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1、自动化与仪器仪表ZIDONGHUAYUYIQIYIBIAO2002年第5期(总第103期) 文章编号:1001-9227(2002)05-0038-03基于电能计量芯片CS5460的电子式电能表黄 玲 高中文(哈尔滨理工大学计算机与控制学院 黑龙江哈尔滨,150080) 摘 要:针对传统指针式电能表测量数据少、不易于实现电能的现代化管理的现状,本文采用CRYSTAL公司的新型电能计量芯片CS5460,设计了一个全电子式电能表,测试结果表明,本电能表不仅解决了上述问题,而且准确度也很高。关键词:电
2、能表 电能管理 芯片ABSTRACT:Anelectronicsingle-phasewatt-hourmeterisproposedbasedonthechipofCS5460.Testresultsindicatethatitisahigh-accuratewatt-hourmeterwhichcannotonlymeasuretruerootmeansquareofvoltage、currentandenergy,butalsoachievemodernenergymanagementeasily
3、.KEYWORDS:Watt-hourmeterEnergymanagementChip中图分类号:TM933.4文献标识码:A0 引 言电能集成电路芯片,极易与微处理器连接。作为测量电能的专用仪表电能表,自诞生至今已有100多年的历史。随着电力系统及其相关产业1 电子式电能表的基本工作原理的发展以及电能管理系统的不断完善,电能表的结为了使操作简单,该电能表采用键盘输入,同时构和性能也经历了不断更新、优化的发展过程:由最加入液晶显示器,构成人机操作的小系统。为了更初的感应电能表,发展到后来的感应系脉冲电
4、能表,易于组建分布式电能管理系统,该电能表加入了标[1]直至现在的纯电子式电能表。感应系电能表是利准的RS-485和RS-232串行接口。电能表的硬件[4]用处于交变磁场的金属圆盘中的感应电流与有关磁是由摩托罗拉公司生产的68HC908GP32CPU、液场形成力的原理制成的。感应系脉冲电能表仍采用晶、键盘,CRYSTAL公司的电能计量芯片CS5460及感应系电能表的测量机构作为工作元件,由光电传接口电路组成,其组成如图1所示。该电能表的工感器完成电能脉冲转换,然后经电子电路对脉冲进作原理是:采样电路把所
5、输入的大电压电流信号转行处理,从而实现对电能的测量。纯电子式电能表变成CS5460可接受的小电压信号,CS5460根据采的原理是采用电子电路来实现电能计量,所以电子样电路输入的电压电流算出电能,然后把电压、电流式电能表的共同特点是采用乘法器,根据所依托的及功率由三线双向串行接口传送给CPU,CPU根据乘法器为模拟的还是数字的分为模拟乘法器型电子键盘送入的指令显示测量结果或者通过485、232串电能表和数字乘法器型电子电能表。行接口把测量结果传给电能管理系统。可以看出,随着电能管理的现代化,需要访问电能表
6、很多电能表的准确与否取决于采样电路的设计及电能计[2]信息,同时决策还要与电能表进行双向通讯,由于量芯片的性能。数字乘法器型电能表是以微处理器为核心,所以功1.1 采样电路能容易扩展,易和配电自动化系统集成,因此本文设1.1.1 电压采样电路[3]计了一种基于电能计量芯片CS5460的电子式电电压采样电路由档位选择器,精密电阻网络及能表,CS5460是一种带有串行接口的单相双向功率38去抖电容组成。电压分为380V、220V、100V和50V1.2 电能计量芯片CS5460四档,档位的选择由电能表自动进
7、行,为了保证精电能计量芯片采用美国CirrusLogic公司新近度,全都采用高稳定度的精密电阻,其温度系数为5[1]推出了单相双向功率/电能芯片CSS5460,基于该-6-5×10/℃,比差及角差可达2×10,其组成如图2芯片的电表配置灵活、应用方便,是新型电能表开发所示:的一种非常可行的方案。该芯片主要特点:Ó适于和分流传感器接口Ó带有相位补偿Ó集成系统校准Ó内部集成参考电压源Ó简单的三线串行接口Ó看门狗技术Ó掉电监视该芯片采用CMOS制造工艺,功耗低,集成度高,组成电能表所需的外围器件少,在300∶
8、1的动态1.1.2 电流采样电路范围内测量电能数据的线性度为0.1%以内。同电流采样电路由档位选择器、电流互感器、移项时,片内集成有电能、电压真有效值、电流真有效值电容、精密电阻网络及去抖电容组成。为降低激磁的计算和电能脉冲转换功能。由该芯片设计出的电误差采用安匝数高的电流互感器,由精密电阻组成能表符合IEC521/1036工业设计标准。的电流电压变换电路使电流互感器工作于近似短路传统的电能表只能测电能,即使是电子式电能状态,经过I/V变换
