Le compteur électrique, également connu sous le nom de mètre Watt-Hour, est un instrument électrique couramment utilisé. Sa fonction principale est de mesurer la quantité d'électricité utilisée. Dans les compteurs électriques conventionnels, cette fonction est obtenue en utilisant la force Lorentz du courant de Foucault induit entre le champ magnétique AC fixe et le disque d'aluminium mobile pour conduire le disque d'aluminium pour tourner. La vitesse de rotation du disque en aluminium est proportionnelle au produit de la tension et du courant (c'est-à-dire la puissance). Le mécanisme de comptage compte le nombre de révolutions du disque d'aluminium pour mesurer l'énergie électrique consommée.
Mots-clés: micro-ordinateur à puce unique; compteur électrique intelligent; Conversion publicitaire; mesure d'intervalle; mesure instantanée
Contenu
Cette conception utilise un micro-ordinateur à puce unique comme puce de contrôle principale, collecte les données de courant et de tension en temps réel via les transformateurs de courant et les transformateurs de tension, puis échantillonne et convertit le signal analogique en un signal numérique par conversion d'annonce, qui est ensuite traité et calculé par le micro-ordinateur à puce unique pour obtenir l'électricité et l'afficher sur l'écran LCD. Dans le même temps, le système dispose également de fonctions de stockage et de communication de données. Il peut stocker des données de consommation d'énergie dans EEPROM et transmettre des données avec le système supérieur via l'interface de communication RS485.
La composition matérielle du compteur intelligent.
Transformateur de courant et transformateur de tension:Cette conception utilise le transformateur de courant de précision et le transformateur de tension pour convertir le courant et la tension réels en signaux adaptés au traitement des micro-ordinateurs à puce.
Convertisseur d'annonces:La puce ADC0809 est utilisée pour convertir les signaux analogiques en signaux numériques, et les signaux de courant et de tension collectés sont convertis en signaux numériques qui peuvent être traités par le micro-ordinateur à puce.
Micro-ordinateur à puce:Le micro-ordinateur mony-puce AT89C52 est utilisé comme puce de contrôle principale pour traiter et calculer les signaux numériques collectés et contrôler le fonctionnement de l'ensemble du système.
Affichage LCD:Un affichage de cristal liquide 12864 est utilisé pour afficher des informations telles que l'alimentation et l'état du système.
Mémoire d'éprom:La puce AT24C02 est utilisée pour stocker les données de consommation d'énergie pour s'assurer que les données ne seront pas perdues.
Interface de communication RS485: la puce MAX3485 est utilisée pour réaliser la communication avec le système supérieur et transmettre des données de consommation d'énergie et des informations d'état du système.
Cette conception peut non seulement mesurer la puissance totale depuis l'installation, mais aussi mesurer la puissance d'intervalle et la puissance instantanée. Pour la puissance d'intervalle et la puissance instantanée, la méthode d'interruption est utilisée pour la mesure, et après retour, la valeur mesurée est retournée à l'espace de stockage de la puissance totale pour l'addition.
Ce qui suit est la conception du programme principal.
Programme d'initialisation:Initialisez les périphériques matériels tels que le microcontrôleur, le convertisseur AD, l'écran d'affichage LCD, etc.
Programme d'acquisition de données:Les données de courant et de tension en temps réel sont collectées via des transformateurs de courant et des transformateurs de tension, et le signal analogique est converti en un signal numérique par conversion d'annonce. Que le signal de tension ou le signal de courant soit collecté, la fréquence est de 5 0 Hz. Cette conception échantillonne la puissance collectée une fois tous les 0,002 s, et la fréquence d'échantillonnage est de 500 Hz, ce qui répond à l'exigence de "plus de 5 fois la fréquence" du théorème d'échantillonnage de Nyquist. La méthode d'échantillonnage de cette conception peut mieux restaurer les informations de la puissance échantillonnée même s'il existe une certaine fluctuation de fréquence.
Programme de traitement des données:Le but est de traiter et de calculer les signaux numériques collectés. Nous avons réglé le temps d'échantillonnage sur TS, la valeur de tension échantillonnée pour nous, la valeur de courant échantillonnée est, et la valeur d'énergie obtenue par un échantillonnage unique est le produit de les trois, ts · US · IS. Ajoutez ensuite cette valeur à la valeur d'énergie totale précédente et stockez-la dans l'EEPROM, terminant ainsi le processus de traitement des données unique.
Notre programme principal est d'effectuer à plusieurs reprises l'acquisition de données et le traitement des données. Il existe également des programmes d'affichage, des programmes de communication et des programmes de gestion des exceptions. Leurs fonctions sont les suivantes.
Programme d'affichage:Affichez les informations telles que l'état de puissance et du système à afficher sur l'écran LCD. Pour la puissance affichée, il est mis à jour toutes les 1 secondes.
Programme de communication:Les données sont transmises avec le système supérieur via l'interface de communication RS485, et les données de consommation d'énergie et les informations d'état du système sont envoyées au système supérieur.
Programme de gestion des exceptions:Lorsque le système a une situation anormale, comme le courant ou la tension anormale, la défaillance de la communication, etc., il peut être traité en conséquence et des invites d'alarme peuvent être données.
La mesure de la puissance d'intervalle est effectuée par interruption. Tout d'abord, saisissez la longueur de l'électricité d'intervalle à mesurer en appuyant sur le bouton, comme 1 heure, 1 jour. Calculez ensuite le nombre d'échantillons requis. Après avoir déterminé le nombre d'échantillons, démarrez le programme d'échantillonnage d'intervalle d'électricité. Tout comme le programme principal, il effectue également l'acquisition de données et le traitement des données. La différence est que la valeur d'électricité obtenue par une seule acquisition doit non seulement être ajoutée à la valeur totale de l'électricité précédente, mais également à la valeur d'électricité intervalle totale. Une fois les temps d'échantillonnage terminés, sautez de la mesure de cet intervalle d'électricité et complétez la mesure de cet intervalle d'électricité.
Le compteur intelligent basé sur le micro-ordinateur à puce conçu dans cet article peut réaliser la fonction de surveillance et d'enregistrement en temps réel de la consommation d'électricité des ménages. Il dispose également de fonctions de stockage et de communication de données. Il peut stocker des données d'électricité dans EEPROM et transmettre des données au système supérieur via l'interface de communication RS485. Dans la dernière étape, le module WiFi peut également être ajouté pour communiquer avec le monde extérieur. Les résultats de la mesure sont précis et ont de bonnes capacités anti-bruit et anti-interférence. Cette conception peut améliorer l'efficacité de l'électricité, réduire les déchets d'énergie et fournir un fort soutien à l'intelligence et à l'automatisation des systèmes de maisons intelligentes.