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基于SOC技術(shù)的多功能導(dǎo)軌式三相電能表設(shè)計(jì)與應(yīng)用
2013-07-11
1.設(shè)計(jì)依據(jù)
電能表作為計(jì)量型儀表，與經(jīng)濟(jì)、民生息息相關(guān)。因此，其相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)在眾多工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)當(dāng)中是最為嚴(yán)格的。國(guó)內(nèi)電能表主要參考的標(biāo)準(zhǔn)為：
l GB/T17215.322-2008 《交流電測(cè)量設(shè)備特殊要求 第22部分：靜止式有功電能表（0.2S級(jí)和0.5S級(jí)）》
l GB/T17215.211-2006 《交流電測(cè)量設(shè)備 通用要求、試驗(yàn)和試驗(yàn)條件 第11部分:測(cè)量部分》
l DL/T614-2007《多功能電能表》
以上標(biāo)準(zhǔn)針對(duì)電能表在設(shè)計(jì)、生產(chǎn)及應(yīng)用中的性能、功能都規(guī)定了詳細(xì)的技術(shù)參數(shù)。其中較為重要的性能指標(biāo)有：
1）、工頻耐壓。所有的電流線路和電壓線路以及參比電壓超過(guò)40V的輔助線路連接在一起為一點(diǎn)，另一點(diǎn)為地，試驗(yàn)電壓4kV加于該兩點(diǎn)間，不應(yīng)發(fā)生飛弧、火花放電或擊穿現(xiàn)象。
2）、快速瞬變脈沖群試驗(yàn)。在電壓和電流線路加4kV脈沖群，儀表準(zhǔn)確度應(yīng)在相應(yīng)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的極限內(nèi)。
3）、靜電放電抗擾度試驗(yàn)。接觸放電8kV，空氣放電15kV，儀表不能有死機(jī)或精度不準(zhǔn)顯現(xiàn)。
4）、浪涌抗擾度試驗(yàn)。在電壓線路通以參比電壓，電流端開(kāi)路，在電壓和電流線路上施加4kV，正負(fù)極各5次，儀表不應(yīng)損壞不能工作。
以上幾點(diǎn)指標(biāo)在各自的試驗(yàn)規(guī)格中都是最高級(jí)的殘酷級(jí)別。對(duì)于傳統(tǒng)的壁掛式電能表，體積較大，內(nèi)部有足夠的設(shè)計(jì)空間來(lái)應(yīng)對(duì)標(biāo)準(zhǔn)中的各種要求。而導(dǎo)軌式三相多功能電能表因?yàn)轶w積較小，模具決定了內(nèi)部可用空間不大。因此，導(dǎo)軌式三相電能表在設(shè)計(jì)上要難于傳統(tǒng)的壁掛式電能表。本文以DTSD1352三相多功能電能表為例講解一種基于SOC技術(shù)的方案。
2.硬件可靠性設(shè)計(jì)
2.1 芯片選擇
DTSD1352采用的主芯片是美信公司的71M6543，此芯片包含了一個(gè)8051的微處理器內(nèi)核和一個(gè)可實(shí)現(xiàn)計(jì)量功能的32位DSP數(shù)字引擎（CE），同時(shí)包括了電能表所必須的一些外設(shè)，如LCD驅(qū)動(dòng)、可補(bǔ)償?shù)腞TC、UART等。芯片具有良好的電磁兼容性，完全符合電能表的性能標(biāo)準(zhǔn)。由于此芯片的集成度極高，為產(chǎn)品內(nèi)部結(jié)構(gòu)留下了寶貴的空間。
2.2 總體方案
總體方案框圖如圖1所示?？傮w設(shè)計(jì)中主要圍繞71M6543，外圍電路主要包括：開(kāi)關(guān)電源、電壓電流采樣電路、按鍵、液晶顯示、數(shù)據(jù)存儲(chǔ)、RS485通信模塊、脈沖輸出。原始信號(hào)經(jīng)電阻分壓及電流互感器信號(hào)衰減輸入到CE，CE順序處理從模擬輸入引腳采集的電壓信號(hào)，計(jì)算有功能量（Wh）和無(wú)功能量（VARh），以及四象限表計(jì)的A2h和V2h。然后MPU存取這些測(cè)量值，進(jìn)一步處理并通過(guò)MPU的外圍器件輸出，輸出方式如：LCD顯示、RS485通信等。除了高級(jí)測(cè)量功能外，實(shí)時(shí)時(shí)鐘（RTC）功能允許71M6543不外掛任何實(shí)時(shí)時(shí)鐘芯片就可以實(shí)現(xiàn)多費(fèi)率分時(shí)計(jì)量。同時(shí)配合外掛的鐵電，可以實(shí)現(xiàn)對(duì)12個(gè)月的歷史數(shù)據(jù)的保存功能。來(lái)源：電池測(cè)試儀 http://rengken.cn/
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