基于ATMEGA32單片機(jī)的三相網(wǎng)絡(luò)電力儀表的研制

0引言

電能表是用來測(cè)量電路中電流在某一段時(shí)間內(nèi)所消耗電能的儀表，俗稱電度表。我國(guó)是電能表生產(chǎn)大國(guó)，年生產(chǎn)能力達(dá)2億臺(tái)。目前，我國(guó)電能表的市場(chǎng)份額基本上是感應(yīng)式與電子式六四分成，但電子式電能表呈現(xiàn)進(jìn)一步發(fā)展的趨勢(shì)。由于電子式電能表具有數(shù)字通信接口，促使電能計(jì)量及用電管理自動(dòng)化系統(tǒng)得到了大量使用(負(fù)荷控制系統(tǒng)、遠(yuǎn)程抄表系統(tǒng))，各類抄表系統(tǒng)的可靠性、實(shí)用性有了較大提高。隨著電能計(jì)量芯片發(fā)展和完善，使得采用電能計(jì)量芯片和MCU設(shè)計(jì)的多功能電子式電能表不僅能實(shí)現(xiàn)電能表的各種功能，而且具有精度高，功能擴(kuò)展方便，軟件易實(shí)現(xiàn)等優(yōu)點(diǎn)?？梢哉f多功能電子式電能表是電能表現(xiàn)在和將來發(fā)展方向。本課題正是基于ATMEGA32單片機(jī)和ATT7022計(jì)量芯片相結(jié)合而研制的三相網(wǎng)絡(luò)電力儀表。

1設(shè)計(jì)原理及設(shè)計(jì)要求

1．1設(shè)計(jì)原理

本儀表能測(cè)量所有常用的電力參數(shù)電壓、電流、有功功率、無功功率、視在功率、頻率、功率因數(shù)和電能等參數(shù)。三相網(wǎng)絡(luò)電力儀表的構(gòu)成如圖1所示，儀表工作時(shí)，電壓、電流信號(hào)經(jīng)取樣電路分別取樣后，經(jīng)電能處理專用集成電路做系列運(yùn)算后，得到電壓、電流、有功功率、無功功率、功率因數(shù)、有功電能、無功電能和頻率等實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)，再經(jīng)CPU處理后由LCD顯示。同時(shí)CPU還實(shí)現(xiàn)通信和控制功能。

1．2設(shè)計(jì)要求

1．2．1測(cè)量參數(shù)精度技術(shù)指標(biāo)

測(cè)量參數(shù)電流、電壓誤差要求為0.2%，分析計(jì)量芯片ATT7022B可知：其內(nèi)部集成了七路16位A/D轉(zhuǎn)換器，電流通道有效值在2mv-1mv的范圍內(nèi)線性誤差小于0.5%，電壓通道有效值在10mv—1v的范圍內(nèi)線性誤差小于0.5%。電壓取值在0.2V—0.6V(放大后的電壓值，我們電壓取樣信號(hào)為0.1V，電壓通道的放大倍數(shù)選4倍)，電流取值在2mV--1V，電能線性誤差小于0.1%。因此，本儀表采樣電路選用互感器（產(chǎn)品精度為0.1%），所用其他元件也是精密元件來滿足設(shè)計(jì)要求。

從測(cè)量原理來看，測(cè)量參數(shù)精度取決于ATT7022B這一計(jì)量芯片，

1．2．2主要功能特點(diǎn)

(1) 規(guī)格型號(hào)與脈沖常數(shù)對(duì)照表

(2)電網(wǎng)系統(tǒng)頻率：45~60Hz

(3)測(cè)量周期：1/2秒

(4)電源輸入范圍：AC85~265V/DC100~280V

(5)功耗：≤3VA

(6)開關(guān)量輸入?yún)?shù):無源干接點(diǎn)，接通電阻500Ω，關(guān)斷電阻>500kΩ(監(jiān)視電壓+12V)

(7)遙控量輸出參數(shù):繼電器輸出（常開），負(fù)載電壓 AC250V/DC30V，負(fù)載電流5A

(8)氣候條件:正常工作溫度：-20℃~+70℃;存貯和運(yùn)輸溫度：-40℃~+80℃;存貯和工作濕度：≤85％