產(chǎn)品說明(高職教師)

1、單相電能表及檢測電路單相電能表是人們?nèi)粘Ｉ钪斜貍涞臏y量儀表之一。使用了微處理器的智能單相電能表,不僅具有傳統(tǒng)電能表的電能測量能力,還可具備測量數(shù)據(jù)遠距離傳輸、遠距離用電管理等功能,是實現(xiàn)智能電網(wǎng)不可缺少的儀表。圖中的電路分兩大功能區(qū)域:簡易的智能電能表部分和交流電壓和電流檢測測試工裝部分。簡易智能電能表主要由電能測量芯片BL0930 (U4和單片機(U1部分組成。BL0930(U4用于實現(xiàn)電能的測量,引腳2(V2P和引腳3(V2N分別為電壓采樣輸入信號的正、負輸入端,引腳4(VIP和引腳5(VIN分別為電流采樣輸入信號的正、負輸入端,BL0930對輸入的電壓和電流兩個通道的輸入電壓求乘積,并

2、通過信號處理,把獲取的有功功率信息轉(zhuǎn)換成頻率。以低電平有效的方式從引腳16(F1、引腳15(F2 輸出與功率相關(guān)的頻率信號,實際功率的輸出脈沖(F1,F2計算公式: 其中:Freq引腳F1,F2 輸出脈沖頻率,V(V電壓通道的輸入電壓的有效值V(I電流通道的輸入電壓有效值Vref基準電壓(2.5±8%Fz由主時鐘分頻獲得,分頻系數(shù)由S0 和S1 確定,詳見表1:Gain-電流通道的系統(tǒng)增益,由G 的邏輯輸入決定,詳見表2;表1 分頻關(guān)系 表2 電流通道增益 引腳8(SCF、引腳9(S1、引腳10(S0是BL0930 芯片模式選擇管腳,可以通過接不同的電壓(+5V,0V來調(diào)整芯片的工作

3、模式,選擇CF與F1、F2的頻率比率,比率與SCF、S1、S0的關(guān)系如表3所示:表3 工作模式 24C02與單片機之間采用2線接口,P2.6用于實現(xiàn)接口的時鐘線SCL,P2.7用于實現(xiàn)接口數(shù)據(jù)線SDA; U3為SP485,用于將單片機的串行通信口(RXD、TXD,TTL電平轉(zhuǎn)換為RS-485口(J1:1腳VCC、2腳GND、3腳485-b、4腳485-a,實現(xiàn)智能電能表的遠距離數(shù)據(jù)傳輸與控制。出于安全的要求,競賽用智能電能表的測試不使用交流220V市電,所需的交流電壓和電流由測試工裝電路模擬提供。測試工裝由運算放大器LM358構(gòu)成的電橋振蕩器電路等組成,提供交流信號,該信號經(jīng)J7提供電壓采樣信

4、號,經(jīng)J8提供電流采樣信號,分別連接到電能表的電壓互感器和電流互感器輸入端。簡易單相電能表及測試工裝電路單片機程序的功能簡述如下:一、基本功能:1、實現(xiàn)時鐘;2、實現(xiàn)T1(CF的計數(shù),通過不同的標定實現(xiàn)不同范圍的電能測量;3、實現(xiàn)按鍵控制與LED顯示,K1用于切換顯示的內(nèi)容(年、月日、時分、電能計數(shù)值,K2實現(xiàn)日期、時間的調(diào)整;4、實現(xiàn)串行E2PROM(24C02的讀寫,可保存系統(tǒng)密碼、日期、時間及1年的抄表數(shù)據(jù)。每月15日的0點將電能表的當(dāng)前的年、月、日及電能表的讀數(shù)保存到24C02中(當(dāng)月抄表數(shù)據(jù)。5、實現(xiàn)RS-485口,每月定時上報抄表數(shù)據(jù),也可通過上位機查詢、控制智能電能表的工作。二、

5、按鍵功能:1、K1 顯示翻頁(年、月日、時分、電能計數(shù)值;2、K2 調(diào)整日期、時間,均做+1,年(20122020循環(huán)顯示、月(112循環(huán)顯示、日(131循環(huán)顯示、時(023循環(huán)顯示、分(059循環(huán)顯示三、使用步驟介紹:1、上電后,LED顯示電能的測量值;2、將J7連接到時J4(注意地線位置,J8連接到時J3(注意地線位置,用示波器觀察BL0930的CF引腳,該有方波輸出。3、用k1按鍵控制LED顯示電能測量值,可見電能顯示數(shù)值增加。4、通過RS-485口可查詢當(dāng)前的電能讀數(shù)。5、每月的15日為抄表日,0點時自動將當(dāng)前的年、月、日及電能表的讀數(shù)保存到24C02中(當(dāng)月抄表數(shù)據(jù),可通過將系統(tǒng)當(dāng)前

