用8031控制的BDJ-3A三相功率電能表

作者email:  sunjufang65@163.com 

    8031單片機(jī)以其可靠性高、體積小、價格低、功能全等優(yōu)點(diǎn)，廣泛地應(yīng)用于各種智能儀器中，這些智能儀器的操作在進(jìn)行儀器校核以及測量過程的控制中，達(dá)到了自動化，傳統(tǒng)儀器面板上的開關(guān)和旋鈕被鍵盤所代替，測試人員在測量時只需按需要的鍵，省掉很多煩瑣的人工調(diào)節(jié)，智能儀器通常能自動選擇量程，自動校準(zhǔn)。有的還能自動調(diào)整測試點(diǎn)，這樣不僅方便了操作，又提高了測試精度。

    BDJ-3A三相標(biāo)準(zhǔn)功率電能表就是一種為了滿足高精度功率，電能測量而設(shè)計(jì)的新型智能化儀表，儀表由功率——頻率轉(zhuǎn)換部分和專用微型計(jì)算機(jī)部分組成，功率——頻率轉(zhuǎn)換部分采用了電流自平衡原理的時分割乘法器和電流頻率變換器。具有精度高，線范圍寬，功率因素特性好，滿度和零點(diǎn)穩(wěn)定等優(yōu)點(diǎn)，計(jì)算機(jī)部分由8031單片機(jī)等芯片組成，由它控制儀表數(shù)字部分的工作，進(jìn)行誤差運(yùn)算，計(jì)數(shù)顯示和實(shí)現(xiàn)智能化功能、儀表結(jié)構(gòu)合理、集成度高、穩(wěn)定可靠，外表親輕巧美觀，即適合于實(shí)驗(yàn)室使用，又可攜帶現(xiàn)場檢測和校驗(yàn)。

二、技 術(shù) 指 標(biāo)

1.電壓量程Un          3*100V（可擴(kuò)展200V/400V）
2.電流量程In           3*5（可擴(kuò)展0.2/1A/10A/20A）
3.測量頻率范圍        45—65HZ
  頻率變化影響        45—65HZ范圍內(nèi)<0.05%
4.輸入電壓范圍        0.9—1.1Un
電壓變化影響       0.9—1.1Un范圍內(nèi)<0.05%
5.輸入電流范圍        0.05—1.1In
  輸入阻抗：Ri
Un/Ri、100V/50KΩ、200V/100 KΩ、400V/200 KΩ
In/Ri、1A/0.2Ω、5A/0.1Ω、10A/0.05Ω、20A/0.025Ω
6.三相額定功率下的輸入脈沖頻率（5V矩形波）
    FH=30KZ     FL=3HZ
7.溫度影響：10—30℃范圍內(nèi)<0.05%℃
標(biāo)準(zhǔn)環(huán)境：溫度20±2℃，相對濕度不大于80%
8.工作電源：220V±10%，50HZ
9.外觀：體積400*280*99mm∧3、重量約8KG

10.基本誤差：

三.工 作 原 理

在BDJ-3A中，8031與2764程序塊合用擴(kuò)展為8K程序存儲系統(tǒng)，其線路圖如下：

    因8031芯片內(nèi)沒有程序存儲器，因此它在應(yīng)用中與程序塊2764連用。8031P0口外接一個地址鎖存器 ，8031訪問外部程序存儲器時，低8位地址由P0輸出，并由ALE信號（-П-）鎖存到地址鎖存器中，地址鎖存器輸出地址信息AB 0∽7 接到2764的地址線A0∽A7上，P2口輸出地址信息高8位，P2.0∽4輸A21∽25，接到2764的A22∽25，P24∽27，AB12∽15接址直譯碼器，譯出選擇線0∽N分別連續(xù)接到2764的CE（0）、 CE（N）8031的外部程序存儲器 ；選通信號線PSEN接2764（0）2764（N）的數(shù)據(jù)允許輸出端OF。8031的P0連接到 址鎖存器的輸入端和2764的數(shù)據(jù)線D0D7上，8031通過十六位的地址線能對外部64K字節(jié)程序存儲器 和64K字節(jié)的數(shù)據(jù)存儲器尋址，因?yàn)槌绦虼鎯ζ鱁PROM用8031的PSEN信號選通，而數(shù)據(jù)存儲器RAM用8031的讀信號RD和寫信號WR選通的，在CPU取指令周期，P2口和P0口輸出的是程序計(jì)數(shù)器PC的值，8031的外部程序選通信號PSEN，在ALE返回電平后發(fā)生負(fù)跳變，選通外部程序存儲器，由地址線AB015確定外部EPROM中指令字節(jié)傳送到P0口供CPU讀取，讀寫信號線WR、RO始終為高電平，即RAM數(shù)據(jù)存儲器不會被 選通，而在8031訪問外部RAM數(shù)據(jù)存儲器的周期內(nèi)，認(rèn)得（或WR）發(fā)生負(fù)跳變，程序選通信號，PSEN始終為高電平，CPU只和外部RAM傳送數(shù)據(jù)，EPROM沒有被選通。

