Elektrinis matuoklis, dar žinomas kaip vatų valandos matuoklis, yra dažniausiai naudojamas elektros instrumentas. Pagrindinė jo funkcija yra išmatuoti naudojamos elektros energijos kiekį. Įprastuose elektriniuose matuokliuose ši funkcija pasiekiama naudojant indukuotos sūkurio srovės Lorentz jėgą tarp fiksuoto kintamosios srovės magnetinio lauko ir kilnojamojo aliuminio disko, kad būtų galima paskatinti aliuminio diską, kad pasuktų. Aliuminio disko sukimosi greitis yra proporcingas įtampos ir srovės produktui (ty galia). Skaičiavimo mechanizmas skaičiuoja aliuminio disko revoliucijų skaičių, kad būtų galima išmatuoti sunaudotą elektrinę energiją.
Raktiniai žodžiai: vieno lusto mikrokompiuteris; išmanusis elektrinis matuoklis; Skelbimo konvertavimas; intervalo matavimas; momentinis matavimas
Turinys
3 programinės įrangos dizainas
Šis dizainas naudoja vieną lustų mikrokompiuterį kaip pagrindinį valdymo mikroschemą, realiojo laiko srovės ir įtampos duomenis renka per srovės transformatorius ir įtampos transformatorius, o po to mėginius ir konvertuoja analoginį signalą į skaitmeninį signalą per AD konvertavimą, kuris vėliau apdorojamas ir apskaičiuojamas vieno lusto mikrokompiuteriu, kad gautų elektrą ir parodytų jį LCD ekrane. Tuo pat metu sistema taip pat turi duomenų saugojimo ir ryšio funkcijas. Jis gali saugoti energijos suvartojimo duomenis EEPROM ir perduoti duomenis su viršutine sistema per RS485 ryšio sąsają.
Išmaniojo matuoklio aparatinės įrangos sudėtis.
Dabartinis transformatorius ir įtampos transformatorius:Šis dizainas naudoja tikslią srovės transformatorių ir įtampos transformatorių, kad realioji srovė ir įtampa būtų konvertuojama į signalus, tinkančius vieno lusto mikrokompiuterių apdorojimui.
Skelbimo keitiklis:ADC0809 lustas naudojamas analoginiams signalams konvertuoti į skaitmeninius signalus, o surinkti srovės ir įtampos signalai paverčiami skaitmeniniais signalais, kuriuos galima apdoroti vieno lusto mikrokompiuteriu.
Vieno lusto mikrokompiuteris:„AT89C52“ vieno lusto mikrokompiuteris naudojamas kaip pagrindinis valdymo lustas apdoroti ir apskaičiuoti surinktus skaitmeninius signalus ir valdyti visos sistemos veikimą.
Skystųjų kristalų ekranas:Informacijai, tokiai kaip galia ir sistemos būsena, naudojamas 12864 skystųjų kristalų ekranas.
EEPROM atmintis:„AT24C02“ lustas naudojamas energijos suvartojimo duomenims saugoti, siekiant užtikrinti, kad duomenys neprarastų.
RS485 Ryšio sąsaja: MAX3485 lustas naudojamas ryšiui su viršutine sistema realizuoti ir perduoti energijos suvartojimo duomenis ir sistemos būseną.
3 programinės įrangos dizainas
Šis dizainas gali ne tik išmatuoti bendrą galią nuo montavimo, bet ir išmatuoti intervalo galią ir momentinę galią. Intervalinei galiai ir momentinė galia matavimui naudojamas pertraukimo metodas, o grįžus išmatuota vertė grąžinama į bendros galios saugojimo vietą.
Toliau pateiktas pagrindinis programos dizainas.
Inicijavimo programa:Inicijuokite aparatinės įrangos įrenginius, tokius kaip mikrovaldiklis, AD keitiklis, LCD ekrano ekranas ir kt.
