Αυτό το άρθρο παρουσιάζει έναν τριφασικό μετρητή ισχύος που ελέγχεται από τον κεντρικό επεξεργαστή ARM, το υλικό και το λογισμικό του περιγράφηκαν λεπτομερώς. Ο μετρητής ρυθμίζει τις παραμέτρους ισχύος που παρακολουθεί τη μέτρηση και την οθόνη ως σύνολο. Οι παράμετροι ηλεκτρικής ενέργειας μετρώνται από ένα ειδικό τσιπ-CS5463 που έχει σχεδιαστεί για μέτρηση παραμέτρων ηλεκτρικής-. Ο ηλεκτρικός μετρητής έχει υψηλή ενσωμάτωση, χαμηλό κόστος, χαμηλή κατανάλωση ενέργειας και ισχυρή ικανότητα κατά-εμπλοκής. Ο ηλεκτρικός μετρητής μπορεί να καλύψει τις ενεργειακές απαιτήσεις της έξυπνης διαχείρισης-. Ο μετρητής μπορεί να επικοινωνήσει με τον κύριο ελεγκτή μέσω του τσιπ MAX485 και μπορεί να επιτύχει λειτουργία απομακρυσμένης μετάδοσης δεδομένων. Μπορεί εύκολα να επιτύχει τη λειτουργία παρακολούθησης σε πραγματικό χρόνο, απόκτησης δεδομένων και έχει καλή προοπτική εφαρμογής.
Λέξεις κλειδιά:Τριφασικός-μετρητής ισχύος;LPC2148;CS5463;ARM
Περιεχόμενο
1.Συνολικός σχεδιασμός συστήματος
2.Συνολική ιδέα σχεδίασης τρι-υλικολογισμικού έξυπνου μετρητή
3.Σχεδίαση κυκλώματος κάθε λειτουργικής μονάδας
3.1 Σχεδιασμός τριφασικού συστήματος ελέγχου έξυπνου μετρητή με βάση το ARM
3.2 Κύκλωμα υλικού ανίχνευσης και μέτρησης ισχύος
1.Συνολικός σχεδιασμός συστήματος
Επί του παρόντος, η εφαρμογή μετρητών ηλεκτρικής ενέργειας στο εσωτερικό και στο εξωτερικό βρίσκεται στο στάδιο της εκλαΐκευσης των έξυπνων μετρητών. Με τους μικροεπεξεργαστές ως πυρήνα, οι έξυπνοι μετρητές χρησιμοποιούν τεχνολογία ψηφιακής δειγματοληψίας για να εκτελέσουν ψηφιακούς υπολογισμούς και επεξεργασία της μετρούμενης τάσης και ρεύματος και να πραγματοποιήσουν μέτρηση ηλεκτρικής ενέργειας και παρακολούθηση της ισχύος, του ρεύματος, της τάσης και άλλων πληροφοριών παραμέτρων δικτύου. Με την προώθηση και κατασκευή έξυπνων δικτύων σε όλο τον κόσμο, οι έξυπνοι μετρητές θα παρουσιάσουν τεράστια ζήτηση στην αγορά. Η χρήση μεγάλου αριθμού μη γραμμικών φορτίων, όπως ανελκυστήρες, μη ελεγχόμενοι ανορθωτές, ρυθμιστές ταχύτητας μεταβλητής συχνότητας κ.λπ., έχει προκαλέσει ολοένα και πιο σοβαρή αρμονική ρύπανση στο ηλεκτρικό δίκτυο. Επί του παρόντος, οι μετρητές ηλεκτρικής ενέργειας και άλλα όργανα μέτρησης ηλεκτρικών παραμέτρων σχεδιάζονται σύμφωνα με τη συχνότητα ισχύος. Όταν το σήμα εισόδου περιέχει αρμονικές, δεν μπορεί να επιτευχθεί ακριβής μέτρηση. Επομένως, εκτός από την ακριβή μέτρηση της ηλεκτρικής ενέργειας και τη μέτρηση παραμέτρων όπως η ενεργή ισχύς, η άεργη ισχύς, το ρεύμα, η τάση, ο συντελεστής ισχύος κ.λπ. στο ηλεκτρικό δίκτυο, οι έξυπνοι μετρητές ενέργειας θα πρέπει επίσης να διαθέτουν λειτουργίες αυτόματης ανάγνωσης μετρητών και απομακρυσμένης μετάδοσης δεδομένων.
Αυτό το χαρτί χρησιμοποιεί τσιπ ARM ως μικροεπεξεργαστή για να σχεδιάσει έναν έξυπνο μετρητή που μπορεί να πραγματοποιήσει απομακρυσμένη μετάδοση δεδομένων υπό όρους και έχει λειτουργία αυτόματης ανάγνωσης μετρητή. Ο μετρητής έχει τα πλεονεκτήματα του χαμηλού κόστους, της ακριβούς μέτρησης, της καλής-απόδοσης σε πραγματικό χρόνο και της βολικής διαχείρισης.
2.Συνολική ιδέα σχεδίασης τρι-υλικολογισμικού έξυπνου μετρητή
Ο τρ Με βάση την υλοποίηση των λειτουργιών του παραδοσιακού τρι-μετρητή, επικοινωνεί με τον κεντρικό υπολογιστή μέσω της διεπαφής επικοινωνίας RS485 για να πραγματοποιήσει την απομακρυσμένη μετάδοση πληροφοριών δεδομένων.
Το κύκλωμα υλικού του συστήματος αποτελείται κυρίως από τέσσερα μέρη: (1) σύστημα πλακέτας πυρήνα ARM. (2) τρι-κύκλωμα δειγματοληψίας ισχύος και επεξεργασίας δεδομένων. (3) Τσιπ MAX485 και κύκλωμα επικοινωνίας κεντρικού υπολογιστή. (4) άλλες απαραίτητες εξωτερικές συσκευές, όπως κουμπιά, οθόνες κ.λπ.
