Watt saatlik ölçüm cihazı olarak da bilinen elektrik ölçer, yaygın olarak kullanılan bir elektrik aletidir. Ana işlevi, kullanılan elektrik miktarını ölçmektir. Geleneksel elektrik sayaçlarında, bu fonksiyon, alüminyum diskini döndürmek için sabit AC manyetik alanı ile hareketli alüminyum disk arasındaki indüklenen girdap akımının Lorentz kuvveti kullanılarak elde edilir. Alüminyum diskin dönüş hızı, voltaj ve akım (yani güç) ürünü ile orantılıdır. Sayım mekanizması, tüketilen elektrik enerjisini ölçmek için alüminyum diskin devrim sayısını sayar.
Anahtar Kelimeler: Tek Çip mikrobilgisayar; Akıllı Elektrik Ölçer; Reklam dönüşümü; aralık ölçümü; anlık ölçüm
İçerik
Bu tasarım, ana kontrol çipi olarak tek bir çip mikrobilgisayar kullanır, akım transformatörleri ve voltaj transformatörleri aracılığıyla gerçek zamanlı akım ve voltaj verilerini toplar ve daha sonra analog sinyali AD dönüşümü yoluyla bir dijital sinyale dönüştürür ve daha sonra elektriği elde etmek ve LCD ekranında görüntülemek için tek Chip mikro-bileşen tarafından işlenir. Aynı zamanda, sistemin veri depolama ve iletişim işlevleri de vardır. Güç tüketimi verilerini EEPROM'da depolayabilir ve RS485 iletişim arayüzü aracılığıyla verileri üst sistemle iletebilir.
Akıllı metrenin donanım bileşimi.
Mevcut transformatör ve voltaj transformatörü:Bu tasarım, gerçek akım ve voltajı tek çipli mikrobilgisayar işlemesi için uygun sinyallere dönüştürmek için hassas akım transformatörü ve voltaj transformatörü kullanır.
Reklam Dönüştürücü:ADC0809 çipi, analog sinyalleri dijital sinyallere dönüştürmek için kullanılır ve toplanan akım ve voltaj sinyalleri, tek çipli mikrobilgisayar tarafından işlenebilen dijital sinyallere dönüştürülür.
Tek çipli mikrobilgisayar:AT89C52 tek çipli mikrobilgisayar, toplanan dijital sinyalleri işlemek ve hesaplamak ve tüm sistemin çalışmasını kontrol etmek için ana kontrol çipi olarak kullanılır.
LCD Ekran:Güç ve sistem durumu gibi bilgileri görüntülemek için 12864 sıvı kristal ekran kullanılır.
EEPROM Hafıza:AT24C02 çipi, verilerin kaybolmamasını sağlamak için güç tüketim verilerini depolamak için kullanılır.
RS485 İletişim Arayüzü: MAX3485 CHIP, üst sistemle iletişimi gerçekleştirmek ve güç tüketimi verilerini ve sistem durumu bilgilerini iletmek için kullanılır.
Bu tasarım sadece kurulumdan bu yana toplam gücü ölçmekle kalmaz, aynı zamanda aralık gücü ve anlık gücü de ölçebilir. Aralık gücü ve anlık güç için, kesme yöntemi ölçüm için kullanılır ve geri döndükten sonra ölçülen değer, toplam gücün depolama alanına döndürülür.
Aşağıdakiler ana program tasarımıdır.
Başlatma Programı:Mikrodenetleyici, reklam dönüştürücü, LCD görüntüleme ekranı vb. Gibi donanım cihazlarını başlatın.
Veri toplama programı:Gerçek zamanlı akım ve voltaj verileri, akım transformatörleri ve voltaj transformatörleri aracılığıyla toplanır ve analog sinyal, AD dönüşümü yoluyla dijital bir sinyale dönüştürülür. Voltaj sinyalinin veya akım sinyalinin toplanıp toplanmadığına bakılmaksızın, frekans 5 0 Hz'dir. Bu tasarım, toplanan gücü her 0.002'lerde bir örnekler ve örnekleme frekansı 500Hz'dir, bu da Nyquist örnekleme teoreminin "frekansının 5 katından fazla" gereksinimini karşılamaktadır. Bu tasarımın örnekleme yöntemi, belirli bir frekans dalgalanması olsa bile örneklenen gücün bilgilerini daha iyi geri yükleyebilir.
Veri İşleme Programı:Amaç, toplanan dijital sinyalleri işlemek ve hesaplamaktır. Örnekleme süresini TS'ye, bize örneklenen voltaj değeri, örneklenen akım değeri IS'ye ayarladık ve tek bir örnekleme tarafından elde edilen enerji değeri, üçünün ürünüdür, ts · ABD. Ardından bu değeri önceki toplam enerji değerine ekleyin ve EEPROM'da saklayın, böylece tek veri işleme işlemini tamamlayın.
Ana programımız tekrar tekrar veri toplama ve veri işleme yapmaktır. Ekran programları, iletişim programları ve istisna işleme programları da vardır. İşlevleri aşağıdaki gibidir.
Ekran Programı:LCD ekranında görüntülenecek güç ve sistem durumu gibi bilgileri görüntüleyin. Görüntülenen güç için her 1 saniyede bir güncellenir.
İletişim Programı:Veriler, RS485 iletişim arayüzü aracılığıyla üst sistemle iletilir ve güç tüketimi verileri ve sistem durumu bilgileri üst sisteme gönderilir.
İstisna İşleme Programı:Sistemin anormal akım veya voltaj, iletişim hatası vb.
Aralık gücünün ölçümü kesintiye göre gerçekleştirilir. İlk olarak, 1 saat, 1 gün gibi düğmeye basılarak ölçülecek aralık elektriğinin uzunluğunu girin. Ardından gerekli örnekleme sayısını hesaplayın. Örnekleme sayısını belirledikten sonra, aralık elektrik örnekleme programını başlatın. Ana program gibi, veri toplama ve veri işleme de gerçekleştirir. Fark, tek bir edinim ile elde edilen elektrik değerinin sadece önceki toplam elektrik değerine değil, aynı zamanda toplam aralık elektrik değerine eklenmesi gerektiğidir. Örnekleme süreleri tamamlandıktan sonra, bu aralık elektriğinin ölçümünden atlayın ve bu aralık elektriğinin ölçümünü tamamlayın.
Bu makalede tasarlanan tek çipli mikrobilgisayarlara dayanan akıllı sayaç, hanehalkı elektrik tüketiminin gerçek zamanlı izlenmesi ve kaydedilmesi işlevini gerçekleştirebilir. Ayrıca veri depolama ve iletişim işlevlerine sahiptir. Elektrik verilerini EEPROM'da saklayabilir ve RS485 iletişim arayüzü aracılığıyla verileri üst sisteme iletebilir. Daha sonraki aşamada, WiFi modülü dış dünyayla iletişim kurmak için de eklenebilir. Ölçüm sonuçları doğrudur ve iyi anti-gürültü ve anti-müdahale özelliklerine sahiptir. Bu tasarım elektrik verimliliğini artırabilir, enerji atıklarını azaltabilir ve akıllı ev sistemlerinin zekası ve otomasyonu için güçlü destek sağlayabilir.