Cet article présente un wattmètre triphasé-contrôlé par le processeur central ARM, son matériel et ses logiciels ont été décrits en détail. Le compteur définit les paramètres de puissance surveillant la mesure et l'affichage dans son ensemble. Paramètres électriques mesurés par une puce spéciale - CS5463 conçue pour la mesure des paramètres électriques -. Le compteur électrique présente une intégration élevée, un faible coût, une faible consommation d'énergie et une forte capacité anti-brouillage -. Le compteur électrique peut répondre aux besoins énergétiques de la gestion intelligente-. Le compteur peut communiquer avec le contrôleur principal via la puce MAX485 et peut réaliser une fonction de transmission de données à distance. Il peut facilement réaliser la fonction de surveillance en temps réel -, d'acquisition de données et il a de bonnes perspectives d'application.
Mots clés : Compteur de puissance triphasé- ; LPC2148 ; CS5463 ; ARM
Contenu
1.Conception globale du système
2.Idée de conception globale du matériel de compteur intelligent triphasé
3. Conception de circuits de chaque module fonctionnel
3.1 Conception d'un système de contrôle de compteur intelligent triphasé-basé sur ARM
3.2Circuit matériel de détection et de mesure de puissance
1.Conception globale du système
À l'heure actuelle, l'application des compteurs d'énergie électrique au pays et à l'étranger en est au stade de la vulgarisation des compteurs intelligents. Basés sur des microprocesseurs, les compteurs intelligents utilisent la technologie d'échantillonnage numérique pour effectuer des calculs et des traitements numériques sur la tension et le courant mesurés, et réaliser la mesure de l'énergie électrique et la surveillance de la puissance, du courant, de la tension et d'autres informations sur les paramètres du réseau. Avec la promotion et la construction de réseaux intelligents dans le monde, les compteurs intelligents vont présenter une énorme demande sur le marché. L'utilisation d'un grand nombre de charges non linéaires, telles que des ascenseurs, des redresseurs incontrôlés, des régulateurs de vitesse à fréquence variable, etc., a provoqué une pollution harmonique de plus en plus grave sur le réseau électrique. À l'heure actuelle, les compteurs d'énergie électrique et autres instruments de mesure des paramètres électriques sont conçus en fonction de la fréquence industrielle. Lorsque le signal d’entrée contient des harmoniques, une mesure précise ne peut pas être obtenue. Par conséquent, en plus de mesurer avec précision l'énergie électrique et de mesurer des paramètres tels que la puissance active, la puissance réactive, le courant, la tension, le facteur de puissance, etc. dans le réseau électrique, les compteurs d'énergie intelligents devraient également avoir des fonctions de lecture automatique des compteurs et de transmission à distance des données.
Cet article utilise la puce ARM comme microprocesseur pour concevoir un compteur intelligent capable de réaliser une transmission à distance de données conditionnelles et doté d'une fonction de lecture automatique du compteur. Le compteur présente les avantages d'un faible coût, d'une mesure précise, de bonnes performances en temps réel-et d'une gestion pratique.
2.Idée de conception globale du matériel de compteur intelligent triphasé
Le compteur intelligent triphasé-utilise la puce ARM-LPC2148 comme microprocesseur et la puce de mesure dédiée CS5463 comme puce d'échantillonnage et de traitement des informations sur l'énergie électrique triphasée-. Sur la base de la réalisation des fonctions du compteur triphasé traditionnel-, il communique avec l'ordinateur hôte via l'interface de communication RS485 pour réaliser la transmission à distance des informations de données.
Le circuit matériel du système se compose principalement de quatre parties : (1) système de carte centrale ARM ; (2) circuit d'échantillonnage de puissance et de traitement de données triphasé ; (3) puce MAX485 et circuit de communication de l'ordinateur hôte ; (4) d'autres périphériques externes nécessaires, tels que des boutons, des écrans, etc.
