基于ADI ADE7755的单相复费率电能表设计方案
电量处理模块是电能表系统中实现电能计量的程序,是实现其基本功能的程序,这部分程序也是电能表软件系统中最为关键的程序,其计量的正确性,可靠性电感器的测量及电量数据储存的正确性是关乎到整个系统的成败,关系到全局,因此这部分计量的算法要设计正确、合理。它包括MCU上电对各电量值的恢复、对各电量脉冲的累计、对各电量小数整数累计、及对电量掉电保护等程序,在电量脉冲累计一定值是,电量小数加1事件发生,当电量小数累计一定值时,电量整数加1事件发生,执行电量整数累计程序。
由上可知,DDSF系列电能表的软件系统是由五大部分组成的,每一个部分完成其特定的任务,而且是缺一不可的,同时各个模块之间存在着一定的联系,存在着数据交换的可能,它们不是相互独立的,而是相互联系、统一,形成整个电能表软件系统。
1.2 DDSF系列电能表硬件系统
1.2.1 电源电路部分
DDSF系列电能表的电源电路分为三个部分:电量计量电源电路、RS485通讯电源电路、MCU及其相关部分电源电路。电源电路提供系统运行的能量,所以在进行电源电路设计时保证原理正确的前提下考虑电源容量并保证一定的工程余量,同时计算各个元件的电流、电压值,选择合适的元件参数。
以上两个电源电路是一种标准设计的电源电路,通过降压、整流、稳压和滤波四个环节,得到5V的直流电压。整个电源电路是以78L05这种稳压芯片进行设计的,是一种串联的稳一体成型电感压电路。
1.a部分电路原理说明
通过电网输入220V的交流电源,通过变压器TR1降压,在5、6一体成型电感端产生12V的交流电源,通过AB1全波整流电感生产厂家集成块及C1、TR2、C2、E1滤波(C1、TR2、C2构成差分滤波网络),产生一个带有一定脉动分量的直流电。在通过并联稳压集成电路LM317,同时调整R1、R2的比值,得到所需电压值(3.9V)。
2.b部分电路原理说明 LPC900系列单片机存在着一个问题:在电源上电的时候,如果上电缓慢时,单片机出现复位错误,程序不能正确运行。为了解决这个问题,采用快速上电的方法,利用MAX809电源监控芯片,当上电电源达到电压门槛时,T1三极管导通,开通电源通道,达到MCU快速上电的目的,VCC的电压为V3.9减0.7V得到3.3V电压值。
3.c部分电路原理说明
由于有后备电池的原因,要解决实时时钟芯片电源的问题,采取的原则是:电网正常供电时,从电网吸收电能,但是不能进行对电池充电,电网停电时,电池只对时时钟芯片供电。
采用二极管或逻辑的方式,对V3.9和电池电压进行选择。
当电网正常供电时,V3.9的电压为3.9V,大于电池电压,由于VD1器件的作用,VDD选择V3.9电源供电。当电网停电时,由于VD1器件的作用,VDD选择电池电源供电,同时电池通过R7限流对时钟芯片供电。
电路中有电池电压检测网络,检测网络有R5、R6和C10组成的,由于R5、R6远远大于R7,所以可以忽略R7的影响,检测网络的电流几乎等于零,也不消耗电池的能量。
1.2.2 计量电路部分
DDSF系列电能表的计量电路部分主要是针对ADE7755计量芯片的功率电感电路设计,主要包括:抗混滤波器的设计、电压通道电路设计、电流通道电路设计、其它电路部分设计。
从电路理论分析,电压通道电路实际上是一个分压电路,通过电阻分压,确保ADE7755电压通道中信号电压在其工作的范围内。由于电能表工作的实际环境和元件参数的误差,在电压衰减网络中,设计一个电阻调整网络,可在一定范围内调整信号电压的大小,校验ADE7755电能输出脉冲的频率,调整电能表的精度,因此电压衰减网络又称校验网络。
电流通道电路中,是一个PGA可编程的差动运算放大电路,外围电路设计主要是抗混滤波器的设计,R27C19和R28C21组成两个一阶低通滤波器,滤除电流通道的高频分量。C20是通过JL1跳线来选择是否作用于系统,它是补偿电流信号本身不平衡造成ADE7755计量电能出现比较大的误差,人为造成不平衡,使得系统达到平衡的目的。 平面变压器厂家 | 平面电感厂家
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