電氣測量13章課件

1、第十三章 智能儀器第一節(jié) 概述第二節(jié) 智能儀器結(jié)構(gòu)第三節(jié) 智能式電子電能表Electrical Measure本章要點 智能儀器和虛擬儀器都是電子技術(shù)和計算機技術(shù)在儀器上的應(yīng)用，智能儀器主要利用在儀表中引進的單片機或嵌入式系統(tǒng)，使它在測量的同時，能對輸入信號進行記憶、分析、判斷，藉以提高儀表的性能、簡化儀表電路、達到增加功能提高精度的效果。 本章主要介紹智能儀器的一般結(jié)構(gòu)，并以智能式電子電能表為例，介紹智能儀器的具體組成。第一節(jié)概述 智能儀器的特征1在儀器內(nèi)部嵌入微處理器或單片機，通過軟件實現(xiàn)自動調(diào)零、自動改變量程、自動修正誤差、自動校準(zhǔn)以及通過多次測量，求得并顯示平均值等功能，達到提高儀表的

2、準(zhǔn)確度和儀表功能的效果。2. 利用單片機的輸入、輸出系統(tǒng)代替?zhèn)鹘y(tǒng)儀器中的復(fù)雜元件，例如可以用菜單代替多層波段開關(guān)，可以使顯示器的顯示內(nèi)容多樣化，可以不改變硬件的連接，只需通過軟件就可以改變儀表的測量功能，做到一表多用。 3可以通過軟件運算，求得間接測量結(jié)果，然后直接顯示，能夠?qū)㈤g接測量轉(zhuǎn)化為直讀。 4可以通過接口、總線，進行儀器間數(shù)據(jù)的遠程通信。 返回本章首頁第二節(jié) 智能儀器的結(jié)構(gòu)返回本章首頁 智能儀器的結(jié)構(gòu)一般包括以下部分一 主機電路 主機是智能儀器的核心，由微處理器或單片機構(gòu)成，自行設(shè)計的專用型智能儀器,多選用AT89C51或AT89C52做主機。二 輸入輸出通道 輸入通道一般包括前置放大

3、、采樣保持電路（S/H）和轉(zhuǎn)換電路（A/D）等，輸出包括模擬量或開關(guān)量的輸出通道,以及用于控制模擬指示儀表的D/A轉(zhuǎn)換器。三 人機接口 主要是顯示器和鍵盤。四、通信接口 一般智能儀器采用RS232、RS485通信接口與上位機通信， 第三節(jié)智能式電子電能表 一、智能式電子三相電能表 智能式電子三相電能表是在普通電子三相電能表上加裝單片機，使之能顯示用戶累計總耗用電能、正反向用電量、最大耗電量等其他內(nèi)容，并能將計量內(nèi)容通過接口實現(xiàn)遠程通信。返回本章首頁二 、智能式電子單相復(fù)費率電能表 利用微處理器設(shè)置不同時段的起止時間，然后按不同時段測量用電量，存入不同的內(nèi)存單元，供顯示、計費或抄錄。下圖是DDS

4、F111型復(fù)費率電能表的結(jié)構(gòu)示意圖。返回本章首頁 1、復(fù)費率電能表的時鐘電路 復(fù)費率電能表利用實時時鐘芯片RTC4553A提供實時時間，包括年、月、日、時、分、秒，作為分時計費的時間標(biāo)準(zhǔn)。下圖為RTC4553內(nèi)部結(jié)構(gòu)示意圖。 返回本章首頁 2、復(fù)費率電能表的電能計量電路電流信號接VIN、VIP端ADE7755作為計量芯片電壓信號接V2N、V2P端消耗功率轉(zhuǎn)換的低頻脈沖校驗用高頻脈沖返回本章首頁 3、復(fù)費率電能表的控制電路 控制電路由單片機MC68HC05L16及相關(guān)外圍電路包括液晶顯示器、通信接口和檢測電路等組成。返回本章首頁復(fù)費率電能表控制電路的外圍部件 （1）液晶顯示器 顯示器有33個顯示

5、電極和4個背電極，連接到單片機MC68HC05L16的FP、BP有關(guān)引腳，并通過紅外開關(guān)控制翻頁，依次顯示42種不同的數(shù)據(jù)。 （ 2）通信接口 遠程計算機通過485通信接口向電能表要設(shè)置運行參數(shù)，或從電能表取出數(shù)據(jù)。返回本章首頁 三、集中抄表與電子式IC卡預(yù)付費電能表 1、集中抄表與電能表數(shù)據(jù)的遠程傳送 1)紅外傳輸方式：用戶電能表通過紅外輸出信號接口，向抄表者傳送表內(nèi)數(shù)據(jù)。 2)利用RS485串口的傳輸方式：用戶電能表通過RS485串口將表內(nèi)數(shù)據(jù)送送抄表中心。 3)利用電力線或有線電視網(wǎng)進行傳輸?shù)姆绞剑河脩敉ㄟ^電子式載波電能表，將計量數(shù)據(jù)通過專用載波芯片饋入電力線或有線電視網(wǎng)絡(luò)，抄表設(shè)備通過

6、調(diào)制與解調(diào)讀取用戶的用電數(shù)據(jù)。 4)無線信號抄表方式：用于偏遠的工廠大用戶或裝在高空的表計，利用移動通信網(wǎng)絡(luò)的短信服務(wù)（SMS），定時向系統(tǒng)發(fā)出用電數(shù)據(jù)的短信供系統(tǒng)接收。 5)通過IC卡傳輸方式：電費存入IC卡，然后由用戶自己把IC卡插入電表，作為耗電依據(jù)。返回本章首頁 2、IC卡預(yù)付費電能表 IC卡預(yù)付費電能表結(jié)構(gòu)包括計量和控制兩個部分，計量部分采用專用計量芯片（如BL0932），控制部分采用單片機，實現(xiàn)讀卡、預(yù)付電費用完告警、電費用完斷電以及防竊電控制等操作。結(jié)構(gòu)如下圖所示。 返回本章首頁 3、 IC卡預(yù)付費電能表的計量單元 若以BL0932為計量芯片，通過電流、電壓取樣電阻獲取耗電信息，經(jīng)乘法器取得有功功率值，通過功率-頻率轉(zhuǎn)換器轉(zhuǎn)換為高頻脈沖，用于激勵紅外LED發(fā)出紅外信號供校驗使用。同時用分頻法產(chǎn)生相應(yīng)的低頻脈沖，經(jīng)MOT引腳輸出，用于帶動步進電機及字輪顯示消耗的電能值?；蛩蛦纹瑱C計算出用戶所消耗的電能返回本章首頁 4、 IC卡預(yù)付費電能表的控制單元 控制單元包括IC卡讀卡插座、數(shù)據(jù)存儲器、顯示器以及超負荷與電費用完的警告及切斷電路的開關(guān)。返回本章首頁控制單元的功能 （1）卡座作為IC卡與單片機通信的接口。 （2）存儲器用于存儲交費數(shù)據(jù)。當(dāng)IC卡插入卡座后，通過單片機與IC卡通信，將交費數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)存在存儲器。 （3）電能表所用的LCD顯示器，一