一種多功能電能表的溫度補償方法

2023-05-19 06:14:11

專利名稱：：一種多功能電能表的溫度補償方法
技術領域：
：本發明涉及一種電能信息監測裝置，特別涉及--種多功能電能表的溫度補償方法。
背景技術：
：電能表精度的高低直接關係到用戶的切身利益，尤其是用電量大的關鍵部門。現有的高精度多功能電度表，在惡劣的溫度條件下，尤其是在北方寒冷的天氣環境下，組成電能表的各個功能塊，甚至元器件都受溫度變化的影響，對電能表的測量精度產生不同程度的影響。專利92203323.4提出的互感器釹鐵硼阻尼體溫度補償法僅是對互感器進行了溫度補償，而對電能表的其他部件沒有提出溫度補償的解決方法，不能保證電能表整體的測量精度；採用熱敏電阻對晶振進行溫度補償的方法只是保證了晶振的精度，對於電能表的信號採集、信號傳輸、運算處理等其他功能塊的溫度補償沒有進行考慮。所以上述方法都不能全面解決溫度變化對多功能電能表測量精度的影響，本發明為了克服上述問題，為了從多功能電能表的整體角度解決多功能電能表的溫度補償問題，提供了一種多功能電能表的溫度補償方法，從而提高了多功能電能表在溫度影響下的測量精度，滿足了用戶的需求。
發明內容本發明為了克服現有技術的不足之處，為了全面保證多功能電能表的測量精度，提供了一種多功能電能表的溫度補償方法。所述的溫度數據採集電路由數字式溫度測量晶片、處理器MCU和外圍輔助電路組成。溫度測量晶片將採集到的溫度數據，根據l-Wire總線協議把數位化的溫度數據通過I/O口傳給處理器MCU，處理器MCU應用溫度補償算法對多功能電能表測量的電力數據進行針對性的補償。所述的溫度測量晶片採用數字溫度測量晶片DS18B20，所述的處理器MCU採用PIC18F6621，所述的溫度補償算法採用MPLAB8.0的C語言環境編譯。與現有技術相比，本發明的有益效果是採用1-Wire總線式晶片DS18B20更節省MCU資源；僅用一個晶片就實現了數位化的溫度採集，電子線路更簡潔可靠，算法從整體性考慮更加全面完善。圖l是系統整體原理框圖；圖2是計量功能塊原理圖；圖3是前端信號調3理功能塊原理圖；圖4是MCU和DS18B20原理圖。具體實施例方式參照附圖，本具體實施方式如下-所述的溫度數據採集電路由數字式溫度測量晶片、處理器MCU和外圍輔助電路組成。溫度測量晶片將採集到的溫度數據，根據1-Wire總線協議把數位化的溫度數據通過I/O口傳給處理器MCU，處理器MCU應用溫度補償算法對多功能電能表測量的電力數據進行針對性的補償。所述的溫度測量晶片採用數字溫度測量晶片DS18B20，所述的處理器MCU採用PIC18F6621,所述的溫度補償算法採用MPLAB8.0的C語言環境編譯。DS18B20是單總線數字溫度計，只需佔用單片機的一個I/O口位，其內部自帶A/D轉換器，通過內部的溫度採集、A/D轉換等一系列過程，將溫度數據以1-Wire總線協議的規定格式轉換並輸出，處理器MCU可將該數據還原為溫度值，其解析度可以達到12位；數字溫度測量晶片DS18B20的測溫範圍為一55'C+125°C，固有測溫解析度為0.5°C。多功能電能表工作時，因為有表殼保護，溫度變化波動不是太快，所以為了節省MCU資源，每隔五分鐘向溫度晶片索取一次溫度數據即可。如圖1所示，多功能電能表溫度補償的工作流程如下多功能電能表上電工作後，處理器MCU每隔五分鐘向溫度晶片索取一次溫度數據，數字溫度測量晶片DS18B20通過I/O口根據1-Wire總線協議把數位化的溫度數據傳給處理器MCU，MCU判斷溫度數據，進行補償數據的選擇。如圖2、圖3所示，電力信號經前端信號處理採集電路的調製後，傳遞給以ATT7022B為核心的電力計量電路，經計量晶片處理，轉換為數位訊號，等待MCU索取數據。如圖4所示，數字溫度測量晶片DS18B20採用了外部供電模式，外部供電模式就是在數字溫度測量晶片DS18B20的電源引腳VDD上外接一個5V電源，且I/O口線上不再需要接一個上拉的M0SFET，進行溫度轉換時MCU不再需要將DS18B20的DQ引腳上拉到高電平，MCU通過第64腳I/O口RE2向溫度測量晶片DS18B20發送請求，DS18B20接收到請求，向MCU發送溫度數據。MCU根據接收到的系統溫度數據，進行判斷，是否進行溫度補償，如果需要就根據溫度的具體數值，用溫度補償算法來補償採集的電量數據；如不需要，就按原有的計量算法，該計算是由處理器MCU進行計算的。數字溫度測量晶片DS18B20內部有8個字節的暫存存儲器，其中頭兩個字4節表示測得的溫度讀數，數據格式如下表所示:tableseeoriginaldocumentpage5a溫度寄存器高8位tableseeoriginaldocumentpage5b溫度寄存器低8位當測得溫度為正時，s二0;當測得溫度為負時，s:l;其餘低位以二進位補碼形式表示。