در پاسخ به مشکلات دقت اندازهگیری پایین و هزینه بالای دستگاههای کالیبراسیون سه{0}}سنجسنج سنتی، UBS یک دستگاه کالیبراسیون کنتور چندکاره سه- فاز ایجاد کرده است. مدار سخت افزاری دستگاه عمدتاً شامل مدار سوئیچینگ محدوده نمونه برداری ولتاژ و جریان، مدار درایو رله، مدار ساعت، ماژول ارتباط سریال و مدار نمایشگر می باشد. مدار سوئیچینگ محدوده نمونه برداری ولتاژ و جریان، سیگنال های ولتاژ و جریان جمع آوری شده توسط ترانسفورماتورهای جریان و ولتاژ را به محدوده اندازه گیری تراشه تبدیل می کند. این دستگاه دارای 4 پورت سریال UART برای ارتباط است که برای ارتباط با سایر لوازم جانبی راحت است. پس از دریافت سیگنال، میکروکنترلر داده های ولتاژ و جریان جمع آوری شده را روی صفحه لمسی خازنی TFTLCD نمایش می دهد. طراحی نرم افزار عمدتاً شامل مقداردهی اولیه متغیرهای موقت، پیکربندی رجیسترهای مربوطه و جمع آوری منظم ولتاژ و جریان است.
کلیدواژه: میکروکنترلر; نمونه برداری ولتاژ و جریان؛ مدار سوئیچینگ برد
مطالب:
2. طراحی مدار سخت افزاری
2.1 سیستم هسته ای
2.2 مدار سوئیچینگ محدوده نمونه برداری ولتاژ و جریان
3.1 طراحی برنامه اصلی میکروکنترلر
3.2 برنامه پردازش دریافت وقفه پورت سریال
4. نتایج آزمون و تجزیه و تحلیل
با توسعه فناوری اطلاعات الکترونیکی، انرژی سنج القایی سنتی دارای دقت پایین و مصرف برق بالا است که دیگر نمی تواند الزامات را برآورده کند. مردم فناوری های نرم افزاری و سخت افزاری را برای پیشنهاد کنتورهای الکترونیکی انرژی ترکیب کرده اند. در حال حاضر، عملکرد اندازه گیری کنتورهای انرژی سه فاز به طور مداوم در حال بهبود است. به منظور اطمینان از پایداری عملکرد اندازهگیری و انتقال داده از راه دور، میکرو رایانههای تک تراشهای و گیربکس از راه دور هوشمند سه فاز-سنجشهای انرژی ظاهر شدهاند که میتوانند خواندن خودکار کنتور از راه دور را انجام دهند و توانایی ضد تداخل قوی دارند. با توجه به مشکلات نمایش LCD و تشخیص جریان، در این مقاله از یک تراشه با کنترلر LCD برای ساده سازی طراحی مدار استفاده شده است. بنابراین، این مقاله دستگاه کالیبراسیون سه فاز را بررسی میکند تا این مشکل را حل کند که دستگاه کالیبراسیون سنج سه فاز، جریان و ولتاژ کوچک را اندازهگیری میکند.
2. طراحی مدار سخت افزاری
2.1 سیستم هسته ای
پایه های منبع تغذیه تراشه 58، 59 و 60 به ولتاژ 5 ولت متصل می شوند، پایه 54 در پردازنده پورت انتقال سریال و پایه 53 پورت دریافت سریال است.
