三相多功能电表设计

三相多功能电表怎么看读数~

现在的三相多功能电表都有液晶显示屏，上面都有文字显示，计量电量是属于哪一类的电量一目了然，一般显示日期和时间之后显示那个数据，就是你当前的电表电量，如果有功率因数考核,慢慢等着有功电量的数据显示完。
三相多功能电表一般上面会有按钮，通过电表上面的按钮，可以在液晶屏上面查询到电表每月的用电数据，旁边的红外灯，可以通过手持红外抄表机就可以读取电表上面的各项数据，包括每月，每小时，每分钟的数据。

扩展资料：
三相多功能电表可直接从电流、电压互感器接入信号；可任意设定PT/CT变比；仪表显示可滚动设置；I/O开关量，继电器报警输出，4~20mA模拟量等功能模块化设计。
多块仪表可设置不同地址；可通讯接入SCADA、PLC系统中；可与业界多种软件通讯（Intouch, Fix, Citec，组态网等）；LED或蓝屏背光LCD显示，可视度高。
参考资料来源：百度百科——三相电子式多功能电能表

使用环境：工厂、车间等
主要功能：有功、分时电量计量功能；电压、电流、功率、功率因素等数据测量功能；防窃电功能及485通讯功能。
产品特点：①采用高精度、高灵敏、高稳定、宽量程、低功耗的专用计量芯片，计量双向有功和四象限无功电能。
②主要元器件采用高质量的、专为电子式电能表设计的专用元器件。
③显示采用品牌的带背光大屏幕LCD显示器。
④采用高精度、高稳定、低功耗的实时时钟及寿命长一次性锂电池。
⑤同时配备红外和RS485通信接口。
⑥RS485通信接口采用独立电源供电，并具有防静电和浪涌保护电路。
⑦采用高稳定、低功耗、具有实时温度补偿的超高精度实时时钟。
⑧具有多费率电能和最大需量计量功能。
⑨具有最大至12个月的历史数据记录、电能质量记录和最大至10次的多种事件记录。
⑩具有分相计量功能。
⑪具有大容量负荷记录功能。
⑫具有电压、电流、功率、功率因数等测量功能
⑬外壳结构牢固，阻燃、抗老化、密封性能好。
主要功能
电能计量功能
① 计量参数：可计量正、反向有功电能，反向有功电量计入正向有功电量。
② 数据存储：能存储当月、上1月、上2月、上3月···上12个历史月电量数据。
③ 显示功能：采用液晶显示电量，可显示总电量及A、B、C分相电量等。
防窃电功能
① 开盖记录功能，防止非法更改电路。
② 反向电量计入正向电量，用户如将电流线接反，电表照样正向走字，不具有窃电作用。
③ 逆相序报警，如果用户非法接线，电表会报警，除非把线接正确，否则一直报警。
④ 断相IED报警提示。
抄表方式
① 通过电表上的按键，可在液晶屏上查询到电表每月的总电量、电压、电流、功率、功率因数等数据。
② 通过手持红外抄表机，可读取电表的各项电量数据。
③ 2RS485通讯口抄表，配合抄表系统，可抄读电表的各项电量数据。并支持DL/T645-1997多功能电能表通讯规约。

E甲2302

全国大学生电子设计竞赛
（2010 年）

三相多功能电表（E题）

设计说明书

2010年9月

目 录
摘 要 I
一. 方案比较与论证 1
1.1 总方案的选择 1
1.2核心功能模块选择与比较 1
1.2.1电能参数计量模块…………………………………1
1.2.2电压、电流检测模块……………………………………2
二. 理论分析与计算 2
2.1信号检测模块 2
2.2芯片计量原理 3
三 .电路图及相关设计文件 4
3. 1 直流电源 4
3.2 检测模块 4
3.3计量芯片ATT7022………………………………………………5
3.4 显示模块………………………………………………………...6
3.5通信模块…………………………………………………………6
3.6 软件设计流程图………………………………………………..7
四. 测试方法与仪器 8
五. 测试结果与分析…………………………………………………….8
总 结
参考文献

