关键字 |
| 包括电流互感器(CT),凯尔和FLASH软件,单片机,光耦合器,PCC(共同耦合点),肖特基二极管,SPI串行外围接口通信,分压器。 |
介绍 |
| 最准确的测量的基本工具的电力和能源是数字电表。他们使用的电压和电流的数字乘法样品,收到从一个与多路A / D转换器输入,或者使用单独的每个输入信号的A / D转换器。这些工具的优点是显而易见的:精度高、短期和长期稳定,复杂网络参数测量,远程自动数据处理的可能性,自动校准,安全的和许多其他功能的基于微处理器的数字系统的可能性。今天„年代数字信号处理器的高计算能力也是简单的测量无功功率,视在功率、移相、功率因数、电网信号的频谱。电表的非常重要的特征是其准确性。这取决于模拟输入电路的准确性,抽样过程本身的准确性,A / D转换精度和数字计算的准确性。在数字采样电表可以简单地消除测量误差的数字信号处理。在这种情况下,主要问题是这些部分处理的稳定性参数测量的信号。模拟输入电路必须使用高度稳定的组件构造。有很多数字电表的纠错方法。 Most of these methods use software correction based on calibration process. Digital electricity meters have different measurement and communication possibilities and different prices. The accuracy of the best instruments is of the order 0.01 %. |
| 该仪器能够测量所有基本网三相参数(电压和电流的有效值,活跃,无功,视在功率、功率因数、频率和能量传递到负载)。它可以使用FFT计算频率谱。框图提出仪器的功率和能量测量图1所示。模拟部分包含传感电路,调节网的电压和电流。的DSP部分MAXQ3183使必要的计算和信号处理的数字形式。它还包含软件的三相信号生成与输出通过D / a转换器块和频率的频率输出与测量功率成正比。 |
测量系统 |
| 提出一种基于单片机的能量计,有能力,公用事业公司可以监视和控制电源对其空间分布的消费者。它有一个主设备,可以隔离或恢复电力供应它的任何客户提供远程计费的功能。这个表作为检查仪表检测仪表篡改。此外,计量系统能够收集和处理数据,并可以检测异常负载概要说明电力偷窃。 |
参考设计 |
| MAXQ3180有三个电压通道,四个电流通道和内部通道温度测量。MAXQ3180参考设计使用resistor-dividers感应电压和电流互感器电流传感。 |
| 连接图电压和电流传感如图2所示。图三:所示电压的别针MAXQ3183不得超过如下所示: |
| 绝对最大额定值 |
| 电压范围在DVDD相对于DGND ......... -0.3 v至+ 4.0 v |
| 电压范围在AVDD相对于AGND .......... -0.3 v至+ 4.0 v |
| 电压范围在AGND相对于DGND ......... -0.3 v至+ 0.3 v |
| 电压范围在AVDD相对于DVDD .......... -0.3 v至+ 0.3 v |
| 在任何销相对于电压范围 |
| DGND除了VxP IxN别针.............................. -0.3 v至+ 4.0 v |
变量描述 |
| VFS在伏电压传感器价值。交流电压输入振幅产生VREF / 2 (~ 1.024 v)伏在voltage-input MAXQ3180的别针。这MAXQ3180参考设计使用一个分压器组成的545 kΩ(8×68 + 1)和1 kΩ,也给出了VFS = 545/1×(2.048 / 2) = 558.08 ~ 558 (V)。 |
| IFS电流变送器比例安培。交流输入振幅,将产生VREF / 2 (~ 1.02 v)伏的电流输入插脚MAXQ3180。这个参考设计使用的电流互感器主要/次要比率= 2500和负担660Ω电阻的值。所以itA¢年代IFS = 1.024×2500/660 = 3.857。~ 4 (A)。 |
| VLSBLSB nV的虚拟电压寄存器。VLSB = 1意味着电压值在虚拟寄存器,所以(V。X, X = A, B, C)代表1 nv。 |
| ILSBLSB目前虚拟寄存器在nA VLSB = 1意味着当前值在虚拟寄存器,所以(我。X, X = A, B, C)代表1 na。 |
| PLSBLSB虚拟寄存器在西北,VLSB = 1意味着值在虚拟寄存器,所以(PWRP。X, PWRQ。X, pwr。X, PWRPF。X, PWRQF。X, PWRSF。X, X = A, B, C)代表1西北 |
SPI通信 |
| 串行外围接口总线或SPI总线是一种同步串行数据链路标准在全双工模式下运行。设备在主/从模式通信主设备发起数据帧。允许多个奴隶设备与个别奴隶选择(芯片选择)。有时SPI称为“四线”的串行总线,对比三个,两个,和onewire串行总线。 |
操作 |