當DS18B20配置為12位解析度時，溫度寄存器中的所有位都是有效數據，能分辨的最小溫度值為0.0625°C;當DS18B20配置為n位解析度時，溫度寄存器中的位0無效，能分辨的最小溫度值為0.125°C;當DS18B20配置為10位解析度時，溫度寄存器中的位0和位1無效，能分辨的最小溫度值為0.25°C;當Dsl8B20配置為9位解析度時，溫度寄存器中的位O、位1和位2無效，能分辨的最小溫度值為0.5。C。表1給出了DS18B20在12位解析度時溫度/數據的對應關係。表lDS18B20溫度/數據的對應關係溫度(/c)輸出的二進位碼對應的十六進位碼+125.0000000U1醒000007D0H+85,0000000101010100000550H+25.0600000001!001,0191H+10,13000000001010,00A2H+0.50000000000000讓0008H0.00oopo000000000000OOOOH-0.50imimiiii讓FFF8H-10.Bininiloioi"ioFF5EH-25.06im麵oiioi出FF6FH-55.00im畫薩ooooFC90H從表l中可以看出，根據DS18B20輸出的二進位碼及其配置的解析度，經過簡單的計算就能得到測量的溫度值。程序部分/*Copyright(c)2008，HarbinResearchInstituteofElectricalInstruments*AllrightsReserved.*FileName:temperature—compensation.c5*Dependencies:define.h/math.h/picl8.h*Processor:PIC18F6621*FileID:HBSsoftware081101*Date:01\11\2008*Abstract:temperaturecompensationoftheMulti一FuctionMeter*CurrentVersion:vl.0*Author:YuGaobo*/#include#include新nclude^include#defineucharunsignedchar#defineuintunsignedint#defineSETTEMPPI〃定義PI口為設定溫皮弁defineSELECTP2〃定義P2口為選擇信號sbitRE2=P3A4;〃定義ds18b20通信埠inttempi，temp2，ID=0,set=0，blink;inttempi=27，xs=5;〃定義整數和小數unsignedintmax,mid,min，flag;/*-50°C~50。C,4°C/eachtime*//*D—Ua,D一Ub,D—Uc,D一Ia，D一Ib，D一lc,D—Uab,D—Ubc,D一Uca,D—n，D—F,D—PHa,D—PHb,D一PHc，D一PH,D—Pa，D一Pb，D一Pc,D一P,D—Q4D一Qb,D—Qc,D—Q*/constunsignedcharComp—tab[25][23]={0x25,0x24,0x25，0x23,0x23,0x24,0x22,0x22，0x21，0x23，0x23,0x22，0x22,0x21，0x23,0x23,0x22,0x22,0x21,0x23,0x23,0x22,0x22,〃-50°C0x20，0xlf,0xlf，0x〗e,0x20，0x22，0x21，0x22,0x22，0x21，0x23，0x1f,0x1e，0x20，0x22，0x1f'0xe,0x20,0x22,0x21,0x22,0x21,0x23,〃-46°C08,0x09，0x10，〃460COxl1,0xl2，0)d1,0xl3,0xl3，0xl4，0xl1，0xl2，0xl1,0x13,0x11,0x12,0x11，0xl3，0xl3，0xl4,0xll,0xl2,0xU'0xD，0x13，Oxl4，0xl，〃50°CJ;//根據該類多功能電能表試驗所得補償數據6voidReadTemperature(void);〃讀取ds18b20當前溫度inttemperature—compensation—signedlongTemper):〃溫度數據處理於函類女voidInk—DS18B20(void);voiddelay—18B20(unsignedinti);unsignedcharReadOneChar(void);voidWriteOneChar(uchardat);voiddelay—18B20