2.2 مدار سوئیچینگ محدوده نمونه برداری ولتاژ و جریان
با توسعه فناوری اطلاعات الکترونیکی، انرژی سنج القایی سنتی دارای دقت پایین و توان مصرفی بالایی است که دیگر نمی تواند الزامات را برآورده کند. مردم فناوری های نرم افزاری و سخت افزاری را برای پیشنهاد کنتورهای الکترونیکی انرژی ترکیب کرده اند. در حال حاضر، عملکرد اندازه گیری کنتورهای انرژی سه فاز به طور مداوم در حال بهبود است. برخی از کنتورهای انرژی سه فاز دوطرفه از طریق رابطها به ثبتها دسترسی دارند تا مقدار مؤثر ولتاژ و توان راکتیو هر فاز را اندازهگیری کنند. با توجه به اینکه دیگر یک اندازه گیری عددی ساده نیست، طراحان تراشه هایی را روی متر اعمال می کنند تا-تحلیل زمان واقعی داده های شکل موج جریان و ولتاژ، اندازه گیری و قضاوت در مورد اندازه بار مقاومتی را درک کنند. به منظور اطمینان از پایداری عملکرد اندازه گیری و انتقال داده از راه دور، انتقال انرژی از راه دور هوشمند سه-متر انرژی سه فاز مبتنی بر ریز رایانههای تک-تراشه و پدید آمده است که میتواند قرائت کنتور از راه دور را خودکار انجام دهد و دارای قابلیت ضد تداخل قوی است. انرژی سنج سه فاز مبتنی بر میکرو رایانه های تک تراشه{11}می تواند انرژی ظاهری را اندازه گیری کند و عملکردهای ارتقاء حافظه فلش داشته باشد. در سال های اخیر، استفاده از تراشه ها در متر به یک روند تبدیل شده است. با توجه به مشکلات نمایشگر LCD و تشخیص جریان، این مقاله یک دستگاه کالیبراسیون سنج سه فاز را برای حل مشکل اندازهگیری جریان و ولتاژ پایین در دستگاههای کالیبراسیون سه فاز{15} سنتی مورد مطالعه قرار میدهد.
2.3 طراحی مدار درایو رله
هنگامی که پورت I/O تراشه درایو 5 ولت خروجی می دهد، جریان از طریق سیم پیچ رله خروجی کمکی می گذرد و سوئیچ K10 به 4 تبدیل می شود تا یک ولتاژ پایدار تولید کند.
2.4 طراحی ماژول ارتباط سریال
این تراشه در طراحی سخت افزاری مورد استفاده قرار می گیرد و برای ارتباط سریال به پین های PA2، PA3، PA9 و PA10 کنترلر متصل می شود که در آن از PA2 و PA3 برای ارسال و PA9 و PA10 برای دریافت استفاده می شود. ترمینال 5 در J4 ترمینال زمینی است و ترمینال های 2 و 3 مربوط به رابط های PA9 و PA10 هستند.
3. طراحی نرم افزار
طراحی نرمافزاری دستگاه کالیبرهسنج سه فاز از اصل طراحی مدولار برای نمایش دادههای جمعآوریشده بر روی صفحه لمسی خازنی استفاده میکند. به دلیل محدودیت فضا، فقط برنامه اصلی میکروکنترلر و برنامه پردازش دریافت وقفه پورت سریال توضیح داده شده است.
3.1 طراحی برنامه اصلی میکروکنترلر
ابتدا وقفه های سراسری را غیرفعال کنید، سپس پارامترهای مختلف و پورت های IO را مقداردهی اولیه کنید و رجیسترهای مربوطه را پیکربندی کنید. پس از شروع نمونه برداری کامل، میکروکنترلر پردازش داده ها را انجام می دهد و در نهایت داده های ولتاژ و جریان را بر روی صفحه نمایش لمسی نمایش می دهد.
3.2 برنامه پردازش دریافت وقفه پورت سریال
پس از اینکه میکروکنترلر وقفه را باز کرد و یک کاراکتر دریافت کرد، یک وقفه تکمیل دریافت ایجاد می شود. تابع دریافت کننده داده ها را در بافر متغیر ذخیره می کند و شمارنده با 1 کاهش می یابد. مقدار اولیه را روی 1 تنظیم کنید. اگر شمارنده برابر با 0 نباشد، میکروکنترلر منتظر دریافت بعدی است.
4. نتایج آزمون و تجزیه و تحلیل
پلت فرم تست با سخت افزار و نرم افزار طراحی شده ساخته شده است. منبع تغذیه استاندارد قابل برنامه ریزی سه فازی، شی اندازه گیری بود. سه مجموعه داده برای آزمایش وارد شد.
از داده های فوق می توان دریافت که با تغییر مقدار اولیه منبع تغذیه، خطای هر مجموعه از داده های به دست آمده بسیار ناچیز است. این دستگاه میتواند اندازهگیری دقیق متر -سه فاز را که انتظارات طراحی را برآورده میکند، درک کند.
5. نتیجه گیری
طراحی اصلی این مقاله یک دستگاه کالیبراسیون -سه فاز و جریان دقیق آن تا 4 رقم اعشار است که یک دستگاه کالیبراسیون ایده آل برای کاربران سیستم قدرت است.