单片机毕业设计论文功率表的设计与制作
基于单片机的工频电压(电流)表的设计

检测系统实习报告题目:基于单片机的工频电压(电流)表的设计姓名:院(系):专业:指导教师:职称:评阅人:职称:年月摘要在实际中,有效值是应用最广泛的参数,电压表的读数除特殊情况外,几乎都是按正弦波有效值进行定度的。
有效值获得广泛应用的原因,一方面是由于它直接反映出交流信号能量的大小,这对于研究功率、噪声、失真度、频谱纯度、能量转换等是十分重要的;另一方面,它具有十分简单的叠加性质,计算起来极为方便。
本文详细介绍了一个数字工频电压、电流表设计,以AT89S52单片机为控制核心,由电压、电流传感器模块,真有效值测量模块,信号调理模块,AD采集模块及控制、显示模块等构成。
系统采用电压、电流互感器对输入信号进行降压处理,经AD736转换得到原信号的真有效值,由TLC549转换为数字量后送入单片机内进行简要的数据处理并将结果通过LCD实时显示,达到了较好的性能指标。
关键词:工频数字电压(电流)表真有效值AD736 TLC549 AT89S52AbstractIn practice, RMS is the most widely used parameters. Except in special circumstances,voltage meter readings almost all carried out by the RMS of sine wave . The reasons of RMS is widely available, on the one hand, because it directly reflects the size of the exchange of signal energy, which the study of power, noise, distortion, spectrum purity, energy conversion, such as it is very important; On the other hand, it has a very simple superposition of the nature of the calculation will be extremely convenient. The design of single-chip Atmel Corporation AT89S52 as control core, by the current sensor module, True RMS measurement modules, signal conditioning modules, AD acquisition and control module, display module. System uses a current sensor circuit for step-down of the input signal processing, has been converted by the original AD736 True RMS signal by the TLC549 convert into single-chip digital conducted after the brief and the results of data processing in real time through the LCD display, achieve a better performance.Keyword: Digital voltage(current) meter True RMS AD736 TLC549AT89S52目录第一章绪论 (1)§1.1 选题背景及意义 (1)§1.2 系统设计任务 (1)第二章系统总体设计 (2)§2.1 方案论证与比较 (2)2.1.1 电压、电流变换部分 (2)2.1.2 有效值测量部分 (2)§2.2 系统总体设计 (2)第三章硬件设计 (4)§3.1 传感器电路设计 (4)3.1.1 电压互感器 (4)3.1.2 电流互感器 (4)§3.2 真有效值转换电路设计 (5)3.2.1 电压、电流切换电路 (5)3.2.2 真有效值测量电路 (6)§3.3 信号调理电路设计 (7)§3.4 A/D转换电路设计 (7)§3.5 单片机及显示电路设计 (9)第四章软件设计 (10)§4.1 LCD1602液晶显示程序 (10)§4.2 A/D转换程序 (10)§4.3 主程序设计 (12)第五章系统调试及误差分析 (13)§5.1 系统调试及测试结果 (13)5.1.1 AD736测试结果 (13)5.1.2 OP07测试结果 (13)5.1.3 TLC549测试结果 (13)5.1.4 工频电压测量精度 (14)5.1.5 工频电流测量精度 (14)§5.2 误差分析 (14)§5.3 改进方法 (15)结束语 (16)致谢 (17)参考文献 (18)附录 (19)附录一完整电路图 (19)附录二程序清单 (20)第一章绪论§1.1 选题背景及意义在日常的生产、生活和科研中,工频电无处不在,所谓工频就是电力供电系统交流电的频率,我国国家规定工频为50赫兹,即周期为0.02秒,英、美等国规定的工频为60赫兹。
毕业设计(论文)-基于单片机控制的音乐播放器[管理资料]
![毕业设计(论文)-基于单片机控制的音乐播放器[管理资料]](https://img.taocdn.com/s3/m/c2ce389c58fafab068dc02c7.png)
单片机音乐播放器设计报告学生:XXX 指导教师:XXX内容摘要:单片机具有体积小、功能强、成本低、应用面广等优点,可以说,智能控制与自动控制的核心就是单片机。
根据要求设计一款音乐播放器,能实现音乐播放的简单功能,同时为了美化,添加了韵律闪烁彩灯,设计时采用Keil软件编程,用protues软件仿真,核心器件采用灵活性高且价格低廉的AT89C51芯片。
设计完成后系统可播放自编歌曲,同时发光二极管随着歌曲韵律闪烁。
关键词:单片机 AT89C51 音乐播放英文标题Abstract: SCM has small, strong function, low cost, application, advantages and intelligent control and automatic control of the core is the microcontroller. According to the requirements of a music player, design of music broadcast can realize simple function, and to beautify, added rhythm flashing lights, design is used when Keil C software programming, with protues software simulation, the core device adopts high flexibility and the price is cheap AT89C51 chip. The design is completed system can play Wrote songs, and leds with songs rhythm flicker.Keywords:SCM Temperature AT89C51 Music broadcast前言:微机原理和接口技术是一门实践性强的学科,不但要求有较高的理论水平,而且还要求有实际的动手能力,其中很多的原量、规则、现象等仅仅靠学习教科书是无法完全掌握的,必须通过实践才能比较直观和深刻的理解。
毕业设计(论文)-基于51单片机控制的电子密码锁设计

基于51单片机控制的电子密码锁设计摘要:本设计以单片机以AT89C51作为密码锁监控装置的检测和控制核心,分为主机控制和从机执行机构,实现要是信息在主机的初步认证注册、密码信息的加密、钥匙丢失报废等功能。
根据51单片机之间的串行通信原理,这便对于密码信息的随机加密和保护。
而且采用键盘输入的电子密码锁具有较高的优势。
采用数字信号编码和二次调制方式,不仅可以实现多路信息的控制,提高信号传输的抗干扰性,减少错误动作,而且功率消耗低;反应速度快、传输效率高、工作稳定可靠等。
软件设计采用自上而下的模块化设计思想,以使系统朝着分布式、小型化方向发展,增强系统可扩展性和运行的稳定性。
测试结果表明,本系统各功能已达到本设计的所有要求。
