基于ATMEGA32单片机的三相网络电力仪表的研制

0引言

电能表是用来测量电路中电流在某一段时间内所消耗电能的仪表，俗称电度表。我国是电能表生产大国，年生产能力达2亿台。目前，我国电能表的市场份额基本上是感应式与电子式六四分成，但电子式电能表呈现进一步发展的趋势。由于电子式电能表具有数字通信接口，促使电能计量及用电管理自动化系统得到了大量使用(负荷控制系统、远程抄表系统)，各类抄表系统的可靠性、实用性有了较大提高。随着电能计量芯片发展和完善，使得采用电能计量芯片和MCU设计的多功能电子式电能表不仅能实现电能表的各种功能，而且具有精度高，功能扩展方便，软件易实现等优点。可以说多功能电子式电能表是电能表现在和将来发展方向。本课题正是基于ATMEGA32单片机和ATT7022计量芯片相结合而研制的三相网络电力仪表。

1设计原理及设计要求

1．1设计原理

本仪表能测量所有常用的电力参数电压、电流、有功功率、无功功率、视在功率、频率、功率因数和电能等参数。三相网络电力仪表的构成如图1所示，仪表工作时，电压、电流信号经取样电路分别取样后，经电能处理专用集成电路做系列运算后，得到电压、电流、有功功率、无功功率、功率因数、有功电能、无功电能和频率等实时数据，再经CPU处理后由LCD显示。同时CPU还实现通信和控制功能。

1．2设计要求

1．2．1测量参数精度技术指标

测量参数电流、电压误差要求为0.2%，分析计量芯片ATT7022B可知：其内部集成了七路16位A/D转换器，电流通道有效值在2mv-1mv的范围内线性误差小于0.5%，电压通道有效值在10mv—1v的范围内线性误差小于0.5%。电压取值在0.2V—0.6V(放大后的电压值，我们电压取样信号为0.1V，电压通道的放大倍数选4倍)，电流取值在2mV--1V，电能线性误差小于0.1%。因此，本仪表采样电路选用互感器（产品精度为0.1%），所用其他元件也是精密元件来满足设计要求。

从测量原理来看，测量参数精度取决于ATT7022B这一计量芯片，

1．2．2主要功能特点

(1) 规格型号与脉冲常数对照表

(2)电网系统频率：45~60Hz

(3)测量周期：1/2秒

(4)电源输入范围：AC85~265V/DC100~280V

(5)功耗：≤3VA

(6)开关量输入参数:无源干接点，接通电阻500Ω，关断电阻>500kΩ(监视电压+12V)

(7)遥控量输出参数:继电器输出（常开），负载电压 AC250V/DC30V，负载电流5A

(8)气候条件:正常工作温度：-20℃~+70℃;存贮和运输温度：-40℃~+80℃;存贮和工作湿度：≤85％