摘 要
本方案主要由检测电路、专用电能计量芯片ATT7022、89C52单片机、128×64液晶显示、按键、RS485通信、红外通信以及电源部分组成。电路中的电流（电压）信号经过电流（电压）互感器，强电信号转换为安全的弱电信号，通过ATT7022把计量数据传给单片机，由单片机控制128×64液晶显示,另设按键可选择显示测量数据,并扩展RS485和红外线通信功能。因为ATT7022具有极高的精度，能够达到1级测量精度要求，由于互感器铁芯趋于饱和，当电力线路出现过电压或过电流时，其输出不会成正比的增加，能保护测量仪表设备。

关键词: 单片机 ATT7022计量芯片 三相电参数测试 RS485通信

红外通信
Abstract
This scheme mainly consists of Detection circuit, Special energy metering ATT7022 chips，89C52，128 * 64 LCD display，key，RS485 communication，Infrared communication and power..The current in the circuit by current signal (voltage transformer, high voltage (voltage) signals are converted to electricity signal, the safety ATT7022 through the measurement data to SCM by single-chip microcomputer control, 128 * 64 LCD display, and buttons can choose to display measured data, and expand RS485 and infrared communication function. Because of the high precision, ATT7022 can reach 1 level measurement accuracy requirement, and because of transformer core tend to saturation, when power line voltage or current appeared, the output will increase, the proportional to the measuring equipment to protect.

Keyword: 89C52 ATT7022 measurement chip Three-phase electrical-

-parameter test RS485 Serial Communication Infrared communication
一 方案比较与论证
1.1总方案的选择
实现思路
本次设计的任务是制作一个能同时对三相工频交流电的三相电压、三相电流、三相有功功率、三相无功功率、总有功功率、总无功功率、功率因数、电网频率、有功电能和无功电能进行测量的数字式多用表。

1.2 核心功能模块选择与比较
1.2.1 电能参数计量模块
方案一：本方案用ADE7755计量电能，因为要用三片ADE7755芯片分别对每一相的有功电能进行单独计量，再叠加到三相总有功电能，致使电能计量电路在电路板上占用空间大、线路密集，造成电表抗干扰能力差；成本较高，致使产品的性价比低；ADE7755在500:1的动态范围内误差小于0.1%，电能计量芯片的参数不可调使得电表计量精度降低．
方案二: 本方案用芯片ATT7022计量电能，ATT7022能准确地测量电网的电压、电流、频率、功率、电能等参数；ATT7022精度高，在输入动态工作范围（1000:1）内，非线性测量误差能达到小于0.1%的精度；ATT7022可设置寄存器使之适用于三相三线和三相四线的工作环境；同时能提供电压和电流相序检测；还能提供电压和电流的有效值参数，有效值精度要优于0.5%。很好的满足了设计中对测量功能、技术参数以及准确度的要求。所以选择方案二。
1.2.2电压、电流检测模块
信号采集板给信号处理板提供要采集的电流电压，并隔离掉干扰信号，避免其进入主控电路板。在信号的检测部分，有利用互感器和霍尔传感器检测两种方法。
方案一 利用霍尔传感器采集三相电参数。霍尔传感器性能优越，但成本较高。
方案二 利用电流电压互感器采集三相电参数。电流和电压互感器是一种特殊的变压器，把大电流（高电压）变成小电流（低电压），实现了弱电控制强电，保证了电力系统的安全。由于互感器铁芯趋于饱和，当电力线路出现过电压或过电流时，其输出不会成正比的增加，能保护测量仪表设备。这一作用满足了设计要求的技术参数，能承受一定时间的过流过压。互感器在本测试仪中在性能上基本能满足设计要求，而且成本合理，因此本次设计采用互感器方式。
二. 理论分析与计算
2.1信号检测模块
电路中的强电信号经过互感器之后将转换为弱电信号，根据我们选择的互感器型号，380V的交流电压转换为0.5 V的交流电压,而5A的交流电流转换为2mA。
信号采集模块采集的必须是电压，因此我们在电流互感器的输出端并联一个电阻，这样电流信号就可以转换为采集模块需要的电压信号。
2.2芯片计量原理
电流有效值：
i (t)-----电流瞬时值
电压有效值： u (t)----电压瞬时值
功率因数：
三相三线合相功率：
三相四线合相功率：