关键词:AT89C51;密码锁;单片机设计;电子锁目录摘要 (1)关键词 (1)第一章密码锁的简介及现况 (1)1.1引言 (1)1.2电子密码锁的简介 (1)1.3电子密码锁发展趋势 (2)1.4本设计所要实现的目标 (2)1.5设计的密码锁的功能 (2)第二章设计方案的选择 (3)2.1方案的论证与比较 (3)第三章单片机的组成 (4)3.1AT89C51单片机的简介 (4)3.2电路图的绘制 (7)第四章单片机硬件资源 (7)4.1开锁机构 (7)4.2按键电路设计 (8)4.3显示电路设计 (10)4.4AT89C51单片机复位方式 (11)4.5密码锁的电源电路设计 (12)第五章程序调试 (13)5.1程序调试用到的软件及工具 (13)5.2KEIL C51简介 (14)5.3调试过程 (14)5.4调试、仿真与实现 (15)第六章软件设计 (16)6.1系统软件设计的总统思想 (16)6.2各子程序设计 (17)1 键盘扫描子程序 (17)2 LED显示子程序 (18)3 密码比较和报警程序 (19)设计总结与展望 (21)致谢 (22)附录:总原理图 (22)参考文献 (24)第一章密码锁的简介及现况1.1引言在日常的生活和工作中,住宅与部门的安全防范、单位的文件档案、财务报表以及一些个人资料的保存多以加锁的办法来解决。
毕业设计(论文)-基于单片机多功能电子时钟的设计与仿真(含程序仿真)[管理资料]
![毕业设计(论文)-基于单片机多功能电子时钟的设计与仿真(含程序仿真)[管理资料]](https://img.taocdn.com/s3/m/9ad55f3e0508763230121257.png)
程序仿真等全套设计,联系153893706第1章绪论二十一世纪的今天,最具代表性的计时产品就是电子万年历,它是近代世界钟表业界的第三次革命。
第一次是摆和摆轮游丝的发明,相对稳定的机械振荡频率源使钟表的走时差从分级缩小到秒级,代表性的产品就是带有摆或摆轮游丝的机械钟或表。
第二次革命是石英晶体振荡器的应用,发明了走时精度更高的石英电子钟表,使钟表的走时月差从分级缩小到秒级。
第三次革命就是单片机数码计时技术的应用(电子万年历),使计时产品的走时日差从分级缩小到1/600万秒,从原有传统指针计时的方式发展为人们日常更为熟悉的夜光数字显示方式,直观明了,并增加了全自动日期、星期、温度以及其他日常附属信息的显示功能,它更符合消费者的生活需求!因此,电子万年历的出现带来了钟表计时业界跨跃性的进步……我国生产的电子万年历有很多种,总体上来说以研究多功能电子万年历为主,使万年历除了原有的显示时间,日期等基本功能外,还具有闹铃,报警等功能。
商家生产的电子万年历更从质量,价格,实用上考虑,不断的改进电子万年历的设计,使其更加的具有市场。
本设计为软件,硬件相结合的一组设计。
在软件设计过程中,应对硬件部分有相关了解,这样有助于对设计题目的更深了解,有助于软件设计。
基本的要了解一些主要器件的基本功能和作用。
除了采用集成化的时钟芯片外,还有采用MCU的方案,利用AT89系列单片微机制成万年历电路,采用软件和硬件结合的方法,控制LED数码管输出,分别用来显示年、月、日、时、分、秒,其最大特点是:硬件电路简单,安装方便易于实现,软件设计独特,可靠。
AT89C52是由ATMEL公司推出的一种小型单片机。
95年出现在中国市场。
其主要特点为采用Flash存贮器技术,降低了制造成本,其软件、硬件与MCS-51完全兼容,可以很快被中国广大用户接受。
本文介绍了基于AT89C52单片机设计的电子万年历。
选题背景及研究的目的与意义设计的目的电子钟已成为人们日常生活中必不可少的物品,广泛用于个人家庭以及车站码头、剧院、办公室等公共场所,给人们的生活、学习、工作、娱乐带来了极大的方便。
基于单片机的数字光功率计的设计