Duomenų rinkimo programa:Realaus laiko srovės ir įtampos duomenys renkami naudojant srovės transformatorius ir įtampos transformatorius, o analoginis signalas paverčiamas skaitmeniniu signalu per AD konvertavimą. Nepaisant to, ar renkamas įtampos signalas, ar srovės signalas, dažnis yra 5 0 Hz. Šis dizainas mėgdžioja surinktą galią kartą per 0,002 s, o mėginių ėmimo dažnis yra 500Hz, kuris atitinka NYQUIST mėginių ėmimo teoremos „daugiau nei 5 kartų didesnį nei dažnis“ reikalavimas. Šio dizaino mėginių ėmimo metodas gali geriau atkurti atrinktos galios informaciją, net jei yra tam tikras dažnio svyravimas.
Duomenų apdorojimo programa:Tikslas yra apdoroti ir apskaičiuoti surinktus skaitmeninius signalus. Mes nustatėme mėginių ėmimo laiką į TS, mėginių įtampos vertę mums, atrinktą dabartinę IS vertę, o energijos vertė, gauta iš vieno mėginių ėmimo, yra trijų iš jų produktas, ts · mus · yra. Tada pridėkite šią vertę prie ankstesnės bendros energijos vertės ir saugokite ją EEPROM, taip užpildydami vieno duomenų apdorojimo procesą.
Pagrindinė mūsų programa yra pakartotinai atlikti duomenų rinkimą ir duomenų apdorojimą. Taip pat yra rodomų programų, komunikacijos programų ir išimčių tvarkymo programų. Jų funkcijos yra šios.
Rodymo programa:Parodykite tokią informaciją kaip galios ir sistemos būsena, kuri bus rodoma LCD ekrane. Rodomajam galiai ji atnaujinama kas 1 sekundę.
Komunikacijos programa:Duomenys perduodami su viršutine sistema per RS485 ryšio sąsają, o energijos suvartojimo duomenys ir sistemos būsenos informacija siunčiami į viršutinę sistemą.
Išimčių tvarkymo programa:Kai sistema turi nenormalią situaciją, pavyzdžiui, nenormalią srovę ar įtampą, ryšio gedimą ir kt., Ji gali būti atitinkamai apdorojama ir gali būti pateikiami aliarmo raginimai.
Intervalinės galios matavimas atliekamas pertraukimo metu. Pirmiausia įveskite intervalo elektros energijos ilgį, kurį reikia išmatuoti paspausdami mygtuką, pavyzdžiui, 1 valandą, 1 dieną. Tada apskaičiuokite reikalingų mėginių skaičių. Nustatę mėginių ėminių skaičių, pradėkite intervalo elektros mėginių ėmimo programą. Kaip ir pagrindinė programa, ji taip pat atlieka duomenų rinkimą ir duomenų apdorojimą. Skirtumas yra tas, kad elektros energijos vertė, gauta vienu įsigijimu, turėtų būti pridedama ne tik prie ankstesnės bendros elektros vertės, bet ir į bendrą intervalo elektros vertę. Baigę mėginių ėmimo laiką, išmeskite iš šio intervalo elektros energijos matavimo ir atlikite šio intervalo elektros energijos matavimą.
Išmanusis matuoklis, pagrįstas šiame darbe suprojektuotu vieno lusto mikrokompiuteriu, gali suvokti buitinių elektros energijos suvartojimų realiojo laiko stebėjimo ir įrašymo funkciją. Jis taip pat turi duomenų saugojimo ir ryšio funkcijas. Jis gali saugoti elektros energijos duomenis EEPROM ir perduoti duomenis į viršutinę sistemą per RS485 ryšio sąsają. Vėlesniame etape „WiFi“ modulis taip pat gali būti pridėtas norint susisiekti su išoriniu pasauliu. Matavimo rezultatai yra tikslūs ir turi geras anti-noisas ir anti-interferencijos galimybes. Šis dizainas gali pagerinti elektros energijos efektyvumą, sumažinti energijos atliekas ir suteikti tvirtą paramą intelektualių namų sistemų intelektui ir automatizavimui.