单相无功功率：无功功率计量方法与有功类似，只是电压信号采用移相90之后的。

单相有功功率： 各相的有功功率是通过对去直流分量后的电流电压信号进行乘法加法数字滤波等一系列数字信号处理后得到的。

有功能量：有功能量通过瞬时有功功率对时间的积分得到。

三 电路图及相关文件
3.1 直流电源
直流电源是电网电压经过变压整流滤波稳压等变换后得到的。本测试仪利用A相得到220V电压，然后通过变压器转换为9V的交流电压，再经过整流桥和稳压芯片7805转换为直流电压，最后经过滤波，就可以得到+5V的直流电压。这个直流电源对单片机、ATT7022芯片、128×64液晶和485芯片供电。直流电源电路图如3-1所示。

3-1 直流电源电路设计图
3.2 检测模块
信号采集模块检测的信号必须是电压信号，因此在电流互感器的输出端并联一个电阻把电流信号转换为检测模块所需要的电压信号。图中引脚V1P、V1N、V2P、V2N的信号均送入ATT7022进行处理，REFOUT为ATT7022的直流偏置电压，正常工作时为2.4V左右，其中10K电阻为偏置电阻。信号检测模块电路图如3-2所示。

3-2 信号检测模块电路图
3.3计量芯片ATT7022
ATT7022是一颗高精度三相电能专用计量芯片，适用于三相三线和三线四相应用。能够测量各相的有功无功功率、视在功率、有功无功能量，还能测量各相电流电压有效值功率因数相角频率等参数，充分满足三相多功能电表的要求。仪表有功及无功功率校验电路图如3-3（a）,ATT7022引脚连接图如3-3(b)所示。

3-3（a） 仪表有功及无功功率校验电路

3-3(b) ATT7022引脚连接图
3.4 显示模块
显示模块采用128×64的点阵液晶显示测量参数，通过翻屏可显示所有测量数据。

3.5 通信模块
通信模块采用RS485接口通信和红外通信，通信模块主要用于数据传输。RS485通信模块经过RS485接口把测量的各个参数的值传输到上位机；红外通信模块将测试仪测量到的各个参数的值发送出去，连在上位机上的接收模块接收数据，实现远程显示。

3.6 软件设计流程图

四 测试方法与仪器

五 测试结果分析

总 结
本次设计中，为了更好的完成设计要求，我们了设想了多种方案，从测试功能、测量精度等多方面考虑，我们选出了最佳方案，在此方案中，我们采用ATT7022作为核心计量芯片，89C51作控制芯片，将采集的信号输出显示，并设有按键翻屏显示数据，另扩展RS485和红外线通信。

参考文献

[1]康华光，陈大钦. 电子技术基础 模拟部分（第四版)[M].北京：高等教育出版社，2005
[2]清华大学电子学教研组编,童诗白主编.模拟电子技术基础(第二版)[M].北京：高等教育出版社,1988.
[3]黄志伟. 全国大学生电子设计竞赛训练教程[M].北京：电子工业出版社，2005.
[4]谭浩强. C程序设计[M].北京：清华大学出版社，2005.
[5]马忠梅. 单片机的C语言应用程序设计[M].北京：北京航空航天大学出版社，2001.
[6孙肖子. 实用电子电路手册（模拟分册）[M].北京：高等教育出版社，1992.
[7]阎石. 数字电子技术基础[M].北京：高等教育出版社，2005.
[8]ATT7022a用户手册 2005年3月28日