    由下圖可看出，輸入的電壓，電流經(jīng)過有源補(bǔ)償?shù)碾妷夯ジ衅鳌㈦娏骰ジ衅骱筮M(jìn)入分割乘法器，相乘后得到了與輸入功率成正比的電流信號（儀表有相同的三套功率電源變換電路），送入電流—頻率變換器轉(zhuǎn)換成與輸入功率成正比的脈沖信號，變換輸出的頻率在三相額定輸入時可達(dá)30KHZ，因此作功率測量時有足夠高的分辯率，作功率和電能測量時，將信號送至微機(jī)部分，由計(jì)算機(jī)精確地計(jì)數(shù)和運(yùn)算，求出結(jié)果后，送數(shù)碼顯示，在作電度表校驗(yàn)時，計(jì)算機(jī)除接收功率脈沖外，還接收來自光電頭電路的轉(zhuǎn)數(shù)信號，當(dāng)被校表轉(zhuǎn)夠額定圈數(shù)時，根據(jù)累計(jì)電能和預(yù)置的參數(shù)，計(jì)算相對誤差并數(shù)碼管顯示，同時立即開始下一次校驗(yàn)，因此在電度表校驗(yàn)時，數(shù)碼管不斷地顯示每次校驗(yàn)的相對誤差 ，可根據(jù)所顯示的誤差值連續(xù)調(diào)整被校表，直至誤差小于規(guī)定值為止。

BDJ—3A的工作原理方框圖如下：

四.主要功能與特點(diǎn)

主要功能：

1. 適用于單相、三先相三線、三相四線電路作有功，無功功率，電能的測試，測量時可同時顯示1秒和10秒采樣的結(jié)果，額定輸入3300W時，可分辨到0.1W和0.01W，具有高分辨能力，全部量程均可直讀。

2. 6位數(shù)碼管顯示累計(jì)電能值，單位瓦。時，小數(shù)點(diǎn)可任意移動，并可同時顯示功率，連續(xù)顯示被校表相對誤差，誤差顯示范圍為+9.99-9.99%，同時顯示功率。

3. 用于電度表校驗(yàn)時，有光電頭和手動開關(guān)兩種控制方法，可同時校驗(yàn)三塊電度表。

4. 輸出高，低頻功率變換脈沖，可外接檢驗(yàn)和自校用。

5. 可擴(kuò)充打印機(jī)接口，外接打印測試結(jié)果，可擴(kuò)充串行口組成自檢系統(tǒng)，也可擴(kuò)充三路模擬電壓輸出，外接數(shù)字電壓表分相顯示功率。

它的特點(diǎn)：

1. 三個常用的電流量程和電壓量程，可以省去外接互感器，三個獨(dú)立的功率轉(zhuǎn)換單元，相互無影響，可以用單相或三相校準(zhǔn)。

2. 智能化設(shè)計(jì)，具有記憶和計(jì)算功能，全部參數(shù)預(yù)置通過鍵盤進(jìn)行。

3. 對單相負(fù)載，三相平衡量負(fù)載有相同的測試精度。

4. 預(yù)熱時間短，無須調(diào)零和滿度，線性范圍寬，性能穩(wěn)定，地低功耗，防震。

5. 能正確測量諧波功率。（總功率和總電能）

     利用BDJ—3A表測功率、電能，操作方便，方法簡單，易組成自動測試系統(tǒng)，但還需在此基礎(chǔ)上進(jìn)行改進(jìn)與發(fā)展。