【C2000 LaunchPad】单相交流电压+电流表__方案篇

ltbytyn

【C2000 LaunchPad】单相交流电压+电流表__方案篇 [复制链接]

         直流信号采样比较简单。若信号电压超出AD采样范围可以分压或者用其他方式衰减信号进 AD采样，读取AD转化的结果。再进行一个简单换算就能得到信号大小。

         相对于直流信号，交流信号是一个正弦波信号，在一个周期内幅值是不段变化的。所以要计算交流信号也就没有直流那么简单了。

         交流信号有三要素：幅度、频率、角度。如何去计算交流信号呢？

        方法1：使用专用芯片。比如真有效值芯片、电能芯片等。如果只想计算交流信号有效值可以使用真有效值芯片就可以了。如果除了计算有效值外，还想计算有功、无功、功率因数、频率就需要选用电能芯片。优点：电路简单，软件处理简单。缺点：成本高，实时性差(受限于芯片自身性能)。多用电阻分压采样，故抗扰性差。

       方法2：均方根计算。将周波等间隔采样N次，通过软件计算均方根可计算出有效值。周波等间隔采样前提是要知道当前波形的频率（周期），所以需加测频电路。

计算有效值的精度与当前AD精度和采样N次数有关。优点：软件处理简单。缺点：只能计算有效值。

        方法3：傅里叶计算。电路与方法2电路差不多。区别在于处理数据的算法不同。优点：傅里叶算法可以称为交流信号的“照妖镜”，所以它的强大我就不描述了。缺点：算法比较复杂。对MCU要求比前两种方法苛刻。

         场合、要求不同，选用的方法也就不同。在电力方面(继电保护)采样是必不可少。一直想做做傅里叶，没有想到刚好碰到LAUNCHXL- C2000的活动。TI的DSP（数字信号处理器）分2000、5000、6000三个系列。而C2000的市场定位就是工业控制，做复杂算法那是它的特长。

         方案1、2用51、PIC这些低端的单片机就能搞定。方案3用低端单片机是搞不定的。为了充分发挥C2000在数据处理方面的优势，选方案3是必须的。
     至于交流变直流在计算有效值过于简单。且误差较上面方法三种方法都大就不说了。

         总贴位置：https://bbs.eeworld.com.cn/thread-369113-1-2.html        【C2000 LaunchPad】单相交流电压+电流表

[ 本帖最后由 ltbytyn 于 2013-4-22 14:51 编辑 ]

ltbytyn

单相交流电压+电流表__软件涉及到捕获、定时器、ADC同步采样、显示。其中捕获用于频率测量，定时器用来定时启动AD采样。重点在于算法处理采样到的数据，其他部分相对比较简单。

ltbytyn

显示部分兼容1602及12864（控制器T7290，带字库）。目前用1602，这一部分已调试成功。
采样前端使用互感器，信号通过运放调理到0—3V范围。
电流互感器典型应用电路如图所示。根据Vo=Io（R+W），调节反馈电阻R+W，即可获得所需的输出电压。精度要求不高时，可不用W。可调节电阻r 及电容C用于补偿相移，不需补偿时，可以不接。所用电阻均要求温度系数小于50PPM。

SPT204A是一种电压互感器，推荐使用状态为2mA:2mA。典型应用电路如图所示。选取Rs使原边电流为2mA，则副边也会感应出一个相同的电流。根据Vo=2mA×（R+W），调节反馈电阻R+W，即可获得所需的输出电压。精度要求不高时，可不用W。可调节电阻r及电容C用于补偿相移，不需补偿时，可以不接。所用电阻均要求温度系数小于50PPM。


[ 本帖最后由 ltbytyn 于 2013-4-26 12:57 编辑 ]

jishuaihu

前两天测试了一下我做用28069做的交流采集装置，常温下精度可以达到0.2%。高低温实验没有做，不过根据经验，精度要由于0.5%。楼主加油哦。

ltbytyn

目前在做采样这一块，还没有开始测。12位AD采样精度算不错了。前段时间申请了TI的16位AD，本来计划用个单极性AD，结果没看资料，拿到后才知道是差分AD。晕死了，现在还在那里躺着，等以后用了。

jishuaihu

差分AD更方便啊，省的做电路调理双极性信号了

ltbytyn

1、28027不适合做并口读数据。因为IO口不连续，当然想把办法也可以读出来，不过比较恶心。（我没有仔细看那个AD接口是SPI还是并口，若是SPI不存在该问题）
2、考虑TI C2000 LaunchPad板子尺寸小，外围板加差分AD无疑会增加板子尺寸，板子太大，拼合起来不美观。这也是我为什么只做单相，而没有做三相的原因。
3、业余DIY要控制成本啊。我做外围板的主要目的是验证FFT算法在电力采样中的应用，单相足以满足我的要求。

jishuaihu

FFT在电力里的应用绝对没有问题，这个是很普遍的应用。
申请了样片连资料都不看一下，多浪费啊！

ltbytyn

只关注了采样频率和采样精度两项指标，其他的没有仔细看。
以后在做它用吧

jishuaihu

jetlin1992

不知道28027做三相的fft速度够不够呢？？？？