目录摘要 (2)abstract (3)绪论 (4)1.1 概述 (4)1.2 设计方案的研究目的 (5)1.3 设计方案的研究内容 (5)1.4 设计方案的研究意义 (5)第二章光功率计的设计 (6)2.1 光功率计 (6)第三章硬件部分电路介绍 (8)3.1 光电转换电路的设计 (8)3.1.1 光电效应 (8)3.1.2 光探测器 (8)3.1.3 PIN光电二极管 (8)3.1.4 PIN光电二极管的选择 (9)3.2 放大滤波电路 (10)3.2.1滤波器的设计 (11)3.2.2 运算放大电路 (12)3.3 A/D转化电路 (12)3.4 单片机控制电路 (13)3.4.1 复位电路的设计 (14)3-4-2 晶振电路的设计 (16)3.4.3 单片机串口通讯总线——SMBUS (17)3.4.4 电源设计部分 (18)第四章外围电路的设计 (19)4.1 I²C总线设计.................................................................................. 错误!未定义书签。
4.1.1 I²C总线接口的电路设计 (19)4.1.2 I²C总线的控制时序 (19)4.2 单片机接口电路设计 (20)4.3 按键设计 (21)4.3.1 键盘去抖动 (21)4.3.2 按键的识别 (21)4.4 液晶显示及接口电路 (22)第五章软件部分 (23)第六章结束语................................................................................................ 错误!未定义书签。
参考文献.. (30)摘要光可以被用作一种强大的工具,将给我们一种不同的方式的灵感。
但是,我们如何用光信号转换成电信号来衡量一些电气参数?这就需要一个数字功率计来实现传输过程中的光信号能量损耗,它可以探测和容易地知道如何光束质量光束像。
单片机课程设计-制冰机论文

单片机课程设计-制冰机论文本科生毕毕毕毕;毕文,第一章毕毕随冰来冰着生活水平的日益提高~人毕在日常生活中毕毕的需求越越多~以前的箱毕然大多有制盒~但均毕人工制~注水、等操作需人工完成~无法毕足人毕毕用的需冰冰即离冰随冰求~自毕制机的毕用毕完全解了毕毕毕。
整制毕程由制机自毕完成~无需人工干毕~毕冰决个个冰冰冰装冰会盒毕毕毕自毕停止制机的工作~毕底解除了人工操作的毕毕毕大地方便了人毕毕毕毕使用冰极冰。
1.1制机的毕展毕及前景冰状目前用于毕箱的家用自毕制机大可分毕毕~一毕是日本普遍采用的毕片机控制型。
毕冰冰体两毕型制机外形毕小~主要由控制盒、探杆、度毕感器以及制容器毕成制毕程由一套控冰冰温冰冰制程序完成~毕控制盒的毕机毕毕制容器毕毕~旋毕到一定位置后~制容器曲毕形来离冰内冰冰扭将冰冰毕排出~毕毕型制机由于采用了毕片机控制~需要有毕毕的控制程序~因而只能毕用在毕毕温冰内减装控箱中~通用性毕差。
控制盒除了直流毕机外~毕有速毕毕、接近毕毕、限位置以及控制毕路板~毕毕毕毕。
构另冰国冰它一毕自毕制机毕在美普遍毕用~毕机械控制型制机~主要由控制盒、温冰离冰冰冰内控器、加毕器、探杆、杆以及制容器等部件毕成由于制的全毕程均由控制盒毕机的毕停以及毕机毕毕不同毕片的通控制~故毕毕自毕制机不需要毕片机控制~在通常的箱断来冰冰中均能毕用~通用性强。
很近二十多年~由于微毕毕控制技毕及通信技毕的快速毕展~制冷毕毕控制系毕中也大量的采来用微毕毕;毕片机,控制~把毕子器件的信息毕理和控制功能和到机械置中~毕用机械、毕并揉装子、信息等有毕技毕~毕整控制系毕毕行有机的毕毕、渗透和毕合~毕毕整系毕的最毕化控制。
毕毕控个个制方式不再是原有那毕毕技毕、毕功能的控制方式~而是一毕全新的~具有毕合技毕、毕合功能、自毕化程度高的控制方式。
采用毕毕控制方式的毕品一般都具有自毕控制、自毕毕毕、自毕校毕、自毕毕毕自很毕、自恢毕和智能化等多毕功能。
毕毕制冷机机器系毕的全自毕控制是制冷系毕的毕展方向。
基于单片机的数字电能表设计

基于单片机的数字电能表设计数字电能表是测量电能并传递数据的电气装置。
它们通常采用单片机芯片来实现计算,并将其存储在内存中。
本文将介绍单片机数字电能表的设计方案。
1. 系统结构设计数字电能表的系统结构包括传感器、信号处理电路、单片机芯片、数字显示部分和通讯接口。
传感器用于测量电压、电流等信号并将其转换为电信号。
信号处理电路将采集到的模拟信号转换为数字信号并进行滤波和放大处理。
单片机芯片负责处理信号并实现计算,测量功率、电能、电量等。
数字显示部分将计算结果以数字形式展示出来。
通讯接口用于与计算机、集中抄表系统等外部设备进行数据通讯。
2. 系统功能设计数字电能表的主要功能包括:测量电量、功率、电流、电压等参数;统计电量、功率等负荷分布;完成智能电网的控制和管理;提供数据采集和远程通讯功能等。