| SPI总线可以用一个主设备和一个或多个从设备。如果使用单一奴隶设备,党卫军销可能固定逻辑低如果奴隶允许它。单一的奴隶是用于我们的硬件,所以我们逻辑低。开始通信,主第一次配置时钟,使用频率小于或等于最大频率奴隶设备支持。这样的频率通常在1 - 70 MHz的范围适当的通信操作,使用的SPI的时钟频率主必须小于或等于MAXQ3183A¢年代时钟频率除以4。例如,当MAXQ3183运行8 mhz, SPI的时钟频率必须2 mhz或更少。如果MAXQ3183以LOWPM模式运行(或者如果晶体仍热身),SPI时钟频率必须保持在250 kHz适当的通信或少操作。主低然后把奴隶选择所需的芯片。如果需要等待期(比如模拟数字转换),那么主必须等待至少这段时间开始时钟周期问题。在每个SPI时钟周期,一个全双工数据传输发生:主发送有点莫西人行; the slave reads it from that same line the slave sends a bit on the MISO line; the master reads it from that same line |
| 并不是所有的传输要求所有四个操作是有意义的,但他们确实会发生。传输通常包含两个移位寄存器的给定单词的大小,如八个比特,一个主,一个奴隶;他们是连接在一个戒指。数据通常是首先改变了最重要的一点,当改变一个新的最低有效位到相同的寄存器。转移登记后,主人和奴隶有交换寄存器值。然后每个设备需要价值和做,比如写内存。如果有更多的数据交换,移位寄存器加载新数据和重复的过程。 |
| 在主模式下,SCLOCK销总是一个输出,产生一阵八时钟每当用户代码写入SPIDAT登记。SCLOCK比特率是由SPR0 SPICON SPR1。还要注意,党卫军销不是用在主模式。如果需要维护党卫军销部分外部奴隶设备,应该使用数字输出端口销。在主模式中,一个字节传输或接收由SPIDAT写。8个时钟周期产生通过SCLOCK销通过莫西人和SPIDAT字节被传播。 |
| 与每个SCLOCK时期,也通过味噌采样数据位。八个钟后,传输字节将完全传输,输入字节将等待输入移位寄存器。ISPI标志将自动设置,如果启用了一个中断发生。移位寄存器中的值将被锁定到SPIDAT |
时钟极性和相位 |
| 除了设置时钟频率,主人也必须配置时钟极性和相位数据。CPHA = 0,数据捕获在时钟的上升边(低→高转换)和数据传播在下降沿(高→低时钟转换)。CPHA = 1,数据捕获在时钟的下降沿和数据传播前沿。CPOL = 1的基础值时钟是一个(CPHA CPOL反转= 0)= 0,数据捕获在时钟的下降沿和数据传播前沿。CPHA = 1,数据捕获在时钟的上升下降沿边缘和数据传播。即CPHA = 0意味着样本在时钟上升沿(第一个),而CPHA = 1意味着样本后(秒)时钟边缘,无论时钟边缘是上升还是下降。注意,与CPHA = 0,前半个周期的数据必须稳定第一个时钟周期。对于所有CPOL和CPHA模式,初始时钟值之前,必须稳定芯片选择直线活跃。 |
读和写程序 |
| 每一个定义寄存器MAXQ3183有12位地址(从0到4095)。这个地址寻址寄存器时用于读或写操作。地址0到1023 (000 h 3 ffh)用于内存地址寄存器。寄存器和地址从1024年到4095年(400 h FFFh)用于虚拟寄存器和特殊命令寄存器。每个命令包含一个读/写命令代码,数据长度(1、2、4或8个字节),12位寄存器地址,指定的数据字节数之后选择循环冗余校验(CRC)。由于SPI是全双工界面,主人和奴隶必须两个传输相同的命令的字节数。当一个多字节寄存器读取或写入(2/4/8字节长度),将低位字节读取或写入的第一个命令。每笔交易始于主包含命令的发送2字节(读或写),地址来访问和传输的字节数。每1 SPI外围必须返回接收到的每个字节的字节。如果主MAXQ3183阅读1或多个字节,它必须发送虚拟字节在周期时接收多字节响应请求,满足“发送一个字节一个字节”要求。 But the MAXQ3183 could require time to calculate the result, and thus might not have it ready when the master sends the dummy byte. For this reason, the MAXQ3183 always sends zero or more bytes of a NAK character (0x4E or ASCII „NâÂÂ) followed by an ACK character (0x41, or ASCII „AâÂÂ) before sending the data. If the master is writing 1 or more bytes, it sends the data to be written immediately after sending the command. The MAXQ3183 returns ACK (0x41) for each data byte. It then returns NAK (0x4E) until the write cycle is complete, after which it returns a final ACK. |