Ο σχεδιασμός του μετρητή χρησιμοποιεί το τσιπ LPC2148 ARM ως τη δομή υλικού του τριφασικού μετρητή ισχύος για τον επεξεργαστή ελέγχου. η παρακολούθηση πληροφοριών παραμέτρων ισχύος χρησιμοποιεί το ειδικό τσιπ CS5463 για τη μέτρηση ισχύος. η μήτρα 128×64 κουκκίδων χρησιμοποιείται για την υλοποίηση της λειτουργίας οθόνης LCD, ενσωματώνοντας τις λειτουργίες μέτρησης παραμέτρων ισχύος και προβολής. Η απομακρυσμένη επικοινωνία δεδομένων έξυπνου μετρητή πραγματοποιείται με τη χρήση του τσιπ επικοινωνίας RS485 MAX485.
3.Σχεδίαση κυκλώματος κάθε λειτουργικής μονάδας
Το κύκλωμα συστήματος υλικού του τρ Ο κύριος ελεγκτής LPC2148 διαβάζει τα δεδομένα των τριών μονάδων απόκτησης ισχύος με το τσιπ CS5463 ως τον πυρήνα μέσω της ενσωματωμένης-διασύνδεσης SPI και πραγματοποιεί τη λειτουργία απομακρυσμένης μετάδοσης δεδομένων μέσω της ενσωματωμένης-σειριακής θύρας επικοινωνίας και του πρωτοκόλλου επικοινωνίας 485.
3.1 Σχεδιασμός τριφασικού συστήματος ελέγχου έξυπνου μετρητή με βάση το ARM
Ο τρ τρι-τροφοδοσία. Το LPC2148 συνδέεται με το τσιπ MAX485 μέσω της δικής του σειριακής διεπαφής επικοινωνίας, έτσι ώστε να πραγματοποιεί τη λειτουργία απομακρυσμένης μετάδοσης δεδομένων.
3.2 Κύκλωμα υλικού ανίχνευσης και μέτρησης ισχύος
Αυτό το κύκλωμα χρησιμοποιεί ένα αποκλειστικό μονοφασικό τσιπ μέτρησης ισχύος CS5463 ως πυρήνα. Ο σχεδιασμός του κυκλώματος χρησιμοποιεί τρία τσιπ CS5463 για τη μέτρηση της ισχύος μιας μόνο γραμμής αντίστοιχα και, στη συνέχεια, ολοκληρώνει την ανίχνευση και την επεξεργασία των πληροφοριών ισχύος τριών- φάσεων στο ηλεκτρικό δίκτυο μέσω συνδυασμού δεδομένων. Το συγκεκριμένο σχήμα υλοποίησης φαίνεται στο Σχήμα 2. Στο κύκλωμα υλικού για την πραγματοποίηση ανίχνευσης και μέτρησης ισχύος, υιοθετείται ένας σχεδιασμός ηλεκτρικής απομόνωσης μεταξύ της γραμμής ισχύος και του CS5463. Η ηλεκτρική μόνωση επιτυγχάνεται μέσω δύο μετασχηματιστών και ενός μετασχηματιστή ρεύματος. Μεταξύ των μετασχηματιστών, ένας είναι ένας συνηθισμένος μετασχηματιστής, ο οποίος χρησιμοποιείται για την παροχή της ισχύος συνεχούς ρεύματος που απαιτείται για τη λειτουργία του CS5463. ο άλλος είναι ένας μετασχηματιστής υψηλής Ο μετασχηματιστής ρεύματος χρησιμοποιείται για τη μέτρηση των πληροφοριών ρεύματος της γραμμής ισχύος. Μια αντίσταση συνδέεται κατά μήκος του δευτερεύοντος του μετασχηματιστή ρεύματος για τη δημιουργία του σήματος τάσης που απαιτείται για την ανίχνευση ρεύματος για το κανάλι ρεύματος του CS5463.
Ο σχεδιασμός λογισμικού του έξυπνου μετρητή τριών- φάσεων αποτελείται κυρίως από τέσσερα μέρη:
(1) Κύριο πρόγραμμα ελέγχου LPC2148. (2) Πρόγραμμα απόκτησης και επεξεργασίας δεδομένων CS5463. (3) Πρόγραμμα επικοινωνίας MAX485. (4) βοηθητικό πρόγραμμα οδήγησης για εξωτερικές συσκευές όπως πληκτρολόγιο και οθόνη.
Αυτή η εργασία εισάγει λεπτομερώς την αρχή υλικού και το σχεδιασμό λογισμικού του τρι-έξυπνου μετρητή τριών φάσεων που βασίζεται στο τσιπ ARM-LPC2148. Ο σχεδιασμένος τρ Το πρωτόκολλο επικοινωνίας του βιομηχανικού προτύπου 485 χρησιμοποιείται για την υλοποίηση της μετάδοσης δεδομένων, το οποίο βελτιώνει την απόδοση της παρακολούθησης δεδομένων σε πραγματικό χρόνο και ικανοποιεί καλά τις απαιτήσεις της έξυπνης διαχείρισης ενέργειας. Τα αποτελέσματα των πειραματικών δοκιμών δείχνουν ότι η ενεργή ακρίβεια μέτρησης και η ακρίβεια αντιδραστικής μέτρησης στις πληροφορίες δεδομένων που συλλέγονται από τον έξυπνο μετρητή τριών- φάσεων πληρούν τις απαιτήσεις σχεδιασμού του συστήματος και έχουν υψηλή τιμή εφαρμογής.