基于單片機(jī)的學(xué)生公寓用電管理系統(tǒng)設(shè)計(jì)
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該芯片集成了豐富的功能模塊，外部只需少量的輔助元件即可完成所有功能，達(dá)到了整機(jī)低成本、高可靠的要求。電表設(shè)計(jì)框圖如圖2所示。
1．3 電流電壓互感器采樣電路
其工作原理是：首先，通過(guò)電流互感器CT、電壓互感器PT對(duì)電流、電壓采樣，采樣電路如圖3所示；采樣后直接送入IC引腳，經(jīng)過(guò)內(nèi)部放大電路放大，通過(guò) A／D轉(zhuǎn)換器轉(zhuǎn)換成為數(shù)字信號(hào)；接下來(lái)經(jīng)過(guò)數(shù)字濾波、移相等處理；最終，得到有效的電能計(jì)量數(shù)據(jù)。從而完成對(duì)有功／無(wú)功功率、瞬時(shí)電流和電壓的有效值以及當(dāng)前的交流頻率值的計(jì)量、計(jì)算。
計(jì)量電路可以由軟件來(lái)控制采樣兩路電流信號(hào)中的某一路。在計(jì)量模塊內(nèi)部與電壓采樣結(jié)果進(jìn)行乘法處理，計(jì)算得到有功功率、無(wú)功功率。計(jì)量模塊與8051之間是并行通訊，通過(guò)寄存器以及中斷進(jìn)行控制。PL3200內(nèi)部的嵌入式微處理器8051可以通過(guò)特殊功能寄存器(SFR，包
括控制寄存器、標(biāo)識(shí)寄存器、校表寄存器和數(shù)據(jù)寄存器四類)地址直接訪問(wèn)計(jì)量模塊內(nèi)部的寄存器。
1．4 有功測(cè)量
電能在物理山可以看成是從電源流向負(fù)載的能量流，在數(shù)學(xué)上等于該時(shí)刻瞬時(shí)電壓值與瞬時(shí)電流值的乘積，將所有瞬時(shí)消耗的乘積在時(shí)間上做積分得到(見下式)：
其中U、I分別為交流電壓、電流信號(hào)的有效值，cosφ為功率因素，然而，式(2)僅適用于電壓電流都是標(biāo)準(zhǔn)正弦信號(hào)的時(shí)候，若這個(gè)前提不滿足，則不能用式(2)作電網(wǎng)的功率計(jì)量。在實(shí)際電網(wǎng)中，電壓電流信號(hào)基本上都不是只包含50Hz頻率分量的正弦信號(hào)，而是含有很多諸如
100Hz、150Hz、200Hz…等的諧波信號(hào)。因此現(xiàn)代電能計(jì)量都仍然使用式(1)來(lái)計(jì)算功率和電能。
PL3000芯片采用了IIR高通濾波器去除電壓電流信號(hào)中的直流信號(hào)，IIR型濾波器的一個(gè)缺點(diǎn)是具有非線性相位的頻響特性，但由于PL30 00芯片對(duì)電壓和電流信號(hào)使用同樣的IIR型濾波器，對(duì)電壓電流信號(hào)中的同頻率分量將產(chǎn)生同樣的相位延時(shí)，它們的相角差沒(méi)有改變，因而不會(huì)對(duì)同頻率的電壓電流乘積積分值產(chǎn)生影響，這一點(diǎn)PL3000芯片與其他同類功率計(jì)量芯片不同，高通濾波器將不會(huì)由于非線性相位效應(yīng)對(duì)電能計(jì)量產(chǎn)生不利影響。
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評(píng)論