寄存器 |
| SPCR (SPI控制寄存器)/ SPCTL值:SPCTL = 0 x51 |
| SPCFG SPI配置寄存器地址:0 xaah值:0 x00h |
| x86h SPDAT SPI数据寄存器地址:0 |
| SPDAT寄存器会得到一些价值,SPI 8的时钟脉冲由单片机将生成。这些寄存器可以找到的细节在P89V51RD2单片机数据表[1]。 |
串行通信 |
| 串行通信是指可以通过单一路径传输数据使用单一的通路。这是用于将数据从一个站到另一个地方。300波特率是用于数据传输和连接在时尚。寄存器用于设置波特率后,发送和接收的数据的代码: |
| 一个¯·SCON:地址:0 x98h值:0 x50h |
| 一个¯·TMOD值:0 x20h |
| 这些寄存器的细节中可以看到P89V51RD2数据表[1]。 |
组件的选择和系统设计 |
| 基本系统正如前面讨论的以下组件:- |
| (1)单片机(P89V51RD2) |
| (2)Maxq3183 |
| (3)传感器(电流互感器CT1052) |
| (4)选择耦合器(6 n137) |
| (5)过滤(RC无源低通滤波器) |
| (6)分压器 |
| (7)肖特基二极管 |
| (8)液晶 |
| (9)RS232司机 |
| 当前的传感器比(ITR) = CT_N / (2 x R) = 2000 / (2 x 10) = 100 (A / V) IFS = 102.4 |
| 电压传感器比(录像机)= (R1 + R2) / R2 = 545, VFS = 558.1 v。 |
| 16 x2液晶即。16个单词在一个2线可用来显示数据,用于显示从MAXQ3183单片机接收的数据。锅(可变电阻)是用于设置不同电压0.180 v附近特区的单片机用于数据传输端口0单片机液晶,在端口2是用作控制销。一个rs - 232接口驱动电路是构建现代主机microcontrollerA¢年代串行端口。串行端口使用+ 15 v代表二进制“1”和-15 v代表二进制“0”。rs - 232驱动电路转换这些电压的+ 5 v和0 v二进制表示适合其余的调制解调器。电路是基于专用集成电路,马克西姆rs - 232 cpe线驱动器集成电路 |
结果 |
| SPI通信代码接口单片机和MAXQ3183能源计量芯片,已成功开发了凯尔的软件使其十六进制文件。这个十六进制文件进一步烧成单片机使用Flash程序员。这使得能源计知道供应的各种参数。这些参数比较2点(如共同耦合点和负载端或发电点和PCC)估计盗窃成功。硬件可以测量各种参数,如电压、电流、功率等,讲述窃电行为发生的阶段从负载端发送数据通过串行通信连接端和比较。Maxq3183阅读是比较的帮助下侥幸功率分析仪来估计错误如下所示。 |
结论 |
| 单片机是一个计与马克西姆芯片界面的形成。模拟仪器的一部分由传感和信号调节电路的三种电压和电流通道。数字部分包含单片机板与连接键盘、液晶显示、串行接口计算机,董事会对必要的计算和单独的电压和电流通道每电压和电流信号。现代格律MAXQ3183被用来获得一个强大的测量系统。误差来源和误差修正简要提及。简单的电流和电压校准是为了克服测量中的错误。简化计算的结果误差与实际功率分析仪和阅读显示百分之十的顺序的准确性。 |
确认 |
| 设置在创建MHRD实验室NIT kurukshetra设置博士L M赛。作者要感谢K S Sandhu博士,煤斗,速度,NIT kurukshetra提供设施安排建立这个设置。 |
表乍一看 |
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数据乍一看 |
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引用 |
- 数据表MAXQ3183, P89v51rd2 CT1052 6 n137。
- 参考设计的能量计使用MAXQ3180 / MAXQ3183 AFE Kennith唐。4663年应用注释。
- 如何使用MAXQ3180单片机SPI。由本·史密斯。应用注:4246。
- 开始使用MAXQ3180:配置寄存器。由本·史密斯。应用注:4642。
- 肖特基二极管AN836应用注释。
- 书名叫“8051单片机和嵌入式系统”由默罕默德·阿里Mazidi.2nd版2008 - 2009年。
- 电力线信道的特点及其影响设计的通信系统,推进工程和应用程序的发表在国际期刊,ArchanaAggarwal, R辛格,NelooferAfzal。问题发表在国际期刊《先进的工程和应用程序。页135 - 137,Jan2011
- 测量三相电路volume2 EE的权力,模块5、20课,IIT Kharagpur。
- f·利恩,”介绍I2C和SPI协议”,IEEE仪表和测量》杂志,2009年2月8日至13日,页。
- PranitaWani响亮的拜德ADC与单片机接口的设计和实现数据采集系统,2012年世界科技期刊2 (4):93 - 96
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