Den här artikeln introducerar en trefasmätare som styrs av kärnprocessorn ARM, dess hårdvara och mjukvara beskrevs i detalj. Mätaren ställer in effektparametrar som övervakar mätning och visning som helhet.Elparametrar uppmätta med ett speciellt chip-CS5463 som är designat för mätning av el-parametrar. Elmätaren har hög integration, låg kostnad, låg strömförbrukning och stark anti-förmåga. Elmätaren kan uppfylla energikraven för den intelligenta förvaltningen-. Mätaren kan kommunicera med huvudstyrenheten genom MAX485-chippet och den kan uppnå fjärrdataöverföringsfunktion. Den kan enkelt uppnå funktionen för realtidsövervakning,{13}}datainsamling och den har goda möjligheter att användas.
Nyckelord:Tre-fasmätare;LPC2148;CS5463;ARM
Innehåll
2. Övergripande designidé för tre-hårdvara för smarta mätare
3. Kretsdesign för varje funktionsmodul
3.1 Design av trefasigt kontrollsystem för smarta mätare baserat på ARM
3.2 Hårdvarukrets för effektdetektering och mätning
För närvarande är tillämpningen av elenergimätare hemma och utomlands i stadium av popularisering av smarta mätare. Med mikroprocessorer som kärna använder smarta mätare digital samplingsteknik för att utföra digitala beräkningar och bearbetning av den uppmätta spänningen och strömmen, och realisera elektrisk energimätning och övervakning av effekt, ström, spänning och annan nätparameterinformation. Med främjandet och byggandet av smarta nät runt om i världen kommer smarta mätare att presentera en enorm efterfrågan på marknaden. Användningen av ett stort antal olinjära laster, såsom hissar, okontrollerade likriktare, variabla frekvensregulatorer, etc., har orsakat allt allvarligare harmonisk förorening av elnätet. För närvarande är elenergimätare och andra elektriska parametermätinstrument utformade enligt effektfrekvensen. När insignalen innehåller övertoner kan noggrann mätning inte uppnås. Därför bör smarta energimätare, förutom att noggrant mäta elektrisk energi och mätparametrar som aktiv effekt, reaktiv effekt, ström, spänning, effektfaktor etc. i elnätet också ha automatisk mätaravläsning och datafjärröverföringsfunktioner.
Detta papper använder ARM-chip som mikroprocessor för att designa en smart mätare som kan realisera villkorad datafjärröverföring och har automatisk mätaravläsningsfunktion. Mätaren har fördelarna med låg kostnad, noggrann mätning, bra-realtidsprestanda och bekväm hantering.
2. Övergripande designidé för tre-hårdvara för smarta mätare
Den smarta trefasmätaren använder ARM-chippet-LPC2148 som mikroprocessor och det dedikerade mätchippet CS5463 som det trefasiga datainformations- och samplingschippet för elektrisk energi. Baserat på att realisera funktionerna hos den traditionella trefasmätaren, kommunicerar den med värddatorn via RS485-kommunikationsgränssnittet för att realisera fjärröverföring av datainformation.
Systemets hårdvarukrets består huvudsakligen av fyra delar: (1) ARM-kärnkortssystem; (2) trefaseffektsampling och databehandlingskrets; (3) MAX485-chip och värddatorkommunikationskrets; (4) andra nödvändiga externa enheter, såsom knappar, displayer, etc.
Mätardesignen använder LPC2148 ARM-chippet som hårdvarustrukturen för den trefasiga effektmätaren för kontrollprocessorn; övervakningen av effektparameterinformation använder det dedikerade chipet CS5463 för effektmätning; 128×64 punktmatrisen används för att realisera LCD-displayfunktionen, integrera effektparametermätning och displayfunktioner. Fjärrkommunikationen för smarta mätares data realiseras genom att använda RS485-kommunikationschippet MAX485.
3. Kretsdesign för varje funktionsmodul
Hårdvarusystemkretsen för den trefasiga smarta mätaren inkluderar huvudsakligen grundkretsen för mikrokontrollercentret, strömdetekterings- och datainsamlingskretsen, strömförsörjningskretsen, displaykretsen och RS485-kommunikationsgränssnittskretsen. LPC2148-huvudstyrenheten läser data från de tre strömförsörjningsmodulerna med CS5463-chippet som kärna genom det inbyggda -SPI-gränssnittet och realiserar funktionen för datafjärröverföring via den inbyggda-kommunikationsporten och 485-kommunikationsprotokollet.
3.1 Design av trefasigt kontrollsystem för smarta mätare baserat på ARM
Den trefasiga smarta mätaren använder ARM-chip-LPC2148 som mikroprocessor och använder tre dedikerade energimätningschips CS5463 för att realisera sampling och databearbetning av nätdatainformation, och utbyter data med MCU i tid-delning via SPI-gränssnitt, för att realisera datadetekterings- och samplingsfunktionen trefaseffekt; LPC2148 är ansluten till MAX485-chipet via sitt eget seriella kommunikationsgränssnitt, för att förverkliga funktionen för fjärröverföring av data.
3.2 Hårdvarukrets för effektdetektering och mätning
Den här kretsen använder ett dedikerat enfas-effektmätningschip CS5463 som kärna. Kretsdesignen använder tre CS5463-chips för att mäta effekten av en enskild linje respektive, och slutför sedan detekteringen och bearbetningen av trefaseffektinformationen i elnätet genom datakombination. Det specifika implementeringsschemat visas i figur 2. I hårdvarukretsen för att realisera effektdetektering och mätning, antas en elektrisk isoleringsdesign mellan kraftledningen och CS5463. Den elektriska isoleringen uppnås genom två transformatorer och en strömtransformator. Bland transformatorerna är en en vanlig transformator, som används för att tillhandahålla den likström som krävs för driften av CS5463; den andra är en transformator med hög-precision och låg{11}}impedans med mycket liten dämpning och fasfördröjning under högre övertoner, som används för att mäta spänningsinformation. Strömtransformatorn används för att mäta ströminformationen för kraftledningen. Ett motstånd är anslutet över sekundären av strömtransformatorn för att generera den spänningssignal som krävs för strömavkänning för strömkanalen i CS5463.
Programvarudesignen för den smarta trefasmätaren- består huvudsakligen av fyra delar:
(1) LPC2148 huvudkontrollprogram; (2) CS5463 datainsamling och bearbetningsprogram; (3) MAX485 kommunikationsprogram; (4) hjälpprogram för drivrutiner för externa enheter som tangentbord och display.
Det här dokumentet introducerar i detalj hårdvaruprincipen och mjukvarudesignen för den trefasiga smarta mätaren baserad på ARM-chipet-LPC2148. Den designade trefasiga smarta mätaren integrerar mätnings- och displayfunktionerna för elektrisk energiparameter och har fördelarna med hög integration, starka funktioner, låg kostnad och stark anti-förmåga. Den industriella standarden 485 kommunikationsprotokoll används för att realisera dataöverföring, vilket förbättrar realtidsprestandan för dataövervakning och väl uppfyller kraven för intelligent energihantering. De experimentella testresultaten visar att den aktiva mätnoggrannheten och den reaktiva mätnoggrannheten i datainformationen som samlas in av den trefasiga smarta mätaren uppfyller systemdesignkraven och har ett högt tillämpningsvärde.