3. 硬件设计3.1 传感器设计传感器主要包括电压、电流互感器以及电能表表芯等,其中电压互感器和电流互感器将采集到的电信号转换为电压信号和电流信号,电能表表芯则用于计量电能。
应选择准确可靠的传感器,以保证数字电能表的精度和稳定性。
3.2 信号处理电路设计信号处理电路主要完成信号转换、滤波和放大作用。
转换模拟信号为数字信号是数字电能表工作的前置条件。
采用滤波技术可有效降噪,提高系统稳定性。
应选择具有较高增益、较低噪声、抗干扰能力强的运放等器件。
3.3 单片机设计单片机芯片是数字电能表的核心部分。
MCU通常采用单片机,具有高精度、运算速度快、易于编程、易于扩展等优势。
应根据用户需求选择不同类型的MCU,如8位单片机、16位单片机等。
3.4 数字显示部分设计数字显示部分是数字电能表中的另一个重要组成部分。
可通过数码管、液晶显示屏、LED显示等形式直观地显示电能、功率、电压等参数。
应选择可靠、耐用、能够满足用户需求的显示器件。
3.5 通讯接口设计通信接口可采用RS485通讯、光纤通讯、以太网通讯等形式。
RS485通讯是数字电能表中应用最广泛的通信方式,稳定性好、通讯距离远。
单片机毕业设计论文

XXXXXXX毕业论文目录1设计方案论1.1功能要求·····················································1.2 方案确定·····················································1.2.1单片机芯片的选择方案和论证......................... 错误!未定义书签。
1.2.2显示模块选择方案和论证................................. 错误!未定义书签。
1.2.3时钟芯片的选择方案和论证............................. 错误!未定义书签。
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性,平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益,请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间:9:00-18:30)。
摘要近年来随着计算机在社会领域的渗透, 单片机的应用正在不断地走向深入。
在实时检测和自动控制的单片机应用系统中,单片机往往是作为一个核心部件来使用。
本论文详细的阐述了功率测量系统的设计思路和具体设计步骤。
依据单片机的接口技术的原理,以测量功率为主要设计意图。
以单片机为核心,着重的介绍了51单片机在系统中的重要地位,以及其外围硬件电路的芯片结构特点、功能和管脚知识。
集测量、显示等功能于一体,设计完整、结构清晰、操作简单。
在本设计中,是采用对电路中电压和电流分别进行采样,再经模数转换器ADC0809,将模拟量变为对应的数字量,利用6合一的数码管显示电压和功率。
本文详细论述了硬件电路的组成。
利用单片机完成整个测量电路的测试控制、数据处理和显示输出。
关键词单片机模数转换功率表采样正文1 引言近年来,随着电子技术、计算机技术和半导体技术的飞度发展,给电力系统测量也带来了巨大的革命。
提高电能测量技术-改机械式功率表为智能型数字功率表已成为时代的要求。
电力测量系统的智能型数字表通常是以单片机为核心,配置一定的外围电路和软件,能够实现多种功能。
在软件和硬件的设计中,系统的抗干扰性和系统的实时性与准确度成了解决数字表的关键所在。
单片机具有成本低、可靠性高、应用灵活的特点。
由各具体行业的业内人士使用单片机来开发或改造一般仪表是一条可行的道路。
在电工与电子技术应用中,经常要测量功率。
它是利用通有电流的可动线圈在另一个通电线圈形成的磁场中产生转动力矩而工作的仪表,其显著缺点是结构复杂、过载能力较差,本身消耗功率较大,且易受外磁场的影响,同时这样的功率表一般都是多量程的,在测量过程中需有电压表和电流表配合选定电压和电流量程,在选择不同的电压和电流量程时,刻度盘上每一分格代表不同的瓦特数,读得格数需要进行换算才能得出所要测量的功率,致使测量很不方便。
另外在功率测量中,经常遇到被测电路的功率因数很低的情况,这时必须采用专门的低功率因数功率表。
