远程电参数测量技术探究范文

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《电子科技》2014年第五期

1数据测量及采集

1.1电流和电压测量CS5460A可以利用电压互感器或组织比较大的分压电阻测量电压，使用价格比较低的电流互感器或分流器测量电流。CS5460A具有功率计算引擎和电能－脉冲转换双通道ADC。电压通道输入引脚VIN±两端输入一电压信号波，经10倍增益放大器放大，再通过2ndΔ∑调制数字化。同时，电流通道输入引脚IIN±两端输入一电压信号波，为适应不同电平的输入电压，电流通道集成有一个增益可编程放大器(PGA)，使输入电平量程可选为±250mVRMS或±50mVRMS。通过4thΔ∑调制器来数字化。两个调制器的采样速率为MCLK/8。两个通道都提供了一个可选的高通滤波器，加入信号通路，以在VRMS/IRMS有功功率之前除去电流电压信号中的直流成分。数字滤波器输入字是基于DC偏移量调整和增益校准。校准后测量的瞬时电压，电流是有效的。RMS值是利用最近的N格瞬态电压/电流采样值计算，这些值可以从IRMS和VRMS寄存器中读

1.2功率测量由电功率的基本定义可知:电功率等于电压与电流的乘积目前对电功率测量的方法有指针式功率表测量法和模拟乘法器测量法两种。指针式测量法测量简单、频率响应低、精度低，且低功率因数的功率测量表价格较高。模拟乘法器测量法:采用专用的集成芯片进行测量，精度高但整个仪表价格较高。由电功率的定义可知，以模拟量表示的电路消耗的功率为式中，u，i分别为瞬时值;T为累积时间。为使电压、电流信号能被STM32系统接收，必须对其进行采样，以离散量表示的电功率的表达式为另外，瞬时电压/电流的采样数据相乘，得到瞬时功率。N个瞬时功率平均计算出有功功率的值来驱动电能脉冲输出。经过对数据的测量和计算，把所得到的IRMS、VRMS，电流、电压或电能的瞬时值分别写入不同的数据寄存器，等待主控制器STM32的读取。

2通信接口的软件设计

上位机的软件设计部分，采用LabVIEW的DataSocket技术编写，DataSocket能方便地实现测试中断和现场仪器之间的数据交换，同时满足时实行、安全性的指标要求。系统软件流程图如图3所示。

2.1客户端接收服务器发出的数据客户端接收服务器发出的数据即DataSocket，读取W5100内部寄存器所存储数据的应用程序框图如图4所示。数据经服务器W5100上传，经DataSocketRead控件读取再发送给远程控制面板，先在DataSocketRead侧说明数据类型，或由变体值数据转换节点VariantToData转换数据类型，并在PC显示，所显示数值与服务器端发送的所采集的数据一致，达到了远程监控测试系统给的目的，同时用一个写测量文件(WriteLabVIEWMeasurementFileExpressVI)来保存数据以方便存取和查看。在框图里，“connectionin”输入的是W5100所保存的URL，而数值显示控件显示所测得的电参数。显示和保存历史数据程序框图如图5所示。

2.2客户端给服务器传输数据写模块的核心是DataSocketWrite.vi，它在工作前需要指定URL地址，VI每次从上一步接收数据后形成数据包并发送到目的地址。可以把通过DataSocketRead读取到的并已经保存的历史数据经DataSocketWrite将数据写入到服务器，而服务器端则通过DataSocketRead从服务器上读取远程控制信号，然后根据控制信号功能实现不同的控制功能，进行显示并保存。程序框图如图6所示。

3实现过程及设计结果

具体实现过程为:前端电路调理模块把所输入的大电压信号转变为CS5460A可以接受的小电压信号，以差模电压或电流的形式输入进去，CS5460A根据采样电路输入的瞬时电压、瞬时电流及瞬时功率由SPI串口传送至主控制器STM32F103，电压或电流信号通过STM32F103丰富的外围接口进行输入或通过外部DataBus输入，然后再用STM32处理器对传输的电流或电压数据进行预处理，再通过SPI接口把数据传递给W5100芯片以完成网络协议的处理，最后通过网络连接端口把信号传输到PC机，从而实现远程人机互动。

4结束语

以基于ARMCortex－M3的微处理器STM32F103VET6为主控制器，通过电量测量专用芯片CS5460A实现电量的精确测量，再利用以太网技术实现电量的监控，从而实现电参数的远程传输。远程电参数测量技术是测控领域发展的方向之一，各种新技术、新器件、新理论的出现和计算机网络的飞速发展，将促进远程电参数测量技术的发展和应用。

作者：王启栋姚晓通王记荣单位：兰州交通大学电子与信息工程学院