基于單片機(jī)的學(xué)生公寓用電管理系統(tǒng)設(shè)計
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該芯片集成了豐富的功能模塊，外部只需少量的輔助元件即可完成所有功能，達(dá)到了整機(jī)低成本、高可靠的要求。電表設(shè)計框圖如圖2所示。
1．3 電流電壓互感器采樣電路
其工作原理是：首先，通過電流互感器CT、電壓互感器PT對電流、電壓采樣，采樣電路如圖3所示；采樣后直接送入IC引腳，經(jīng)過內(nèi)部放大電路放大，通過 A／D轉(zhuǎn)換器轉(zhuǎn)換成為數(shù)字信號；接下來經(jīng)過數(shù)字濾波、移相等處理；最終，得到有效的電能計量數(shù)據(jù)。從而完成對有功／無功功率、瞬時電流和電壓的有效值以及當(dāng)前的交流頻率值的計量、計算。
計量電路可以由軟件來控制采樣兩路電流信號中的某一路。在計量模塊內(nèi)部與電壓采樣結(jié)果進(jìn)行乘法處理，計算得到有功功率、無功功率。計量模塊與8051之間是并行通訊，通過寄存器以及中斷進(jìn)行控制。PL3200內(nèi)部的嵌入式微處理器8051可以通過特殊功能寄存器(SFR，包
括控制寄存器、標(biāo)識寄存器、校表寄存器和數(shù)據(jù)寄存器四類)地址直接訪問計量模塊內(nèi)部的寄存器。
1．4 有功測量
電能在物理山可以看成是從電源流向負(fù)載的能量流，在數(shù)學(xué)上等于該時刻瞬時電壓值與瞬時電流值的乘積，將所有瞬時消耗的乘積在時間上做積分得到(見下式)：
其中U、I分別為交流電壓、電流信號的有效值，cosφ為功率因素，然而，式(2)僅適用于電壓電流都是標(biāo)準(zhǔn)正弦信號的時候，若這個前提不滿足，則不能用式(2)作電網(wǎng)的功率計量。在實際電網(wǎng)中，電壓電流信號基本上都不是只包含50Hz頻率分量的正弦信號，而是含有很多諸如
100Hz、150Hz、200Hz…等的諧波信號。因此現(xiàn)代電能計量都仍然使用式(1)來計算功率和電能。
PL3000芯片采用了IIR高通濾波器去除電壓電流信號中的直流信號，IIR型濾波器的一個缺點是具有非線性相位的頻響特性，但由于PL30 00芯片對電壓和電流信號使用同樣的IIR型濾波器，對電壓電流信號中的同頻率分量將產(chǎn)生同樣的相位延時，它們的相角差沒有改變，因而不會對同頻率的電壓電流乘積積分值產(chǎn)生影響，這一點PL3000芯片與其他同類功率計量芯片不同，高通濾波器將不會由于非線性相位效應(yīng)對電能計量產(chǎn)生不利影響。
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