基于單片機的電量參數測量儀設計

　　一、引言

　　電能各參數的測量是電力系統設計中的一個重要環節，包括電壓、電流、功率、電能等參數。本文設計了一種以凌陽SPACE061A單片機[1]為控制核心的電參數測量儀，通過對智能電量測量芯片CS5463的讀寫，達到對電量的各個參數進行測量和實時顯示的目的。

　　二、系統設計

　　2.1系統總體設計

　　本系統主要由SPCE061A單片機、電源電路、取樣網絡、繼電器開關模塊、真有效值測量電路、鍵盤顯示和時鐘等模塊組成，系統框圖如圖1所示。

圖1系統結構框圖

　　2.2有效值轉換設計

　　CS5463是一片集成功率測量芯片，內部集成了兩個ΔΣ模-數轉換器（ADC）、高速電能計算功能、能量頻率轉換器和各種電參量計算芯片。圖2為CS5463的結構電路圖。

圖2CS5463內部結構原理圖

　　電網電壓經過電壓分壓電路轉換成小電壓信號輸入到CS5463A的電壓通道輸入腳，電網電流經過電流互感器轉換成電流小信號，再通過電流采樣電路得到小電壓信號輸入到芯片的電流通道輸入腳。CS5463A將轉換后得到的信號進行數字處理并計算測得電網電壓、電流、功率等數據，再通過一個SPI口與計量微處理器進行通信，將測量到的數據傳輸到計量微處理器進行處理，如計算功率因數角、頻率；判斷有功無功功率方向、電壓是否逆相序；進行數制轉換等[2]。圖3為CS5463的電路連接圖。

圖3CS5463電路連接原理圖

　　2.3電源模塊

　　為滿足系統各模塊電源的要求，我們選用7805、7905分別產生正負5V的電壓給CS5463和SPCE061A提供電源，電路圖如圖4。