小議充電站計量儀表的改進

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硬件電路設計

芯片的選擇本次電路設計采用AD7755芯片,此芯片是一種高準確度電能測量集成電路,其技術指標的準確度高于一般芯片,具有高準確度,片內設有電源監控電路,片內基準電壓為2.5V,能為外部電路提供基準,+5V單電源、低功耗,成本低等優點。而且AD7755只在基準源中使用模擬電路,所有其他信號處理都使用數字電路,使其在惡劣的環境下仍能保持極高的準確度和長期的穩定性,這些優點對于本次課題設計而言都是非常有幫助的,因此選擇此芯片作為核心部件。采用STC89C52單片機實現,STC89C52是一種低功耗、高性能CMOS8位微控制器,具有8K在系統可編程Flash存儲器?？蓪崿FISP在線編程功能,內部集成了看門狗定時器、雙數據指針、全新的加密運算,使程序的保密性增強,兼容性強,軟硬件調試方便。內部RAM和ROM可滿足邏輯控制和算數運算。因此,使用該MCU作為主控芯片可以方便電路設計。[2]降壓、取流電路設計主要是通過串聯電阻的方法達到降壓的目的,這種降壓方法具有電路簡單、易懂,降壓效果好,成本低等優點,同時在所有電阻排的前端加上一個滑動電阻器,可調節電阻的大小,以方便調節不同大小的電壓。先通過對電壓的取樣,再經由電阻排進行電壓的降壓,最后將電壓送到計量模塊進行計量。誤差的定性分析及改進措施由于器件精度的限制,前段調試電路很難做到十分精確,并且各種干擾對儀表的正常工作都是有害的,電子式表的設計中除含有隨機誤差外,信號線中電流產生的空間磁場,還有共模干擾,信號源中的諧波分量,本身固有的漂移和噪聲引起的誤差,為了有效地降低系統的誤差,提高電子式電能表的精度[3],提出了抗干擾措施:1）空間磁場、高次諧波、漂移和噪聲引起的誤差:可在電壓信號進入采樣芯片時先通過RC有源低通濾波器,濾除干擾,再送往測試端。2）共模干擾:主要是數字地、模擬地的干擾,可將模擬地與數字地分開接地。3）在計量過程中,其有功功率是從瞬時功率信號推導得到的,瞬時功率是電流和電壓信號直接相乘的結果,為了得到有功功率分量,該芯片對瞬時功率信號進行低通濾波,濾掉交流分量,在一定的程度上達到了抗干擾的目的[4]。

程序設計

通過對硬件電路的設計以及硬件抗干擾措施的設計從一定程度上能進行充電過程中的計量,但是還不能保證計量的精度,需要軟件的結合與擴充,這樣的軟硬件結合計量方式具有能對誤差進行糾正補償,而且調試方便靈活等優點。具體計量的軟件總體框圖如圖4所示。

在對汽車充電站計量儀表的改進研究過程中,通過對傳統充電計量儀表的分析研究,分析出了計量儀表在使用過程中出現的一些問題,導致計量精度計量不準確等,在設計過程中采用軟硬件結合的方式用以解決主要的干擾問題,以及通過軟件來實現誤差糾偏等方法從一定程度上提高了計量儀表的可靠性、穩定性及計量精度,這些為以后的進一步研究提供了依據,具有較大的參考價值。

本文作者：劉浩趙軍周鑫楊春李雪梅工作單位：長江師范學院