单相液晶双向电能表设计

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单相液晶双向电能表设计

单相液晶双向电能表的设计选题的目的和意义各种家用太阳能供电系统，家用风力供电系统等家用洁净能源在许多国家已经出现，这些分布式的小规模供电系统不仅可以解决居民的能源问题而且可以把富余的电能反馈到电网，以实现以电偿电，从而减轻供电系统的负担，减少不可再生资源的消耗。许多国家规定用户自己的发电系统产生并入电网的电能可以等价换取等量电网的电能。虽然在我们国家还没有开始实施，但这是一种发展方向。为了满足这种应用需要，必须设计一种可以计量用户消耗电能（即正向电能）又可以计量用户反馈到电网的电能（即反向电能）的电能表，即双向电能表。设计功能要求设计功能要求该交流电能表能实现对单相交流电能的测量；电表参数：额定电压220V,额定电流10A,最大电流20A，最大计度容量：99999.99KWh；能测量并显示当前的电压和电流的有效值；停电不丢失电能数据；能双向测量电能，并能同时显示消耗的电能和反馈的电能；正向、负向电量脉冲输出；显示当前日期和时间，能调节时间具备485通讯功能，便于远程传输电能表数据；电压信号电压互感器电阻分压电流信号电流互感器电阻分压电能计量芯片CS5460ADS1302MSP430F2274KEYLCD12864485通讯EEPROMLED脉冲指示系统硬件框图系统硬件框图电能测量芯片CS5460A两个24位模-数转换器（ADC）根据电网上电流与电压相位夹角变化，实时判断一个系统功率方向并具有功率方向输出指示；具有AC或DC系统校准功能；能够测量瞬时电压、瞬时电流、瞬时功率、电能、电压有效值和电流有效值具有简单的三线数字串行接口,可以方便地进行读写；电能数据线性度：在1000：1 动态范围内线性度为 0.1%；内带电源监视器,功率消耗12mW；电压信号调理考虑裕量测量250V交流电压，电压互感器分压比为44，再经过分压比为38的电阻分压得到149.52mv电压信号CS5460A加在VIN+、VIN-测量最大交流电压176mv。电流信号调理考虑裕量测量20A交流电压，电流互感器变比为2000，在二次侧并接200电阻，对应的交流电压为2V，再经过分压比为14的电阻分压得到142.86mv电压信号CS5460A加在IIN+、IIN-测量最大交流电压176mv。其它外围电路包括电源模块，MCU模块，DS1302模块，EEPROM模块，LCD显示模块，485通讯模块，键盘及LED指示模块。这些电路都是电能测量的辅助电路。读EEPROM电能数据LCD显示初始界面读电能表各项数据并进行处理读RTC时间LCD显示时间及各项电能数据将电能数据存储到EEPROM扫描按键设置时间中断标志是否清0电能数据N0清0电能数据YMCU、硬件初始化采样时间标志置位RS485远程传输电能数据 1键盘扫描设置时间年月日时间电压有效值电流有效值正向电能负向电能双18V交流变压器485通讯信号输出直流稳压电源电压互感器电流互感器电阻分压电路CS5460A芯片EEPROM485芯片MCUDS1302芯片JTAG下载电路键盘正向，负向电能指示灯信号输出LCD12864接口误差测试由于没有标准电能表，所以对电能表LED脉冲进行精确度估算，由于设置的LED脉冲速率4800imp/KWh=0.0020833KWh,电能表上电加负载，测初始电能和闪烁11次后的电能差并计算电能误差。正向电能测试：测试电压(V)U（V）I（A）电压误差初始电能（KWh）闪烁11次之后电能（KWh）消耗电能（KWh）电能误差210V209.90.7310.0476%1.48364514857340.0020890.274%215V214.90.7210.0465%1.48972014917960.0020760.350%220V219.80.7010.0909%1.4997391.5018150.0020760.350%225V224.80.6900.0889%1.5165101.5185970.0020870.178%230V229.80.6710.0870%1.5281961.5302950.0020890.274%2.负向电能测试测试电压(V)U（V）I（A）电压误差初始电能（KWh）闪烁11次之后电能（KWh）消耗电能（KWh）电能误差210V209.80.7300.0952%0.0228250.0249150.0020900.322%215V214.90.7000.0465%0.0347360.0368310.0020950.350%220V219.80.7010.0909%0.0405960.0426620.0020910.370%225V224.80.6810.0889%0.0567230.0546320.0020910.370%230V229.90.6510.0435%0.0621590.0642530.0020940.514%时间调整RS485远程通讯

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