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基于SA9903B的单相电能表的设计

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作者:时间:2007-11-29来源:收藏

  1 引言

  随着电力事业及科学技术的高速发展,机械式逐渐被电子式取代。与传统机械式相比,电子电能表精度高、制造成本低,并且计量参数全,易于管理和电力运行过程的远程监控。

  本文给出了基于SAMES公司的电能计量器件,并以宏晶公司的STC12C5410单片机为控制器设计开发的一款新型电能表。该器件具有SPI接口,单片机可通过SPI接口读取内部的电参数。STC12C5410是新一代增强型、低功耗51单片机,具有2 KB非易失性E2PROM和SPI接口,易于与计量器件接口,存储电能累计量。

  2 的简介

  SA9903B的主要特性:实时测量有功/无功能量;实时测量电压有效值和频率;集成内置参考电压源;具有SPI(串行外围接口)总线接口;功耗低于60 mW,具有静电保护功能;工作温度范围宽:符合IEC6103一级交流电能表要求。

  SA9903B的内部结构如图1所示。它由2路模数转换器、4个24位寄存器、内部参考电压基准和SPI串行通信接口控制器等组成。其中,寄存器用于存储有功电能、无功电能、电压有效值及频率。GND为模拟地。VDD为正极,当采用分流电阻检测电流时,接+2.5 V;当采用电流互感器时,接+5 V。VSS为负极,当使用分流电阻检测电流时,接-2.5 V;当使用电流互感器时,接地。IVP为模拟电压输入端,当测量的电压为额定电压时,要保证流入到内部模数转换器电流的有效值为14μA,峰值不超过+25μA。VREF为参考电源的外接电阻端,通常需要接对地24 kΩ电阻。FMO为电压过零脉冲输出端,在输入电压的上升沿产生占空比50%的脉冲。CS为片选信号输入端,高电平有效。DI、DO为串行数据的输入、输出端。SCK为串行时钟信号输入端。OSC1、OSC2为外部晶体振荡器的输入、输出端。

  

  3 工作原理和SPI接口通信

  3.1 SA9903B的工作原理

  SA9903B为混合模拟/数字信号的CMOS集成电路,内部含有两个16位二阶的∑-△模/数转换器,分别对电压和电流模拟信号进行数字化处理,将瞬时电压与瞬时电流直接相乘得到瞬时功率。瞬时功率经低通滤波处理可获得瞬时有功功率,而瞬时无功功率是通过对电流信号移相90

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