基于功率表是电工仪表中最常用的一种仪表,目前常用的是指针式电动系功率表。
而为了更为精确的显示测量结果,数字功率表的设计成为了必然。
在本设计方案中,采用的方案是先采样电压和电流。
采样计算功率电能测量技术是随着计算机技术而发展起来的,它是建立在数值分析基础上,通过快速S/H 放大器和A/D 转换器对连续变化的模拟信号进行离散化,用数字量运算代替模拟量运算测量交流电参量的新方法。
经过二十多年的探索发展和深入研究,出现了同步采样算法、准同步采样算法、非同步采样算法、加窗函数法、补偿法、双速率采样法、非均匀采样法、随机采样法、模拟数字混合采样法、小波函数法等等。
这些采样测量方法在实践中,有的发展得较为完善成熟,有的正处在发展和探索阶段。
但是,采样测量理论在电功率电能测量仪器仪表及相关设备的发展与应用中,已起到举足轻重的作用,是电气测量当前发展的一个重要方向。
采样测量法的研究历史和发展现状采样测量法,也称作数字采样测(Digital Sampling Measurement)英文简称DSM 法,它是七十年代初诞生的。
1974 年,当时美国NBS(国家标准局)的R.S.Turgel博士首次将计算机数字采样技术应用于电功率测量,应用数值积分的方法计算测量功率。
R.S.Turgel 根据此原理研制了第一台DSM数字功率表。
由于R.S.Turgel采样方法采用了锁相倍频跟踪信号技术,能对被测信号在一个周期内进行整数分割采样,使采样周期与信号周期完全同步,所以,R.S.Turgel使用的锁相信号倍频采样方法被称作同步采样法SSM (Synchronus Sampling Measurement)。
功率表在频率从DC 到1KHz的范围内与NBS的电动式功率标准进行了对比,结果两种测量方法的不一致性小于0.02%。
1975年,英国NPL(国家物理实验室)应用DDM技术设计了采样式数字功率表,并作为传递功率的标准。
在SSM 方法的发展中,英国Hull大学的John J. Hill 与NEI电力公司的W.E.Alderson提出了软件锁相倍频的SSM 方法,并研制了频率范围到1KHz、准确0.5%的功率表,两位学者指出SSM方法在电力系统监控与电机保护等领域中,将有相当大的实际意义。
在英国DSM功率测量技术与仪表的发展中,C.H.DIX起了重要作用,C.H.DIX 于1982年发表论文,首次阐明SSM功率测量方法在正弦信号和非正弦信号情况下的误差问题,并指出,在正弦周期信号下,采样点为n,在被测信号m个周期采样,只要2m/n不为整数,则功率测量误差为零。
尽管当时对DSM误差的研究是简单的,但这标志着对DSM功率测量方法研究向前一个跨越式发展。
八十年代是DSM功率测量方法发展最快的时期。
1982年,美国通用电机研究室(General Motors Research Laboratories)的DSM采用M.F.Matouka方法设计了数字功率电能表,并且用于电气汽车驱动系统的测试和交流电机的测试中,取得了成功。
近二十多年来,电能的测量和管理发展很快,逐渐成为一个专门的领域,但是由于电能测量较电压、电流等的测量复杂和困难,故测量的准确度低,通常的测量仪器为210级,015级就已是标准仪器了。
实现功率测量必须有一个能将两输入电量相乘的电路结构,目前数字功率表大多使用称为时间分隔乘法器的一种模拟乘法电路来实现相乘。
时间分隔乘法器又称脉冲—宽度—高度调制乘法器,它通常具有优良的静态精度,在相当宽的温度范围内可以达到千分之一,然而,由于这种乘法器输出滤波器的固有相移,使之受到严重的动态限制. 即使三角波的频率达到兆赫兹范围,乘法器的带宽仍然很有限,典型- 3 dB 带宽可能在1 KHz 以下。
另外,时间分隔乘法器的电路比较复杂,调整也较繁琐,尽管如此,在静态精度要求较高的场合,这种方法还是经常采用的。
随着微机的普及和发展,出现了应用微处理器进行数字乘法运算的新型功率表———采样功率表。
1.1 功率表的定义功率的定义是在单位时间内所做的功。
电学上的定义为θcos IU P =。
单位为W ,这称为平均功率或有效功率。
角度θ为I 和E 之间的相位角,θcos 称为功率因素。
在直流电路中,功率的表示式为P=UI ;在交流电路中,功率的表示式为θcos IE P =。