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设计参考：
（1）、要求采用微控制器设计，可考虑采用大家学过的INTEL8086芯片，或者其他芯片，例：如采用INTEL8086，需要设计相应的最小系统电路，并讲述其中各部分的功能，若采用其他控制芯片也必须提供类似的最小系统电路和相关电路说明。
（2）、完成各部分电路设计
包括三相电流测量电路设计、三相电压测量电路设计、三相电流过流保护测量电路设计和三相电压过压电流设计等。
对于三相电流、电压测量设计电路提供不少于两种的设计方案，并根据需要选择其中的一种，并给出选择该方案的理由。
当然，为了显示相应的测量数据和进行显示数据的切换，还需要设计相应的显示电路和按键电路等。
以上电路的设计可参考《模拟电子技术》、《电气测量技术》和《微机原理》等。
（3）三相多功能电表可考虑采用专用测量芯片实现，采用此方案最高成绩为89分以下，相应最高评定等级为良好。
根据所用芯片，可对第（2）部分的电路设计进行调整。
如果采用专用测量芯片，需要对芯片进行较详细的介绍。
完成主控芯片与专用电路间接口电路设计，并搞清楚主控芯片与专用芯片间的数据交换格式。
若完成要求的扩展功能，并在阐述清晰的前提下，如果回答问题思路清晰，可提升最高分为100分
（4）、三相多功能电表可考虑不采用测量芯片实现，具体电路设计请参考（2）中各部分电路设计。
各种测量参数的测量，主要通过软件设计实现。具体实现是通过实时采样电流、电压数据，并通过对采用数据处理计算得到各个需要的参数。
要求绘出该部分的数据处理详细流程图，并对各环节功能进行简要说明。
写出通过三相电流、电压数据处理得到相应参数的原理。
采用此方案，最高成绩为100分，相应等级为优秀。
具体可参考电气参数的数字化测量相关资料和自动控制原理中的离散系统部分。
若采用本方案对扩展功能没有要求。
（5）、在完成上述任务的基础上，根据所选器件的相关参数，初步估计系统的精度是否能满足设计要求，并给出理由。
（6）、作业的提交方式，采用单独提交方式，要求指定时间，单独提交，根据作业情况和回答问题好坏给出综合评定结果。
（7）在作业中必须注明单独完成或者是参考同学方案，并给出具休参考资料名称，便于成绩的综合评定。
对于参考完成的作业，其评定部分比独立完成的成绩评定成绩至少相差1个档次。

这么复杂啊？庆姐，我不会啊。。

一楼sb

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芒康县19765378966： 三相多功能电表设计一、任务设计并制作一个能同时对三相工频交流电(频率波动范围为45 - 65Hz)的三相电压、三相电流、三相有功功率、三相无功功率、... - ？
匡享止血：[答案] 设计参考:(1)、要求采用微控制器设计,可考虑采用大家学过的INTEL8086芯片,或者其他芯片,例:如采用INTEL8086,需要设计相应的最小系统电路,并讲述其中各部分的功能,若采用其他控制芯片也必须提供类似的最小系统电...

芒康县19765378966： 三相电子式多功能电能表怎么计算电量: - ？
匡享止血： 三相四线多功能电表可以设置平、尖、谷、峰四种费率.你那边要是有区分电价要按区分算,没有就直接算.读法还是本月减上月. 付费的电量只有有功电量,但是无功电量是用来考核功率因数的,称为力调电费,如果是专用变压器,另外付费的还有基本电费.如果你是专变用户,又是大工业或非普工业电价,那么你的付费电费为:有功电量电费+力调电费+基本电费.如果是商业用电、办公用电或居民生活用电,那你的电费就只有有功电量电费.

