1、 大学生毕业大学生毕业论文论文（设计）（设计） 单相用电器分析监测装置单相用电器分析监测装置 2017 年年 8 月月 12 日日 第 1 页 共 19 页 摘要：摘要：本设计以互感器做为监测中心，运用 ADC0809 实现数模（A / D）转换。利 用单片机做为控制中心并进行逻辑运算处理数据，从而实现单相用电器分析监测。本设 计用于测试并储存各单件电路在各种状态下用于识别电器并显示出用电器的工作状态。 电路中有用电器工作时，互感器产生互感电压经过整流降压之后将数字信号转入 ADC0809 中，ADC0809 将数字信号转化为模拟信号转给单片机进行处理，最后节果显示 于显示频上。 特点：本产品
2、是根据互感电路的方式来实现电流的检测，它结构简单可靠，寿命较 长，价格较低，便于维护。 关键词：关键词：单相检测 互感器检测 用电器监测 第 2 页 共 19 页 目录 1 方案的选择与设计原理 3 1.1 方案的比较与选择 3 1.2 方案设计 . 3 2 检测电路设计及理论分析 . 4 2.1 检测电路设计 . 4 2.2 特征参量设计 . 5 2.2.1 设计要求及思路 . 5 2.2.2 参量设计 . 5 3 硬件电路设计与程序设计 6 3.1 硬件电路设计 . 6 3.1.1 检测整流电路 . 6 4 测量结果分析 . 7 附件 1：电路总图 . 9 附件 2：调试结果图 . 11
3、第 3 页 共 19 页 1 方案的选择与设计原理方案的选择与设计原理 1.1 方案的比较与选择方案的比较与选择 方案一：串电阻检测电流方案一：串电阻检测电流 可以选择一个0.5欧的精密电阻， 连接到电路中用差分放大电路采集电阻的电压差， 对电压差放大求出电流，这种做法可以实现测电流但是误差比较大。 优点：电路结构清晰，成本低，实时性好，精度较高。 缺点：温漂较大，测量误差较大，无隔离效果，量程较大时，需要分多个挡来处 理结果，容易受地的干扰。 方案二：霍尔电流传感器测量电流方案二：霍尔电流传感器测量电流 输入为电流输出为电压， 测量结果精度和线性度都比较高， 测量范围有一定的限制。 使用 A
4、CS712 芯片电路比较简单，测量的电流范围较大。相比于 ACS712 电路比较简单， MAX471 不用外加电源供电，但是电流测量范围只在 03A。该电流测量范围不符合监测 基本要求。 方案三：电流互感器检测电流方案三：电流互感器检测电流 理想电流互感器两侧的额定电流大小和它们的绕组匝数成反比。并且常数为 K。 K=I1/I2=N1/N2 电流互感器的一次电流取决于一次性电路的电压和阻抗。电流互感器的工作状态接 近于短路状态。因此对电能的消耗量较小。 优点：结构简单可靠，寿命较长，便于维护。价格较低。 缺点：不能用于高频检测，但可用于市区电检测。 综合三个方案，经比较发现，方案三更适合用于单
5、相用电器分析监测，故采用方案 三。 1.2 方案设计方案设计 运用电流互感器检测电路中的电流， 利用整流电路将 220v 交流电转化为直流电实现 单相用电器分析监测。采用大规模集成电路 ADC0809 实现数模（A / D）转换,就是把模 拟量信号转换成对应的数字量信号。数字信号传入单片机进行数据处理及控制，然后通 第 4 页 共 19 页 过显示屏显示具体的电流值及各电性参数。能达到理想精确值。 工作流程图工作流程图 2 检测电路设计及理论分析检测电路设计及理论分析 2.1 检测电路设计检测电路设计 见图一：检测电路 当一次绕组中有电流 1 I 通过时， 一次绕组的磁动势11 产生的磁通绝大
6、部分通过铁芯 而闭合，从而在二次绕组中感应出电动势 2E。如果二次绕接有负载，那么二次绕组中 就有电流 2I 通过，有电流就有磁动势，所以二次绕组中由磁动势 2 2I产生磁通， 这个磁通绝大部分也是经过铁 芯而闭合。 因此 铁芯中的磁通是由一、 二次绕组的 磁动势共同产生的 合 成 磁 通 为主磁通。根据磁动势平衡原理可以得到 I1N1+I2N2=I10N1 I10N1励磁动势。 电流互感器两侧的额定电流大小和它们的绕组匝数成反比。并且常数为 K。 K=I1/I2=N2/N1 运用电流互感器检测电路中的电流、功率和电能大小。 用电器 互感器 半波整流 电阻降压 A/D 转换 单片机 显示屏 第 5 页 共 19 页 2.2 特征参量设计特征参量设计 2.2.1 设计要求及思路设计要求及思路 设计要求：电路电流范围 0.00510.0A。 设计思路：由互感器测量电流值（运用 K=I1/I2=N2/N1），运用整流电路将交流电 转化为直流电，再采用大规模集成电路 ADC0809 实现数模（A / D）转换,把模拟量信号 转换成对应的数字量信号。数字信号传入单片机进行
