形尺寸:96mm×96mm×84mm(10)重量：约0.4kg2．硬件系统设计
具体硬件电路括电流、电压输入电路、电能处理部分(数据采集电路逻辑判断电路) 、LCD显示电路、按键输入电路、开关电源电路、时钟电路、RS485串行通讯接口电路、2路开关量输出、2路开关量输入电路等，硬件系统结构示意图如图1
图1 三相网络电力仪表硬件系统结构示意图
2．1信号之采样2．1．1电压之采样本设计采用电压互感器PT将电网电压(如220V)变换为采样电压，采用三个电压互感器220V/0.5V(精度0.1级)，通过差分电路形式，由
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