芒康县19765378966： 如何配置三相电表 - ？
匡享止血： 您好:1电表分直接连接(用于100A电流左右或以下)和加装电流互感器两种.2您150KW(250A)得选300/5的电流互感器和3*1.5(6)A的带电流互感器接线专用电表配合使用.3您三相五线制,地线是要接电表金属外壳的.电表2,5,8端子分别接A,B,C相电源,电表1,4,7端子分别接三个电流互感器的S1端子,电表3,6,9端子串联起来再可靠接地,电表10端子接电源零线,电源从电流互感器的P1先穿过(如穿反,电表会反转),电表读数再乘以60就是实际用电量.上楼接线就不正确了!以下附简图仅供参考!

芒康县19765378966： 电能表电流表型号的意义 - ？
匡享止血： 1、第一、二位数字-------形状代号. 2、字母---------C为磁电系,L为整流系,T为电磁系,D为电动系. 3、字母后数字--------设计序号. 4、—后字母---------A为电流表,V为电压表. 5、电度表:D代表电度表,S代表三相有功,数字代表精度、电压,-2或-4代表电流倍数.

芒康县19765378966： 多功能电能表 有什么技术特性? - ？
匡享止血： 所谓多功能电能表是指除计量有功(无功)外还具有分时、测量需量等两种以上的功能,并能显示,存储和输出数据的电能表 工作条件 1、标准参比电压:220V 2、标准参比电流:5A、10A、15A、20A 3、最大电流:为标定电流的4倍及以上...

芒康县19765378966： 现今家用电表的规格 - ？
匡享止血： 规格如下: 1. DD28表示单相电能表.第一个字母D表示电能表,第二个字母D表示单相,9Q为设计序号. 2. DS862表示三相三线有功电能表.第一个字母D表示电能表,第二个字母S表示三相三线,86为设计序号,2为改进序号. 3. DT862表...

芒康县19765378966： 三相智能电表有啥功能?？
匡享止血： 三相智能电表主要有6大功能, 1、显示功能:双显示,计度器显示累计用电量,LED显示器显示剩余电量及其它信息. 2、记忆功能:断电情况下表内数据可保存10年. 3、能够检测出普通电表无法检测的流量(例如插座、接线板等等).准确计费. 4、预付费功能:预收电费,剩余电量为零时自动拉闸断电. 5、合闸拉闸方式:内附开关和外附控电开关两种规格. 6、智能调价模式可以针对用电过多的用户进行智能调价,以达到节能减排的作用.

芒康县19765378966： 三相多功能电度表 - ？
匡享止血： S代表三相三线接线 电子式电能表一般有显示屏,抄本月的“总”电量指数,“峰”电量指数,“谷”电量指数 一般还需要抄录正反两向无功指数,尖峰指数 然后(本月指数-上月指数)*倍率=本月电量 总电量=峰电量+谷电量+平电量

芒康县19765378966： 三相四线多功能电表怎么看? - ？
匡享止血： 下面就以DTSD132型的三相四线电子式多功能电能表读数为例:互感器5/400的抄表数字如下:正有功电量 1529 正有功电量 1570.66正尖有功电量 139.1 正尖有功电量 141.8正峰有功电量 524.77 正峰有功电量 539.74正谷有功电量 351.6 正谷有功电量 816.4首先你要知道三相四线多功能电表互感器的倍率(即电压互感器和电流互感器倍率的乘积), 然后,将此电表时间段结束时的表码减去开始时的表码,再乘以倍率,就是这一时段的耗电量.如没有电压互感器(低压用户)则只乘电流互感器的倍率.所以用电量就等于正有功电量 1570.66 x 80 = 12565.8度!

芒康县19765378966： 如何选用三相电子式电度表 - ？
匡享止血： 选择电度表时要注意其额定电流和额定电压.电度表的额定电流应大于或等于线路的计算电流,否则准确度变低,缩短寿命.电度表还不允许使用在负荷经常低于额定值5%以下的电路中使用,因为它不能正确计量出所耗电的电能. 当现有电度...