基于CS5460A的智能電力控制系統(tǒng)
關(guān)鍵詞:CS5460A;ZLG500C;電能參數(shù);智能電力控制
0 引 言
隨著智能家居時(shí)代的來(lái)臨,傳統(tǒng)的感應(yīng)式電能表不但無(wú)法滿足自動(dòng)化控制的需要,也為數(shù)字化集中管理帶來(lái)了不便。本系統(tǒng)的研究主要是針對(duì)智能家居的自動(dòng)化、網(wǎng)絡(luò)化和數(shù)字化需求所提出的,使用CS5460A電能計(jì)量芯片與相關(guān)外圍芯片結(jié)合,不但實(shí)現(xiàn)了最基本的電能測(cè)量,還具有自動(dòng)抄表、過(guò)載斷電等功能。本系統(tǒng)通過(guò)微處理器對(duì)整個(gè)系統(tǒng)進(jìn)行控制,因此能夠用軟件的方法實(shí)現(xiàn)信息的采集、處理和存儲(chǔ),大大簡(jiǎn)化了儀器的整體結(jié)構(gòu)。
1 系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)
l.1 系統(tǒng)的總體架構(gòu)
為了使操作可視化,該系統(tǒng)采用鍵盤輸入,同時(shí)加入LCD,構(gòu)成人機(jī)互動(dòng)界面。為了更易于組建分布式電能管理系統(tǒng),該電能表加入了標(biāo)準(zhǔn)的RS 485串行接口,將相關(guān)數(shù)據(jù)上傳至上位機(jī)進(jìn)行統(tǒng)一管理。電能表的硬件是由MCU P89C61X2、C85460A、LCD、DSl302、X5045等所組成,其組成如圖1所示。
該系統(tǒng)的工作原理如下:由互感器電路及取樣電路將回路的電壓和電流信號(hào)轉(zhuǎn)換為最大有效值為250 mV的小電壓信號(hào)。CS5460A根據(jù)采樣電路輸入的電壓電流算出電能,然后把電壓、電流和功率存入E2PROM再由串行差分總線RS 485傳送給CPU,CPU將數(shù)據(jù)進(jìn)行處理后顯示在LCD上。同時(shí)可以根據(jù)DSl302內(nèi)的時(shí)鐘信息,定期將用電數(shù)據(jù)者通過(guò)RS 485串行接口把當(dāng)月用電量傳給上位機(jī)。該系統(tǒng)中的E2PROM存有增益校正和偏移校正的系數(shù)以及相關(guān)的電能計(jì)量信息??梢钥闯?,電能表的準(zhǔn)確與否取決于采樣電路的設(shè)計(jì)及電能計(jì)量芯片的性能。
點(diǎn)擊看大圖
1.2 采樣電路的設(shè)計(jì)
CS5460A的電壓通道和電流通道可與電阻分流器或互感器接口。其電流通道的可編程增益放大器(PGA)的增益可設(shè)為10 dB和50 dB,分別對(duì)應(yīng)于最大有效值為250 mV和50 mV的交流信號(hào)輸入;電壓通道的最大有效值輸入為250 mV。由于CS5460A的∑-△型模/數(shù)轉(zhuǎn)換器采用過(guò)采樣原理,對(duì)高頻噪聲有較強(qiáng)的抑制,因而對(duì)輸入信號(hào)無(wú)需進(jìn)行復(fù)雜的濾波器處理,引入阻容濾波電路反而容易引起相移。
圖2和圖3是電壓和電流的采樣電路。在圖2中,PT是變比為1:1的電流型電壓互感器,CT為變比2 000:1的電流互感器。取樣電阻R3,R4,R3,R6的阻值由被測(cè)信號(hào)的最大值決定。電阻R1,R2,R7,R8為電壓、電流模擬通道的輸入保護(hù)電阻。原理圖中R3=R4,R5=R6。經(jīng)變換后的小信號(hào)以差模電壓的形式接到Cs5460A的模擬信號(hào)輸入端,減小輸入阻抗。由于互感器的使用引入可能造成輸入信號(hào)的相移,使功率測(cè)量的誤差增大。而CS5460A具有相位補(bǔ)償功能(可進(jìn)行-2.4°~+2.5°的相位補(bǔ)償),可以大大減小互感器相移所帶來(lái)的誤差的影響。
點(diǎn)擊看大圖
1.3 CS5460A的接口設(shè)計(jì)
CS5460A的串行口包括4條控制線:,SDI,SDO,SCLK,極易與微處理器連接。對(duì)其操作是通過(guò)傳輸命令字來(lái)實(shí)現(xiàn)的,CS5460A的命令字包括寄存器讀寫、校準(zhǔn)等在內(nèi)的7個(gè)命令字。具體來(lái)說(shuō),一個(gè)數(shù)據(jù)的傳輸總是從向串行接口的SDI發(fā)送8位命令字開(kāi)始的,當(dāng)命令中包括一個(gè)寫入操作時(shí),在其后有24個(gè)行數(shù)據(jù)。當(dāng)發(fā)出一個(gè)讀取命令字時(shí),串口將根據(jù)發(fā)出的命令,在其后的8,16,24個(gè)SCLK周期從SDO引腳上串行輸出寄存器內(nèi)容。
CS5460A的數(shù)據(jù)輸入SDI、數(shù)據(jù)輸出SDO、串行時(shí)鐘SCLK、片選、分別MCU與MC的PO.0,P0.1,P0.2,P0.4相連,復(fù)位端RESET接P89C61X2的PO.3,測(cè)量之前要對(duì)CS5460A進(jìn)行復(fù)位。
引腳用來(lái)通知系統(tǒng)轉(zhuǎn)換器轉(zhuǎn)換結(jié)束或出錯(cuò)信息,這些事件包括芯片運(yùn)行的狀態(tài)和內(nèi)部故障狀態(tài),與P89C61X2的INT0相連,低電平有效。狀態(tài)寄存器與屏蔽寄存器組合將產(chǎn)生信號(hào),當(dāng)狀態(tài)寄存器的某位有效,并且屏蔽寄存器相應(yīng)的位是邏輯1,INT信號(hào)被激活;當(dāng)狀態(tài)寄存器的這一位恢復(fù)為無(wú)效時(shí),中斷狀態(tài)被清除,一般89C51每經(jīng)一次計(jì)算周期通過(guò)中斷或查詢讀一次測(cè)量數(shù)據(jù)。CS5460A與89C51系列單片機(jī)的接口電路如圖4所示。
點(diǎn)擊看大圖
微信聯(lián)盟:,各細(xì)分行業(yè)微信群:點(diǎn)擊這里進(jìn)入。
鴻達(dá)安視:水文水利在線監(jiān)測(cè)儀器、智慧農(nóng)業(yè)在線監(jiān)測(cè)儀器 查看各品牌在細(xì)分領(lǐng)域的定位宣傳語(yǔ)


評(píng)論排行