基于ARM 技術(shù)的便攜式中頻功率測量儀設(shè)計

石彥華 唐建 張大剛 金曉東 劉琳秀

（中核陜西鈾濃縮有限公司 陜西省漢中市 723312）

電力是人們?nèi)粘Ｉ詈凸I(yè)生產(chǎn)中的主要能源，在現(xiàn)代化社會中起著越來越重要的作用。功率測量儀則廣泛應(yīng)用于電機、風(fēng)機、變頻器、供電設(shè)備等功率轉(zhuǎn)換裝置，實現(xiàn)功率、效率等參量的測量或監(jiān)測，服務(wù)于工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)。

市場上常規(guī)的功率分析儀多為工頻分析儀，不滿足中頻測量功能，部分名牌分析儀體積大、重量重，且價格昂貴，不適合便攜測量及系統(tǒng)化、規(guī)模化集成應(yīng)用。

本文設(shè)計了一款基于ARM 技術(shù)的便攜式智能中頻功率測量儀，可以實現(xiàn)電壓、電流、功率、功率因數(shù)、頻率、電度計量測量或監(jiān)測。測量儀體積小、造價低、既可以單體使用，也可以通過以太網(wǎng)或Modbus 串行通信協(xié)議分散組網(wǎng)應(yīng)用。

1 測量原理

本設(shè)計核心部分為電壓、電流有效值轉(zhuǎn)化及測量，測量原理框圖如圖1 所示。通過電壓及電流互感器在三相交流監(jiān)測點取樣，獲取并行的多路電壓、電流弱信號，利用模擬開關(guān)分時選通成對的電壓和電流信號，并轉(zhuǎn)換至0-200mV電壓，通過AD736 真有效值轉(zhuǎn)換器進行有效值轉(zhuǎn)換，對轉(zhuǎn)換后的信號再次標(biāo)準(zhǔn)化為0-2V 范圍，以滿足AD7705 模數(shù)轉(zhuǎn)換信號測量范圍，ARM 芯片通過SPI 接口讀取電壓、電流數(shù)字量有效值。

圖1：測量原理框圖

頻率和相移的測量通過其它輔助電路進行。

2 整體設(shè)計方案

本方案主要由電壓互感器、羅氏線圈、模擬開關(guān)電路、信號調(diào)整電路、AD736 真有效值電壓轉(zhuǎn)換芯片、信號標(biāo)準(zhǔn)化電路、AD7705 模數(shù)轉(zhuǎn)換芯片、STM32F407 微控制器及LCD 顯示屏組成。……