La conception du compteur utilise la puce ARM LPC2148 comme structure matérielle du compteur d'énergie triphasé-pour le processeur de contrôle ; la surveillance des informations sur les paramètres de puissance utilise la puce dédiée à la mesure de puissance CS5463 ; la matrice de points 128 × 64 est utilisée pour réaliser la fonction d'affichage LCD, intégrant les fonctions de mesure et d'affichage des paramètres de puissance. La communication à distance des données du compteur intelligent est réalisée à l'aide de la puce de communication RS485 MAX485.
3. Conception de circuits de chaque module fonctionnel
Le circuit du système matériel du compteur intelligent triphasé-comprend principalement le circuit de base du centre du microcontrôleur, le circuit de détection de puissance et d'acquisition de données, le circuit d'alimentation, le circuit d'affichage et le circuit d'interface de communication RS485. Le contrôleur principal LPC2148 lit les données des trois modules d'acquisition de puissance avec la puce CS5463 comme noyau via l'interface SPI intégrée - et réalise la fonction de transmission à distance des données via le port série de communication intégré - et le protocole de communication 485.
3.1 Conception d'un système de contrôle de compteur intelligent triphasé-basé sur ARM
Le compteur intelligent triphasé-utilise la puce ARM-LPC2148 comme microprocesseur et adopte trois puces de mesure d'énergie dédiées CS5463 pour réaliser l'échantillonnage et le traitement des informations sur les données du réseau, et échange des données avec le MCU en partage de temps-via l'interface SPI, afin de réaliser la fonction de détection et d'échantillonnage des données de alimentation triphasée{{5} ; LPC2148 est connecté à la puce MAX485 via sa propre interface de communication série, afin de réaliser la fonction de transmission de données à distance.
3.2 Circuit matériel de détection et de mesure de puissance
Ce circuit utilise une puce de mesure de puissance monophasée dédiée-CS5463 comme noyau. La conception du circuit utilise trois puces CS5463 pour mesurer respectivement la puissance d'une seule ligne, puis complète la détection et le traitement des informations sur l'alimentation triphasée -dans le réseau électrique grâce à la combinaison de données. Le schéma de mise en œuvre spécifique est illustré à la figure 2. Dans le circuit matériel permettant de réaliser la détection et la mesure de puissance, une conception d'isolation électrique est adoptée entre la ligne électrique et le CS5463. L'isolation électrique est réalisée grâce à deux transformateurs et un transformateur de courant. Parmi les transformateurs, l'un est un transformateur ordinaire, qui est utilisé pour fournir la puissance CC requise pour le fonctionnement du CS5463 ; l'autre est un transformateur d'impédance de haute-précision et faible-avec une très faible atténuation et un retard de phase sous les harmoniques supérieures, qui est utilisé pour mesurer les informations de tension. Le transformateur de courant est utilisé pour mesurer les informations actuelles de la ligne électrique. Une résistance est connectée au secondaire du transformateur de courant pour générer le signal de tension requis pour la détection de courant pour le canal de courant du CS5463.
La conception logicielle du compteur intelligent triphasé-se compose principalement de quatre parties :
(1) programme de contrôle principal LPC2148 ; (2) programme d'acquisition et de traitement de données CS5463 ; (3) programme de communication MAX485 ; (4) programme auxiliaire du pilote pour les périphériques externes tels que le clavier et l'écran.
Cet article présente en détail le principe matériel et la conception logicielle du compteur intelligent triphasé-basé sur la puce ARM-LPC2148. Le compteur intelligent triphasé-conçu intègre les fonctions de mesure et d'affichage des paramètres d'énergie électrique et présente les avantages d'une intégration élevée, de fonctions puissantes, d'un faible coût et d'une forte capacité anti-interférence. Le protocole de communication standard industriel 485 est utilisé pour réaliser la transmission de données, ce qui améliore les performances en temps réel -de la surveillance des données et répond bien aux exigences de gestion intelligente de l'énergie. Les résultats des tests expérimentaux montrent que la précision du comptage actif et la précision du comptage réactif dans les informations de données collectées par le compteur intelligent triphasé -répondent aux exigences de conception du système et ont une valeur d'application élevée.