专用芯片ATT7022C的电参数测量模块设计

专用芯片ATT7022C的电参数测量模块设计

    SPI的接口函数如下：
   

       程序运行时，要想知道通信函数是否正确，可以通过读取校表数据校验和寄存器的值来判断。在芯片复位后未写校表数据前，它里面存储的复位数据是定值。发送命令字0x3E或0x5F，读取24位数据。在三相四线模式下，值是0x043C73；在三相三线模式下，值是0x16BC73。如果是其他值．则程序有误。

       4．2 芯片的校表

       校表是设计的关键环节，芯片校表流程如图7所示。所有的校正都是在校表寄存器参数为0的条件下进行的。

       以A相电压、电流的校正为例说明芯片的校表过程。

       (1)A相电压的校正

       电压输入为238 V，功率因数为1。在校正寄存器Ugain为0时，读A相电压有效值寄存器Vu的值，十六进制为0x25d75c，十进制为2 479 964。代入公式计算得到测量电压有效值：Urms=Vu×210／223=Vu／213=2 479 964／8192=302．73。Ur为标准表读出的实际输入电压有效值即238 V，校表时Ur用2倍标准表的电压值计算，即Ur=2×238=476。Ugain为A相电压的校正寄存器的值。当Ugain=Ur／Urms-1=476／302．73-1=0．572 358 207>0时，则Ugain=INT(Ugain×223)=4 801 289=0x494309，最后把0x494309写入A相电压的校正寄存器，则完成A相电压的校正。校表完成后，处理器读出的值要缩小2倍才能得到最终的测量电压有效值：Urms=Vu／213／2=Vu／214。

       (2)A相电流的校正

       电流输入为4 A，功率因数为1，在校正寄存器Igain为0时，读A相电流有效值寄存器Li的值。十六进制为0x56d60，转化成十进制为355 680。代入公式计算得到测量电流有效值：Irms=Ii×210／223=Ii／213=355 680／8 192=43．417 968 75。Ir为标准表读出的实际输入电流有效值即4 A。校表时Ir用24倍的电流输入值代入计算，即Ir=4×24=64。Igain为A相电流的校正寄存器的值。当Igain=Ir／Irms-1=64／43．417 968 75-1=0．474 044 084 57>0时，则Igain=INT(Igain×223)=3 976 570=0x3cad7a。最后把0x3cad7a写入A相电流的校正寄存器，则完成A相电流的校正。校表完成后，处理器读出的值要再缩小24倍，才能得到最终的测量值，即Irms=Ii／213／24=Ii／217。

       其他参数的校正要根据ATT7022C的各个参数的校表公式来完成，这里不再赘述。校表完成后使用自耦调压器调节负载两端的电压、电流，得到的测量数据如表1、表2所列。

结语

       通过基于ATT7022C和LPC2138的硬件电路设计、软件的编程、校表及PCB板的制作，最终完成了整个模块的设计。通过实验得到的测量数据误差较小，在模块测量误差允许的范围内。模块具有采集数据速度快、耗能低的特点，并能长期稳定运行，达到了模块设计的预期目标。该模块可用于电力系统、矿井电网、抽油机等电参数的精确测量。