Meter listrik, juga dikenal sebagai watt-hour meter, adalah instrumen listrik yang umum digunakan. Fungsi utamanya adalah untuk mengukur jumlah listrik yang digunakan. Dalam meter listrik konvensional, fungsi ini dicapai dengan menggunakan gaya Lorentz dari arus eddy yang diinduksi antara medan magnet AC tetap dan disk aluminium yang dapat dipindahkan untuk menggerakkan disk aluminium untuk berputar. Kecepatan rotasi disk aluminium sebanding dengan produk tegangan dan arus (yaitu daya). Mekanisme penghitungan menghitung jumlah revolusi disk aluminium untuk mengukur energi listrik yang dikonsumsi.
Kata kunci: komputer mikro chip tunggal; meteran listrik pintar; Konversi iklan; pengukuran interval; pengukuran sesaat
Isi
Desain ini menggunakan komputer mikro chip tunggal sebagai chip kontrol utama, mengumpulkan data arus dan tegangan waktu nyata melalui transformator arus dan transformator tegangan, dan kemudian mengambil sampel dan mengubah sinyal analog menjadi sinyal digital melalui konversi AD, yang kemudian diproses dan dihitung oleh mikrokomputer chip tunggal untuk mendapatkan listrik dan menampilkannya pada layar LCD. Pada saat yang sama, sistem ini juga memiliki fungsi penyimpanan dan komunikasi data. Ini dapat menyimpan data konsumsi daya di EEPROM dan mengirimkan data dengan sistem atas melalui antarmuka komunikasi RS485.
Komposisi perangkat keras meter pintar.
Transformator dan Transformator Tegangan Saat Ini:Desain ini menggunakan transformator arus presisi dan transformator tegangan untuk mengubah arus dan tegangan aktual menjadi sinyal yang cocok untuk pemrosesan komputer mikro tunggal.
Konverter Iklan:Chip ADC0809 digunakan untuk mengonversi sinyal analog menjadi sinyal digital, dan sinyal arus dan tegangan yang dikumpulkan dikonversi menjadi sinyal digital yang dapat diproses oleh komputer mikro chip tunggal.
Mikrokomputer single-chip:Komputer mikro chip tunggal AT89C52 digunakan sebagai chip kontrol utama untuk memproses dan menghitung sinyal digital yang dikumpulkan dan mengontrol pengoperasian seluruh sistem.
Tampilan LCD:Tampilan kristal cair 12864 digunakan untuk menampilkan informasi seperti daya dan status sistem.
Memori eeprom:Chip AT24C02 digunakan untuk menyimpan data konsumsi daya untuk memastikan bahwa data tidak akan hilang.
Antarmuka Komunikasi RS485: MAX3485 Chip digunakan untuk mewujudkan komunikasi dengan sistem atas, dan mengirimkan data konsumsi daya dan informasi status sistem.
Desain ini tidak hanya dapat mengukur daya total sejak instalasi, tetapi juga mengukur daya interval dan daya instan. Untuk daya interval dan daya sesaat, metode interupsi digunakan untuk pengukuran, dan setelah kembali, nilai yang diukur dikembalikan ke ruang penyimpanan dari total daya untuk penambahan.
Berikut ini adalah desain program utama.
Program Inisialisasi:Inisialisasi perangkat perangkat keras seperti mikrokontroler, konverter iklan, layar tampilan LCD, dll.
Program Akuisisi Data:Data arus dan tegangan waktu nyata dikumpulkan melalui transformator arus dan transformator tegangan, dan sinyal analog dikonversi menjadi sinyal digital melalui konversi AD. Terlepas dari apakah sinyal tegangan atau sinyal arus dikumpulkan, frekuensinya adalah 5 0 Hz. Desain ini mengambil sampel daya yang dikumpulkan sekali setiap 0,002, dan frekuensi pengambilan sampel adalah 500Hz, yang memenuhi persyaratan "lebih dari 5 kali frekuensi" dari teorema pengambilan sampel Nyquist. Metode pengambilan sampel dari desain ini dapat lebih baik mengembalikan informasi daya sampel bahkan jika ada fluktuasi frekuensi tertentu.
Program Pemrosesan Data:Tujuannya adalah untuk memproses dan menghitung sinyal digital yang dikumpulkan. Kami menetapkan waktu pengambilan sampel ke TS, nilai tegangan sampel kepada kami, nilai arus sampel ke IS, dan nilai energi yang diperoleh dengan pengambilan sampel tunggal adalah produk dari mereka bertiga, ts · us · is. Kemudian tambahkan nilai ini ke nilai energi total sebelumnya dan simpan di EEPROM, sehingga menyelesaikan proses pemrosesan data tunggal.
Program utama kami adalah berulang kali melakukan akuisisi data dan pemrosesan data. Ada juga program tampilan, program komunikasi, dan program penanganan pengecualian. Fungsi mereka adalah sebagai berikut.
Program Tampilan:Tampilkan informasi seperti status daya dan sistem yang akan ditampilkan pada layar LCD. Untuk daya yang ditampilkan, diperbarui setiap 1 detik.
Program Komunikasi:Data ditransmisikan dengan sistem atas melalui antarmuka komunikasi RS485, dan data konsumsi daya dan informasi status sistem dikirim ke sistem atas.
Program Penanganan Pengecualian:Ketika sistem memiliki situasi yang abnormal, seperti arus atau tegangan yang abnormal, kegagalan komunikasi, dll., Ini dapat diproses sesuai dan permintaan alarm dapat diberikan.
Pengukuran daya interval dilakukan dengan gangguan. Pertama, masukkan panjang listrik interval yang akan diukur dengan menekan tombol, seperti 1 jam, 1 hari. Kemudian hitung jumlah sampel yang diperlukan. Setelah menentukan jumlah pengambilan sampel, mulailah program pengambilan sampel listrik interval. Sama seperti program utama, ia juga melakukan akuisisi data dan pemrosesan data. Perbedaannya adalah bahwa nilai listrik yang diperoleh dengan akuisisi tunggal tidak hanya harus ditambahkan ke nilai listrik total sebelumnya, tetapi juga dengan total nilai listrik interval. Setelah waktu pengambilan sampel selesai, melompat keluar dari pengukuran listrik interval ini dan menyelesaikan pengukuran listrik interval ini.
Meter pintar berdasarkan mikrokomputer chip tunggal yang dirancang dalam makalah ini dapat mewujudkan fungsi pemantauan waktu nyata dan pencatatan konsumsi listrik rumah tangga. Ini juga memiliki fungsi penyimpanan dan komunikasi data. Ini dapat menyimpan data listrik di EEPROM dan mengirimkan data ke sistem atas melalui antarmuka komunikasi RS485. Pada tahap selanjutnya, modul WiFi juga dapat ditambahkan untuk berkomunikasi dengan dunia luar. Hasil pengukuran akurat dan memiliki kemampuan anti-noise dan anti-interferensi yang baik. Desain ini dapat meningkatkan efisiensi listrik, mengurangi limbah energi, dan memberikan dukungan yang kuat untuk kecerdasan dan otomatisasi sistem rumah pintar.