基于ADE7758专用芯片的多功能电能测量表

2022-06-15 来源：知库网

　第1期　2006年2月

工矿自动化　

IndustryandMineAutomation　

No.1　

Feb.2006　

文章编号:1671-251X(2006)01-0063-02

基于ADE7758专用芯片的多功能电能测量表

叶　宁,　陈伟华,　王辉俊,　彭继慎

(辽宁工程技术大学电气工程系,辽宁阜新　123000)

　　摘要:介绍了基于ADE7758的多功能电能测量表的总体设计,具体描述了ADE7758芯片的性能和内

部工作原理,着重介绍了接口单元的硬件设计和测量仪的软件设计。关键词:电能;测量仪;接口设计;数据采集;SPI;ADE7758　　中图分类号:TM93;TP216　　　文献标识码:B0　引言

ADE7758是美国ADI公司开发的一种体积

数、最大(小)值及时间标签。电源部分采用高频开

关电源,使得仪器更加节能,更能适应不同的电源电压环境。

小、动态范围可达1000∶1的新型电能测量集成电路,它具有数字积分、数字滤波和实用电能监测、计量等功能。

ADE7758可做到全电子化,有利于提高性能、降低成本;还可以利用现有的电话线、专线、高频无线电调制解调器、光缆、低压配电线载波等技术手段完成自动抄读表、分时电价、实时电价、多功能计量、预付费等扩充应用功能,使电能计量具有高精度、高可靠性、免维护和双向通信等特点。1　多功能电能测量表总体设计

图1　电表内部结构示意图

多功能电能测量表(以下简称电表)由测量、显示、控制、接口和电源等部分组成,如图1所示。测量部分由精密小型互感器(输入0～600V、0～5A)及前置信号处理电路构成,从中获取电压、电流、频率、相位等多种实时数据。显示部分采用高品质的液晶显示模块,每屏可以显示8×4个汉字(16×16)或128×64个像素的图形。控制部分以PIC16C系列单片机为核心,配以多路A/D、实时时钟、以及容错电路等外围芯片。接口部分采用半双工RS485接口,用于向上位机实时传递测量数据、可编程参

收稿日期:2005-11-11

作者简介:叶　宁(1979-),男,辽宁阜新人,硕士研究生,主要研究方向为电力电子技术。

2　ADE7758芯片简介

ADE7758是一款功能先进的数字电能表芯片,

可与单片机、LCD模块、电源等构成一种多费率电子电能表电路。ADE7758通过串行接口与单片机通信,接收单片机控制,实现多费率计量。采用这种芯片测量三相电参数具有许多特点:高精度支持IEC60687、IEC61036、IEC61268、IEC62053-21、IEC62053-22、IEC62053-23;可以测量3相3线

制、3相4线制等3相电测量;0.1级精度,动态范围可达1000∶1;可测量有功、无功、视在电压、电流;双脉冲输出,一个为有功功率,另一个可选为无功或视在功率;数字方式校正相序,可检测过压;自带1个SPI串口;该IC内嵌了高精度的AD转换器和固定

版社出版,1997.

[2]　王福瑞.单片微机测控系统设计大全[M].北京:北京

参考文献:

[1]　何耀三.电气传动的微机控制[M].重庆:重庆大学出

航空航天大学出版社,1999.

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模式的数字处理信号处理器(DSP);单+5V供电。3　接口电路设计

3.1　数据采集端接口电路设计

ADE7758有6路模拟量输入,分成电流和电压2个通道。电流通道由3对差分电压输入:IAP,IAN;IBP,IBN;ICP,ICN。这3个电流通道最大的

设计中,串口输出信号由ADE7758经过逻辑触发器、高速光耦进入到单片机,这种设计具有良好的电

磁兼容性,并保证了数据采集、计量的实时性。

信号电压变化范围为±0.5V。该3对输入分别代

表A、B、C三相。现以IAP项为例说明(见图2),其它电流输入与其相同。

图3　与单片机通信端接口电路

4　软件设计

多功能电能测量表的软件主要进行实时测量数

据计算、内部参数计算、电能累加、最大(小)值以及

图2　数据采集端接口电路

　　电流信号来自电流互感器CT1,由R1、R7、C1

构成的RC电路用来补偿相序,而该RC电路随时会与它们并联的JP1短接,后面的R13、C10主要构成一个低通滤波器,其频率定在4.8kHz。CT1被视为电流传感器。一般CT会产生0.1～1°相角误差,不过这会在ADE7758中的相位校正寄存器中得到校正(APHCAL、BPHCAL、CPHCAL),2个方向相反并联的二极管构成保护电路。

电压由接口电路直接与线性电压源相连输入。电压信号到达芯片之前先被2个单电阻构成的衰减网络衰减。由C7、R36构成RC滤波器,2个方向相反并联的二极管构成保护电路。虽然ADE7758可以承受6V的输入电压而不导致永久性破坏,但是信号最大值仍应不超过额定波峰0.5V。3.2　与单片机通信端接口电路设计

产生时间记录、各部分的管理、异常情况的判断处

理、提供人机界面等功能,程序框图如图4所示。针对ADE7758有关的软件主要是单片机的控制软件,完成对ADE7758的配置、测量数据的处理,同时利用SPI串口传输处理后的数据,影响外部数据的查询,校准数据设置操作。

图4　程序框图

单片机与ADE7758构成的测量模块如图3所

示。　　三相电压、电流经过ADE7758测量计算后,可转换为有功功率、无功功率、视在功率、复数功率等信号输出,数据由ADE7758的串行口读出,而单片机经SPI将数据读出后,经数据总线驱动LCD。在

5　结语

ADE7758简化了电力测量模块的设计难度,顺

应了国际上电能表大电流、大动态的需求方向。基

于ADE7758设计的多功能电能测量表具有高精度、高稳定性、小体积、低成本等特性,具有市场推广价值。

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