很显然,要利用一个装置来测量功率,就须反映电压和电流的乘积,这无论用电动学测量机械仪表或数字测量仪表均可完成。
目前使用最多的前者由于其准确度不高,仪表的读数易受外磁场的影响、仪表本身耗功大、过载能力小、表盘刻度不均匀,已不能完全适应人们快速有效的工作生活节奏;随着科技业飞速发展,数字功率表由于精度高、频带宽,不仅可以用于校准指针式功率表,也适合在现场进行功率的快速测量。
在今天的数字时代,其应用前景是非常广阔的。
1.2 功率的数字测量用功率转换器与数字电压表相配就可以实现功率的数字测量。
功率转换器实质上就是一个电子乘法器,其特点是它的输出电压的大小正比于它的两个输入电压数值的积。
因此,如果让一个输入电压正比于负载电压的大小,而另一个输入电压正比于负载电流的大小,则电子乘法器的输出电压,显然正比于负载所消耗的功率。
再用数字电压表测量这个乘法器的输出电压就可以确定被测功率。
当数字电压表显示值按功率接校准时,也就构成了数字功率表。
1.3功率测量方案论证与比较方案一、测量模拟电压用伏频(V/F )转换器,可将相应的电压转化为相应的频率,提高测量的精确度,对应比例为1mV/Hz 。
用该方案求功率,也是要分时取电压电流的模拟量,再转换为频率,最后用软件处理,实现功率测量。
专用的V/F 转换器有AD650、AD654等。
方案二、利用采样电路分别对电压和电流进行采样,将电流转换成电压,再经乘法电路将两路电压相乘,再经模数转换器,模拟量变为对应的数字量,若要使测量的精度尽量高,可多次采样几组数据,然后再在程序中处理,求出平均值。
原理框图如图1所示:方案三、可利用专门的IC来实现,如AD534芯片,该芯片既可采样电压,又可采样电流,并将相应的模拟电压,电流转换为对应的数字量,再将转换后的电压,电流相乘,便可得到所求功率。
功能描述:输入电由三个相同的电压转换电流的转换器转换为不同的电流,功能框图如图2所示:图2 功能框图转换功能框图如图3:图3 转换功能框图方案四、采用锁相环技术测量功率。
锁相就是相位同步的自动控制,完成两个电信号相位同步自动控制系统称为锁相环(简称PLL)。
因测量功率的两个参数电流、电压的获取不是同时采样的,故需要利用锁相环技术测量功率。
由下图可见,锁相环由3个基本单元构成:相位比较器PC、电压控制震荡器VCO、低通滤波器LPF。
施加于相位比较器有两个信号:输入信号,压控震荡器输出信号,相位比较器输出信号,经低通滤波器后得到一个平均电压,这个电压控制震荡器的频率变化,使输入与输出信号的频率之差减小,直到差值为零,此时即是锁定。
当锁定后,VCO能使其输出信号的频率跟随输入信号频率变化。
利用锁相技术可以实现在电网电压及电流波形发生畸变时进行同步跟踪采样。
每个周波的采样点数可根据需要选择。
图4 转换功能框图方案五、利用采样电路分别对电压和电流进行采样,再经模数转换器,模拟量变为对应的数字量,再经处理器处理数字量,若要使测量的精度尽量高,可多次采样几组数据,然后再在程序中处理,求出平均值。
原理框图如图1所示:图5 转换功能框图2 采样功率表的基本原理功率若以U ( t) 和I ( t) 分别表示信号的电压和电流,则在测量时间T 期间内( T 通常为周期信号周期的整数倍) 信号的平均为: ()()()⎰=t t d t I t U T P 01 (2-1)若对信号进行采样,得到离散的时间序列U ( k) 和I ( k) ,则信号的平均功率可以表示为:()()∑-=N K k I k U N P 11 (2-2)其中N 为时间T 内采样的对数。
从上述原理出发,组成采样功率表的框图如图5所示:图5 功率表的原理框图显然,数字乘法和数字累加可以由微处理机来完成,若使用普通的微处理机芯片如Z80 、8031 等组成功率表,外围电路至少要二路高速A/ D 转换器和二路周期测量机构,电路是比较复杂的。
随着集成电路的发展,目前出现了一些高性能的微处理芯片,如计算功能较强的16 位嵌入式控制器8097 ,它有八路转换时间为22μs 的10 bitA/ D 转换器,可以实现对电压和电流信号的采样保持和A/ D 变换;四路高速输入(HSI) 通道可以用来测量电压和电流信号的周期和相位等。
若8097 实现采样功率表,则模拟电路部分只需要用于电压匹配的放大器和用于频率和相位测量的整形电路就可以了,实现起来非常简单。