Ta dokument predstavlja tri{0}}fazni merilnik moči, ki ga nadzira jedrni procesor ARM, njegova strojna in programska oprema pa je bila podrobno opisana. Merilni sklop parametrov moči spremlja merjenje in prikaz kot celoto. Parametre električne energije meri poseben čip-CS5463, ki je zasnovan za- merjenje parametrov električne energije. Električni števec ima visoko integracijo, nizko ceno, nizko porabo energije in močno zaščito pred-motenjem. Električni števec lahko izpolni energetske zahteve inteligentnega upravljanja-. Merilnik lahko komunicira z glavnim krmilnikom prek čipa MAX485 in lahko doseže funkcijo prenosa podatkov na daljavo. Z lahkoto lahko doseže funkcijo spremljanja-časa, pridobivanja podatkov in ima dobre možnosti za uporabo.
Ključne besede:-trifazni merilnik moči;LPC2148;CS5463;ARM
Vsebina
2. Celotna zasnova strojne opreme tri-faznega pametnega števca
3. Zasnova vezja vsakega funkcionalnega modula
3.1 Zasnova tri-faznega pametnega krmilnega sistema števcev, ki temelji na ARM
3.2 Strojno vezje za zaznavanje in merjenje moči
4. Oblikovanje programske opreme
Trenutno je uporaba števcev električne energije doma in v tujini v fazi popularizacije pametnih števcev. Z mikroprocesorji kot jedrom pametni števci uporabljajo tehnologijo digitalnega vzorčenja za izvajanje digitalnih izračunov in obdelavo izmerjene napetosti in toka ter za merjenje električne energije in spremljanje moči, toka, napetosti in drugih informacij o parametrih omrežja. S promocijo in gradnjo pametnih omrežij po vsem svetu bodo pametni števci predstavljali veliko povpraševanje na trgu. Uporaba velikega števila nelinearnih bremen, kot so dvigala, nekrmiljeni usmerniki, regulatorji hitrosti s spremenljivo frekvenco itd., je povzročila vse hujše harmonično onesnaženje električnega omrežja. Trenutno so števci električne energije in drugi instrumenti za merjenje električnih parametrov zasnovani glede na frekvenco električne energije. Če vhodni signal vsebuje harmonike, natančne meritve ni mogoče doseči. Pametni števci torej poleg natančnega merjenja električne energije in merjenja parametrov, kot so aktivna moč, jalova moč, tok, napetost, faktor moči itd. v elektroenergetskem omrežju, morajo imeti tudi funkcijo samodejnega odčitavanja števca in daljinskega prenosa podatkov.
Ta dokument uporablja čip ARM kot mikroprocesor za oblikovanje pametnega števca, ki lahko realizira pogojni prenos podatkov na daljavo in ima funkcijo samodejnega odčitavanja števca. Prednosti merilnika so nizki stroški, natančne meritve, dobra-zmogljivost v realnem času in priročno upravljanje.
2. Celotna zasnova strojne opreme tri-faznega pametnega števca
Tri{0}}pametni števec uporablja čip ARM-LPC2148 kot mikroprocesor in namenski merilni čip CS5463 kot tri{4}}fazni čip za vzorčenje in obdelavo podatkov o električni energiji. Na podlagi izvajanja funkcij tradicionalnega tri-faznega števca komunicira z gostiteljskim računalnikom prek komunikacijskega vmesnika RS485 za realizacijo oddaljenega prenosa informacij o podatkih.
Strojno vezje sistema je v glavnem sestavljeno iz štirih delov: (1) sistem jedrne plošče ARM; (2) tri-vezje za vzorčenje moči in obdelavo podatkov; (3) komunikacijsko vezje čipa MAX485 in gostiteljskega računalnika; (4) druge potrebne zunanje naprave, kot so gumbi, zasloni itd.
Zasnova merilnika uporablja čip LPC2148 ARM kot strukturo strojne opreme tri-faznega merilnika moči za krmilni procesor; spremljanje informacij o parametrih moči uporablja namenski čip za merjenje moči CS5463; matrika 128 × 64 pik se uporablja za uresničitev funkcije LCD zaslona, ki vključuje merjenje parametrov moči in funkcije prikaza. Daljinska komunikacija s podatki pametnega števca je realizirana z uporabo RS485 komunikacijskega čipa MAX485.
