用PIC16C73实现高精度数字电度表

通常，即使电网电压不稳定（如在150~240V），相对于电流来说，其相对变化仍较小（小于50％），因而在电路中不需要对电压取样信号换档放大处理，电路对电压取样信号的总放大系数为1。

由于电流取样信号变化范围较大，所以需要进行换档放大处理。图6中共设计了三个放大系数为6的级联放大器A₁~A₃。如以10A电度表为例，A₁放大输出对应的电流范围是2～10A，A₂放大输出对应的电流范围是0.5～2A，而A₃放大输出对应

　图6 电流换档与通道自校准原理电路

的电流范围是0～0.5A。电路中电流、电压信号的采样间隔为2ms，即每个50Hz正弦周期采样10次。刚上电时，电流信号通道选择为最大档位，根据一个正弦周期的采样值（共10个）计算出其采样的有效值，然后按程序设定的档位进行比较确定是否换档（如果采样有效值较小，则需增大放大量，转到下一档）；正常工作时，则根据前一个周期采样得到的有效值来确定向上或向下换档。 单片机 根据档位的不同，以不同计算方法来计算用电量。

考虑到电路中采用的芯片和其它元器件都是相对比较便宜的普通器件，工作中难免有一定的离散性，所以从保证电度表的精度出发，需要对每个通道进行实时的校准。首先产生四个相对比较稳定的基准电压信号（即V_ref和V_ref1～V_ref3），V_ref1～V_ref3分别送至两片模拟开关芯片U₁、U₂，而V_ref（－2.5V）则送至模拟开关U₂输出级求和放大器（放大系数为1）。其具体实现方法如下：

1. A/D线性检测。 单片机 控制模拟开关U₂分别选择第4～6通道（X₄～X₆），经单片机A/D采样后，便可以实时地掌握A/D通道（含输出级放大器，即A₄）的线性情况（如1分钟监测一次），从而实现对实际采样值的修正。
2. 电压通道自检。 单片机 控制KZ₄～KZ₆为111，控制模拟开关U₂选择第7通道（X₇），经单片机A/D采样后，便可以实时地掌握电压通道A₄的漂移量（如1分钟监测一次），从而实现对实际电网电压采样值的修正。
3. 电流通道零漂自检。 单片机 控制KZ₁～KZ₃（001），模拟开关U₁选通第4通道（X₄，输入为0信号），模拟开关U₂同时选通1、2和3通道（X₁、X₂和X₃），经A/D采样后，便可以实时地掌握三个电流通道的漂移量（如1分钟监测一次），从而实现对实际电流信号采样值的修正。
4. 电流通道线性检测。 单片机 发给KZ₁～KZ₃和KZ₄～KZ₆相同的通道选择码，两个模拟开关U₁、U₂同时选通1、2和3通道（X₁、X₂和X₃），经单片机A/D采样后，便可以实时地掌握3个电流通道的线性情况，从而实现对实际采样值的修正。

3 结束语

我们给出了以PIC16C73 单片机 为核心的高精度数字式电度表的设计方案和核心电路，并对其工作原理进行了分析，并配合相应程序达到了设计要求，实际效果较好。

上一页  [1] [2] 

本文关键字：电度表  PIC单片机，单片机-工控设备 - PIC单片机