低壓電器諧波電流精密測量電路
發布時間:2019-07-13 17:18:22來源:
在低壓電器諧波電流測fl中,電流基波變化范圍在幾十毫安到16安之間。對于大電流測量,利用電流傳感器取樣,配合合適的放大電路,能夠保證測量精度。可是對于低端幾十毫安級的小電流,信號失真嚴重,無法正常拾取。使用幾只不同等級的電流傳感器也不能解決問題,因為首先小電流傳感器易損壞,當超出ffl很多的電流通過電流傳感器時,傳感器內的磁器件會嚴重飽和,造成不可恢復的特性損壞;第二,非線性誤差增大,對于小電流,必須提高靈敏度,傳感器靈敏度越篼,線圈中電流越大,非線性誤差越采用線性、無感精密電阻作為小電流取樣傳感器,再配合多fi程放大可解決上述問題。電阻取樣的好處在于電阻為線性器件,失真度小,響應速度也快,而且只要選擇的功率足夠大,不易損壞。
1電路設計低壓電器測試標準中規定測量儀器在供電回路中的取樣電壓峰值必須小于0.15V,對應有效值為0.106v.根據歐母定律得串聯電阻比較大取值為6.6mn.為方便計算我們選取電阻作為取樣電阻。
將兩只定做的0.010、2W的線性精密無感電阻并聯,單只可通過比較大電流有效值為10A,滿足要求。
下一步要計算放大倍數。假設采用的AD芯片為雙極性輸入,12位分辨率,電壓范圍為-5V+5V.考慮到實際信號的超容量性,取5V電壓的90%為信號的滿11度,即電壓范圍為-4.52V+4.52V(對應有效值為3*2V)。對于比較小的信號,比如50mA級,取樣信號為5x.5=025mV(有效值),則Av=3.2X1000/0.25=12800.這個放大倍數太大,必須用多級放大器級聯實現(采用三級放大)。由于:R大電流為20A,與比較小電流50mA相差400倍,所以還必須64和32.因此系統就是一個由三級放大器構成、8個檔位的放大電路。
置程控制將8檔分成高4檔與低4檔兩部分處理,由PC機通過數據采集板上的I/O口發出選通信號,通過74LS138譯碼器譯碼、7407緩沖以及繼電器來控制不同的反饋電阻連接,從而改變放大倍數。控制電路如所示。在中,下面的74LSI38用來控制高4檔位,上面的74LS138用來控制低4檔位。
為獲得比較大的靈敏度及發射功率/傳輸范圍,nRF401接收器未采用“扭制”功能。當接收器打開時,空氣中的任何信號(數據或噪聲)都被天線捕捉到并被解調。如果系統中有發送器在有效工作,將在接收的nRF401端的DOUT引腳上觀察到發送器發出的信號。假如沒有發送器被激活工作,將看到速率可達40-50kBit/s的隨機信號。所以為了抑制噪聲,識別有效數據,各通信設備以一個引導碼開始發送。單片機接收系統以一定的間隔時間輪詢,并確認收到的數據是引導碼序列還是噪聲。假如檢測到引導碼,就可以中斷系統的其它部分以繼續接收有效數據。
無線抄表器和多臺電度表構成星狀點對多無線通信系統。無線抄表器和每臺電度表都可進行雙向數據傳輸。
為了避免同頻干擾的問題,系統采用分時TDMA(TimeDivisionMultipleAccess)技術,把無線抄表器與任意一臺電度表之間的通信采用時分的方式分開,通過地址域匹配掃描的方式,無線抄表器與各臺電度表可進行單獨通信。這樣系統中點對多通信方式就成為點對點的通信方式,整個點對多系統的通信就成為若干個點對點通信的組合。
抄表的時候,由無線抄表器發出抄表命令幀,在通信網絡覆蓋范圍內的電度表接收到命令幀后進行判斷。如果地址域與電度表的表號不一致,則將此命令幀丟棄;如果地址域匹配,則繼續進行檢驗碼檢,如果錯誤則丟棄,正確則根據命令幀中的控制碼做出相應的操作,返回要求的數據或進行相應的設H.為了節能,nRF401平時大多數情況下應處于關閉狀態,由于無線部分硬件上是不具備自動喚醒功能的,為了能達到節電,必須通過軟件方式采用合理的通信協議以保證節能同時不丟失數據。本設計中采用以下方式實現無線模塊的節能。
①首先每次發送數據均由有一個引導碼序列,OxAA,…,OxAA,0x55,持續一個給定的周期(如1S),其中0x55標識引導碼的結束和數據幀的始,這個引導碼是節能的基礎。②接收端平時開啟幾個寵秒用于接收,如果沒有收到規定的引導碼,然后關閉約1秒重新開啟接收,如果接收到引導碼即進人數據幀接收處理狀態。增加引導碼的周期可以減少無線模塊的工作時間,從而減少平均工作電流;綸要注意的是增加前置碼的長度雖然可以降低功耗,但是會降低系統的響應速度,所以綸要根據系統的要求進行確定。
本系統已進行試用,傳送數據可靠。該系統的工作原理應用范圍極廣。