6、日期設(shè)置為14日23點59分,等待系統(tǒng)時間為0點后,抄表數(shù)據(jù)就應(yīng)該已經(jīng)保存了。6、通過RS-485口可查詢當(dāng)前的電能讀數(shù),J1為RS-485口,其中的3腳為RS-485的B線,4腳為RS-485的A線,通過RS-485到USB口的轉(zhuǎn)換器,可將該口連接到計算機,并通過串口測試程序模仿上位機給智能電能表發(fā)送命令,串口的波特率為9600bps,8位數(shù)據(jù)位, 1位停止位,無較驗。具體的指令如表4,串口發(fā)出一個字節(jié)的命令值和一個字節(jié)的結(jié)束字符(16進制值的0xff。表4 RS-485命令功能命令功能備注0 查詢系統(tǒng)當(dāng)前的年、月、日及電能表的讀數(shù)1-12 查詢與命令值相應(yīng)的月份的抄表數(shù)據(jù)(年、月、日及電能

7、表的讀數(shù)無相應(yīng)抄表數(shù)據(jù)通信時,返回0xff。13 查詢系統(tǒng)的當(dāng)前密碼如:發(fā)送十六進制數(shù)0b ff(十六進制0b對應(yīng)十進制11,表示查詢11月的抄表數(shù)據(jù),返回的數(shù)據(jù)DC 07表示十六進制值07DC(對應(yīng)十進制2012,表示年,十六進制0B對應(yīng)十進制11表示11月,十六進制0F對應(yīng)十進制15表示15日,51 1B表示十六進制值1B51,表示電能表的抄表讀數(shù)為6993。 裝配圖如下 裝配注意除了J5需要焊接插座用于連接測試以外,其余幾個插座的連接請選手自己焊接導(dǎo)線連接,以便于調(diào)試。在現(xiàn)場所發(fā)元器件中,貼片電容沒有寫明電容量,是根據(jù)使用量發(fā)放的,可以據(jù)此判斷。元器件清單如下: 注意,清單中R35應(yīng)為3

8、3歐姆蘇州市職業(yè)學(xué)校技能競賽電工電子類電子產(chǎn)品裝配與調(diào)試 產(chǎn)品說明書 高職/教師組 J9 跳 線 R40 3k C21 10 5 VCC Vout C18 R16 22 0uF/1 6V 10 0 R12 C17 R7 3k 10 k 10 5 VCC V+12 V 8 1 2 3 R37 W1 5.1k VCC R38 33 k R14 10 0k 10 0k U5B 6 5 LM3 58 U5A 3 2 LM3 58 1 D1 D2 R13 33 k R39 33 k C24 C19 R34 R36 47 0 R35 33 10 5 電 壓 采 樣 + J7 2 1 CON2 J5 V+1

9、2 V 2 1 CON2 U6 LM7 805 Vin C16 22 0uF/1 6V GND 7 1N41 48 1N41 48 R15 10 k 33 22 0uF/1 6V 4 J8 電 流 采 樣 + 2 1 CON2 單相交流電度表 / 功率計及測試電路 LED 4LED-VCC R27 10 K RS_B R26 22 5 6 7 8 GND A B VCC VCC R28 47 K C_RX_ TX RXD R17 R18 R19 R20 R21 R22 R23 R24 TXD 22 0x8 D00 D01 D02 D03 D04 D05 D06 D07 CD1 12 CD2 9

10、 CD3 8 CD4 6 VCC Q1 90 12 R30 2k R31 2k Q2 90 12 R32 2k Q3 90 12 R33 2k Q4 90 12 J1 VCC RS_B RS_A 1 2 3 4 RS-485 VCC U2 A0 VCC A1 WP A2 SCL GND SDA 24 C0 2 VCC CD11 CD12 CD13 CD1 CD2 CD3 22 0uF/1 6V 10 4 10 4 10 4 CD4 39 38 37 36 35 34 33 32 21 22 23 24 25 26 27 28 VCC RX2 1 C 2 R1 3 R2 4 R3 5 R4 6

11、R5 7 R6 8 R7 9 R8 CD1 1 4.7Kx8 CD1 2 CD1 3 CD1 4 K1 K2 SCL SDA D00 D01 D02 D03 D04 D05 D06 D07 10 RXD 11 TXD 30 29 C7 C4 C5 C6 VCC R41 5.1k 16 15 7 6 8 10 13 11 1 9 S1 SCF S0 F1 F2 C14 10 4 K1 K1 方 式 R42 5.1k K2 K2 清 除 R8 1K R5 2k J3 2 1 電 壓 互 感 器 R6 51 R J4 2 1 電 流 互 感 器 IN+ R11 1K IN+ R9 1K R10 1K

12、 C11 33 3 C12 33 3 C8 33 3 C9 33 3 4 C10 10 4 5 3 C13 10 4 2 U4 V1P BL09 30 F1 F2 F1 1 F2 2 REVP 3 C_RX_ TX 4 S0 5 S1 6 SCF 7 G 8 R3 F1 R4 CF R2 13 0 12 0 15 0 14 VCC 31 U1 P1 0 P1 1 P1 2 P1 3 P1 4 P1 5 P1 6 P1 7 INT1 INT0 T1 T0 EA/VP X1 X2 RESET RD WR 89 S52 P0 0 P0 1 P0 2 P0 3 P0 4 P0 5 P0 6 P0 7 P2 0 P2 1 P2 2 P2 3 P2 4 P2 5 P2 6 P2 7 V1N V2P VREF AGND SCF S0 NC G Vdd S1 G 11 .0 592 MHz/CY3 G VCC C15 33 3 C1 20 p R1 10 k C2 20 p C3 19 18 9 17 VCC 16 V2N RXD TXD ALE