3. Zasnova vezja vsakega funkcionalnega modula
Sistemsko vezje strojne opreme tri{0}}faznega pametnega števca vključuje predvsem osnovno vezje mikrokrmilniškega centra, vezje za zaznavanje moči in pridobivanje podatkov, napajalno vezje, prikazovalno vezje in vezje komunikacijskega vmesnika RS485. Glavni krmilnik LPC2148 bere podatke treh modulov za pridobivanje energije s čipom CS5463 kot jedrom prek vgrajenega-vmesnika SPI in realizira funkcijo prenosa podatkov na daljavo prek vgrajenih-komunikacijskih serijskih vrat in komunikacijskega protokola 485.
3.1 Zasnova tri-faznega pametnega krmilnega sistema števcev, ki temelji na ARM
Tri{0}}fazni pametni števec uporablja čip ARM-LPC2148 kot mikroprocesor in sprejme tri namenske čipe za merjenje energije CS5463 za uresničitev vzorčenja podatkov o omrežju in obdelavo podatkov ter izmenjuje podatke z MCU v-souporabi časa prek vmesnika SPI, tako da uresniči funkcijo zaznavanja in vzorčenja podatkov tri{5}}fazno napajanje; LPC2148 je povezan s čipom MAX485 prek lastnega serijskega komunikacijskega vmesnika, da se uresniči funkcija prenosa podatkov na daljavo.
3.2 Strojno vezje za zaznavanje in merjenje moči
To vezje kot jedro uporablja namenski eno{0}}fazni čip za merjenje moči CS5463. Zasnova vezja uporablja tri čipe CS5463 za merjenje moči posamezne linije, nato pa prek kombinacije podatkov zaključi zaznavanje in obdelavo tri{4}}informacij o moči trifazne moči v električnem omrežju. Specifična izvedbena shema je prikazana na sliki 2. V strojnem vezju za zaznavanje in merjenje moči je med električnim vodom in CS5463 sprejeta zasnova električne izolacije. Električna izolacija je dosežena z dvema transformatorjema in tokovnim transformatorjem. Med transformatorji je eden navaden transformator, ki se uporablja za zagotavljanje enosmerne moči, potrebne za delovanje CS5463; drugi je visoko{10}}natančen transformator z nizko{11}}impedanco z zelo majhnim dušenjem in faznim zamikom pod višjimi harmoniki, ki se uporablja za merjenje informacij o napetosti. Tokovni transformator se uporablja za merjenje trenutnih informacij daljnovoda. Upor je povezan preko sekundarja tokovnega transformatorja za ustvarjanje napetostnega signala, potrebnega za zaznavanje toka za tokovni kanal CS5463.
4. Oblikovanje programske opreme
Zasnova programske opreme tri{0}}faznega pametnega števca je v glavnem sestavljena iz štirih delov:
(1) glavni nadzorni program LPC2148; (2) program za pridobivanje in obdelavo podatkov CS5463; (3) komunikacijski program MAX485; (4) pomožni program gonilnika za zunanje naprave, kot sta tipkovnica in zaslon.
Ta članek podrobno predstavlja načelo strojne opreme in zasnovo programske opreme tri{0}}faznega pametnega števca, ki temelji na čipu ARM-LPC2148. Zasnovan tri{3}}pametni števec združuje funkcije merjenja in prikaza parametrov električne energije ter ima prednosti visoke integracije, močnih funkcij, nizkih stroškov in močne zmožnosti proti-motenju. Komunikacijski protokol industrijskega standarda 485 se uporablja za prenos podatkov, kar izboljša-zmogljivost spremljanja podatkov v realnem času in dobro izpolnjuje zahteve inteligentnega upravljanja z energijo. Rezultati eksperimentalnih preskusov kažejo, da aktivna merilna natančnost in reaktivna merilna natančnost v informacijah o podatkih, ki jih zbira tri-fazni pametni števec, izpolnjujeta zahteve zasnove sistema in imajo visoko vrednost pri uporabi.