Em resposta aos problemas de baixa precisão de medição e alto custo dos dispositivos tradicionais-de calibração de medidores trifásicos, o UBS desenvolveu um dispositivo multifuncional-de calibração de medidor trifásico. O circuito de hardware do dispositivo inclui principalmente circuito de comutação de faixa de amostragem de tensão e corrente, circuito de acionamento de relé, circuito de relógio, módulo de comunicação serial e circuito de exibição. O circuito de comutação da faixa de amostragem de tensão e corrente converte os sinais de tensão e corrente coletados pelos transformadores de corrente e tensão na faixa de medição do chip. Este dispositivo vem com 4 portas seriais UART para comunicação, o que é conveniente para conexão com outros periféricos. Após receber o sinal, o microcontrolador exibe os dados coletados de tensão e corrente na tela de toque capacitiva TFTLCD. O design do software inclui principalmente a inicialização de variáveis temporárias, a configuração dos registros relevantes e a coleta regular de tensão e corrente.
Palavras-chave: microcontrolador; amostragem de tensão e corrente; circuito de comutação de alcance
Contente:
2. Projeto de circuito de hardware
2.1 Sistema central
2.2 Circuito de comutação da faixa de amostragem de tensão e corrente
2.3 Projeto do circuito de acionamento do relé
2.4 Projeto do módulo de comunicação serial
3.1 Projeto do programa principal do microcontrolador
3.2 Programa de processamento de recepção de interrupção da porta serial
4. Resultados e análises de testes
Com o desenvolvimento da tecnologia da informação eletrônica, o medidor de energia de indução tradicional apresenta baixa precisão e alto consumo de energia, o que não atende mais aos requisitos. As pessoas combinaram tecnologias de software e hardware para propor medidores eletrônicos de energia. Atualmente, a função de medição dos medidores de energia trifásicos está em constante melhoria. Para garantir a estabilidade do desempenho da medição e da transmissão remota de dados, surgiram microcomputadores de chip único e medidores de energia trifásicos de transmissão remota inteligente-, que podem realizar a leitura automática remota do medidor e têm forte capacidade anti{6}}interferência. Considerando os problemas de display LCD e detecção de corrente, este artigo utiliza um chip com controlador LCD para simplificar o projeto do circuito. Portanto, este artigo estuda o dispositivo de calibração de medidor trifásico para resolver o problema de que o dispositivo tradicional de calibração de medidor trifásico mede pequenas correntes e tensões.
2. Projeto de circuito de hardware
2.1 Sistema central
Os pinos 58, 59 e 60 da fonte de alimentação do chip estão conectados à tensão de 5 V, o pino 54 no processador é a porta de transmissão serial e o pino 53 é a porta de recepção serial.
2.2 Circuito de comutação da faixa de amostragem de tensão e corrente
Com o desenvolvimento da tecnologia da informação eletrônica, o medidor de energia indutiva tradicional apresenta baixa precisão e alto consumo de energia, o que não atende mais aos requisitos. As pessoas combinaram tecnologias de software e hardware para propor medidores eletrônicos de energia. Atualmente, a função de medição dos medidores de energia trifásicos está em constante melhoria. Alguns medidores de energia trifásicos bidirecionais acessam registros através de interfaces para medir o valor efetivo da tensão e potência reativa de cada fase; considerando que não se trata mais de uma simples medição numérica, os projetistas aplicam chips ao medidor para realizar-análises em tempo real de dados de forma de onda de corrente e tensão, medição e avaliação do tamanho da carga resistiva. A fim de garantir a estabilidade do desempenho da medição e da transmissão remota de dados, surgiram medidores de energia trifásicos de transmissão remota inteligentes baseados em microcomputadores de -chip único, que podem realizar a leitura automática remota do medidor e ter forte capacidade anti-interferência; medidores de energia-trifásicos baseados em microcomputadores-de chip único podem medir energia aparente e ter funções de atualização de memória flash. Nos últimos anos, a aplicação de chips em medidores tornou-se uma tendência. Considerando os problemas de exibição de LCD e detecção de corrente, este artigo estuda um dispositivo-de calibração de medidor trifásico para resolver o problema de medição de baixa corrente e tensão em dispositivos-tradicionais de calibração de medidor trifásico.
2.3 Projeto do circuito de acionamento do relé
Quando a porta de E/S do chip da unidade produz 5 V, a corrente flui através da bobina do relé de saída auxiliar e a chave K10 é girada para 4 para gerar uma tensão estável.
2.4 Projeto do módulo de comunicação serial
O chip é usado no projeto de hardware e é conectado aos pinos PA2, PA3, PA9 e PA10 do controlador para comunicação serial, onde PA2 e PA3 são usados para envio e PA9 e PA10 são usados para recepção. O terminal 5 em J4 é o terminal de aterramento e os terminais 2 e 3 correspondem às interfaces PA9 e PA10.
3.Design de software
O design do software do dispositivo de calibração do medidor trifásico adota o princípio de design modular para exibir os dados coletados na tela de toque capacitiva. Devido a limitações de espaço, apenas o programa principal do microcontrolador e o programa de processamento de recepção de interrupções da porta serial são descritos.
3.1 Projeto do programa principal do microcontrolador
Primeiro, desative as interrupções globais, depois inicialize vários parâmetros e portas IO e configure os registros relevantes. Após iniciar a amostragem completa, o microcontrolador realiza o processamento dos dados e finalmente exibe os dados de tensão e corrente na tela sensível ao toque.
3.2 Programa de processamento de recepção de interrupção da porta serial
Após o microcontrolador abrir a interrupção e receber um caractere, é gerada uma interrupção de conclusão de recepção. A função de recebimento salva os dados no buffer variável e o contador é reduzido em 1. Defina o valor inicial como 1. Se o contador for igual a 0, execute a função de retorno de chamada; se o contador não for igual a 0, o microcontrolador aguarda a próxima recepção.
4. Resultados e análises de testes
A plataforma de teste foi construída com o hardware e software projetados. A fonte de alimentação padrão programável trifásica foi o objeto de medição. Três conjuntos de dados foram inseridos para teste.
A partir dos dados acima, pode-se perceber que ao alterar o valor inicial da fonte de energia, o erro de cada conjunto de dados obtido é muito pequeno. O dispositivo pode realizar a medição precisa do medidor-trifásico, o que atende às expectativas do projeto.
5. Conclusão
O design principal deste artigo é um dispositivo de calibração de medidor trifásico e corrente com precisão de quatro casas decimais, que é um dispositivo de calibração ideal para usuários de sistemas de energia.