基于ARM和以太网的远程电参数测量技术研究

基于ARM和以太网的远程电参数测量技术研究

　　2.3 数据测量及采集

　　2.3.1 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2 nd△∑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±250 m VRMS或±50 m VRMS。通过4th△∑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寄存器中读出

　　2.3.2 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

　　P=I×U (2)

　　式中，P为电功率;I为电流;U为电压。

　　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

　　其中，△t为采样间隔时间;N为采样总次数;uk、ik为某一瞬时电压和电流的采样值。采样的值必须经过量化，即转化为数字信号才能被计算机接收，采样和量化的过程即为A/D转换的过程。

　　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。

　　视在功率

　　S=VRMS×IRMS (5)

　　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。