この文書では、ARM コア プロセッサによって制御される三相電力計を紹介し、そのハードウェアとソフトウェアについて詳しく説明します。メーターセットの電力パラメータは、全体として測定と表示を監視します。電気パラメータは、電気パラメータ測定用に設計された特別なチップ-CS5463によって測定されます-。電気メーターは高集積、低コスト、低消費電力、強力な妨害防止機能を備えています。-電気メーターは、インテリジェント管理のエネルギー要件を満たすことができます。-。メーターはMAX485チップを介してメインコントローラと通信でき、リモートデータ送信機能を実現できます。リアルタイム監視、データ収集の機能を簡単に実現でき、応用の可能性が十分にあります。
キーワード:三相電力計;LPC2148;CS5463;ARM
コンテンツ
2.三相スマートメーターハードウェアの全体的な設計アイデア-
3.1 ARM ベースの三相スマート メーター制御システムの設計-
現在、国内外の電力量計の応用はスマートメーターの普及段階にある。スマートメーターは、マイクロプロセッサを核として、デジタルサンプリング技術を使用して、測定された電圧と電流をデジタル計算および処理し、電力、電流、電圧、その他の系統パラメータ情報の電力量測定と監視を実現します。世界中でスマートグリッドの推進と構築が進むにつれ、スマートメーターは巨大な市場需要を生むことになります。エレベータ、制御されていない整流器、可変周波数速度調整器などの多数の非線形負荷の使用により、電力網に対する高調波汚染がますます深刻になっています。現在、電力量計やその他の電気パラメータ測定機器は、電源周波数に応じて設計されています。入力信号に高調波が含まれる場合、正確な測定ができません。したがって、スマートエネルギーメーターは、電力量を正確に測定し、送電網内の有効電力、無効電力、電流、電圧、力率などのパラメータを測定することに加えて、自動検針機能やデータ遠隔送信機能も備えている必要があります。
本稿では、ARMチップをマイクロプロセッサとして使用し、条件付きデータの遠隔送信を実現し、自動検針機能を備えたスマートメーターを設計します。このメーターには、低コスト、正確な測定、優れたリアルタイム パフォーマンス、便利な管理という利点があります。-
2.三相スマートメーターハードウェアの全体的な設計アイデア-
三相スマート メーターは、マイクロプロセッサとして ARM チップ -LPC2148 を使用し、三相電力量データ情報のサンプリングおよび処理チップとして専用の計量チップ CS5463 を使用しています。-従来の三相メーターの機能を実現することに基づいて、RS485通信インターフェースを介してホストコンピューターと通信し、データ情報のリモート送信を実現します。
システムのハードウェア回路は主に 4 つの部分で構成されます。(1) ARM コア ボード システム。 (2) 三相電力サンプリングおよびデータ処理回路。 (3) MAX485 チップとホストコンピュータの通信回路。 (4) ボタン、ディスプレイなどのその他の必要な外部デバイス。
メーター設計では、制御プロセッサ用の三相電力メーターのハードウェア構造として LPC2148 ARM チップを使用しています。-電力パラメータ情報の監視には電力測定専用チップCS5463を使用します。 128×64のドットマトリクスを使用してLCD表示機能を実現し、電力パラメータの測定機能と表示機能を統合します。スマートメーターのデータ遠隔通信はRS485通信チップMAX485を使用して実現します。
三相スマートメーターのハードウェアシステム回路には、主にマイクロコントローラーセンターの基本回路、電力検出およびデータ取得回路、電源回路、表示回路、RS485通信インターフェース回路が含まれます。 LPC2148 メイン コントローラは、内蔵 SPI インターフェイスを介して CS5463 チップをコアとする 3 つの電力取得モジュールのデータを読み取り、内蔵通信シリアル ポートと 485 通信プロトコルを介してデータ リモート送信機能を実現します。-
3.1 ARM ベースの三相スマート メーター制御システムの設計-
三相スマート メーターは、マイクロプロセッサとして ARM チップ-LPC2148 を使用し、グリッド データ情報のサンプリングとデータ処理を実現するために 3 つの専用電力量計チップ CS5463 を採用し、SPI インターフェイスを介して時分割で MCU とデータを交換し、データ検出とサンプリング機能を実現します。- 三相電力-。 LPC2148は独自のシリアル通信インターフェースを介してMAX485チップと接続され、データリモート送信機能を実現します。
この回路は、専用の単相電力測定チップ CS5463 をコアとして使用します。-この回路設計では、3 つの CS5463 チップを使用して単線の電力をそれぞれ測定し、データの組み合わせを通じて電力網内の三相電力情報の検出と処理を完了します。-具体的な実装スキームを図2に示します。電力検出および計測を実現するハードウェア回路では、電力線とCS5463の間に電気的絶縁設計を採用しています。電気的絶縁は、2 つの変圧器と 1 つの変流器によって実現されます。変圧器のうち、1 つは通常の変圧器で、CS5463 の動作に必要な DC 電力を供給するために使用されます。もう 1 つは、高調波下での減衰と位相遅延が非常に小さい高精度、低インピーダンスの変圧器で、電圧情報の測定に使用されます。-変流器は、電力線の電流情報を測定するために使用されます。 CS5463 の電流チャネルの電流検出に必要な電圧信号を生成するために、変流器の 2 次側に抵抗が接続されています。
三相スマート メーターのソフトウェア設計は、主に次の 4 つの部分で構成されます。-
(1) LPC2148 メイン制御プログラム; (2) CS5463 データ取得および処理プログラム。 (3) MAX485 通信プログラム。 (4) キーボードやディスプレイなどの外部デバイス用のドライバー補助プログラム。
このペーパーでは、ARM チップ -LPC2148 をベースにした三相スマート メーターのハードウェア原理とソフトウェア設計について詳しく紹介します。{0}設計された三相スマート メーターは、電力量パラメータの測定および表示機能を統合しており、高度な統合、強力な機能、低コスト、および強力な抗干渉能力という利点があります。-データ送信の実現には業界標準 485 通信プロトコルが使用されます。これにより、データ監視のリアルタイム パフォーマンスが向上し、インテリジェントな電源管理の要件を十分に満たします。{7}}実験テストの結果は、三相スマートメーターによって収集されたデータ情報のアクティブ計量精度とリアクティブ計量精度がシステム設計要件を満たしており、高い応用価値があることを示しています。