基于ATMEGA32單片機的三相網絡電力儀表的研制

0引言

電能表是用來測量電路中電流在某一段時間內所消耗電能的儀表，俗稱電度表。我國是電能表生產大國，年生產能力達2億臺。目前，我國電能表的市場份額基本上是感應式與電子式六四分成，但電子式電能表呈現進一步發展的趨勢。由于電子式電能表具有數字通信接口，促使電能計量及用電管理自動化系統得到了大量使用(負荷控制系統、遠程抄表系統)，各類抄表系統的可靠性、實用性有了較大提高。隨著電能計量芯片發展和完善，使得采用電能計量芯片和MCU設計的多功能電子式電能表不僅能實現電能表的各種功能，而且具有精度高，功能擴展方便，軟件易實現等優點。可以說多功能電子式電能表是電能表現在和將來發展方向。本課題正是基于ATMEGA32單片機和ATT7022計量芯片相結合而研制的三相網絡電力儀表。

1設計原理及設計要求

1．1設計原理

本儀表能測量所有常用的電力參數電壓、電流、有功功率、無功功率、視在功率、頻率、功率因數和電能等參數。三相網絡電力儀表的構成如圖1所示，儀表工作時，電壓、電流信號經取樣電路分別取樣后，經電能處理專用集成電路做系列運算后，得到電壓、電流、有功功率、無功功率、功率因數、有功電能、無功電能和頻率等實時數據，再經CPU處理后由LCD顯示。同時CPU還實現通信和控制功能。

1．2設計要求

1．2．1測量參數精度技術指標

測量參數電流、電壓誤差要求為0.2%，分析計量芯片ATT7022B可知：其內部集成了七路16位A/D轉換器，電流通道有效值在2mv-1mv的范圍內線性誤差小于0.5%，電壓通道有效值在10mv—1v的范圍內線性誤差小于0.5%。電壓取值在0.2V—0.6V(放大后的電壓值，我們電壓取樣信號為0.1V，電壓通道的放大倍數選4倍)，電流取值在2mV--1V，電能線性誤差小于0.1%。因此，本儀表采樣電路選用互感器（產品精度為0.1%），所用其他元件也是精密元件來滿足設計要求。

從測量原理來看，測量參數精度取決于ATT7022B這一計量芯片，

1．2．2主要功能特點

(1) 規格型號與脈沖常數對照表

(2)電網系統頻率：45~60Hz

(3)測量周期：1/2秒

(4)電源輸入范圍：AC85~265V/DC100~280V

(5)功耗：≤3VA

(6)開關量輸入參數:無源干接點，接通電阻500Ω，關斷電阻>500kΩ(監視電壓+12V)

(7)遙控量輸出參數:繼電器輸出（常開），負載電壓 AC250V/DC30V，負載電流5A

(8)氣候條件:正常工作溫度：-20℃~+70℃;存貯和運輸溫度：-40℃~+80℃;存貯和工作濕度：≤85％