(unsignedinti);Ua=Ua*Comp—tab[TC];〃dsl8b20初始化函數〃ds脆0延遲於函數〃dsl8b20讀一個字節〃dsl8b20^—個字節〃上下限初始化Q=Q*Comp_tab[TC][22];〃各項測M數據的溫度補償inttemperature—compensation(unsignedlongTemper)〃溫度補償的於函數，需要輸入無符號長整型的溫度數據intmain(void)unsignedlongTemper=0;max=30;min=20;while①{mid=(max+min)/2;motor;—;if(〖D=,displaytemp;temperature_compensation;Ua=Ua*Comp—tab[TC][O];Ub=Ub*Comp_tab[TC][1];Uc=Uc*Comp—tab[TC][2];la=Ia*Comp_tab[TC][3〗；Ib=fb*Comp—tab[TC][4];Ic=lc*Comp_tab[TC][5];Uab=Uab*Comp—tab[TC][6];Ubc=Ubc*Comp_tab[TC〗[7];7Uca=Uca*Comp—tab[TC][8];ln=ln*Comp—tab[TC][9];F=F*Comp—tab[TC][10];PHa=PHa*Comp—tab[TC][11];PHb=PHb*Comp—tab[TC][12];PHc=PHc*Comp—tab[TC][13];PH=PH*Comp—tab[TC][14];Pa=Pa*Comp—tab[TC][15];Pb=Pb*Comp—tab[TC][16];Pc=Pc*Comp—tab[TC][17];P=P*Comp—tab[TC][18];Qa=Qa*Comp—tab[TC][19];Qb=Qb*Comp—tab[TC][20];Qc=Qc*Comp—tab[TC][21];Q=Q*Comp—tab[TC][22];inttemperature—compensation(unsignedlongTemper)unsignedintTC=0;〃定義整數W參數TC=0Temper=Temper+50;〃溫度加50，閃為溫度測輦範圍為-50°C至50°C，而溫度補償數據二維數組的組標號最低是從零開始，所以為了對照補償數組，把溫度提為止值。Temper=Temper/4;〃溫度補償每4°C一組補償數據TC=ceil(Temper);〃作為標號進行取整運算returnTC;〃TC數值返冋主函數/*********延時>111.0596有誤差********/voiddelayms(intms)uchari;while(ms—)for(i=250;i>0;i--);/***********ds18b20延遲子凼數(晶振11.0596MHz)*******/voiddelay—18B20(unsignedinti)while(i--);Z**********dsl8b20初始化函數**********************/voidfnit一DS18B20(void)unsignedcharx=0;DQ=1;delayj犯20(8);DQ=0;delay一18B20(80);DQ=1;delayj8B20(4);x=DQ;delayj8B20(20);〃DQ復位ds8b20通信埠〃稍做延時〃MCU將DQ拉低〃精確延時人丁.480us〃拉高總線Z/稍做延時後如果!^0則初始化成功x-l則初始化火敗Z***********dsl8b20'虔—t^字unsignedcharReadOneChar(void)uchari=0;uchardat=0;for(i=8;i>0;i—)DQ=0;dat=l;DQ=1;if(DQ)dat|=0x80;〃高屯平拉成低電平時讀周期開始//給脈衝信號delayJ8B20(4);ret,(dat);Z*************dsl8b2G"~"個字voidWriteOneChar(uchardat)unsignedchari=0;for(i=8;i>0;i響-)DQ=0;DQ=dat&0x01;delayj8B20(5);DQ=1;dat》=l;〃從高屯平拉至低屯平時,巧周期的開始〃數據的最低位先^入〃60us到120us延時〃從最低位到最高位傳入"氺水承""氺""'虔取dsl8b20^前溫度****沐*******/voidReadTemperature(void)unsignedchara=0;unsignedcharb=0;unsignedchart=0;Init一DS18B20;WriteOneChar(OxCC);髓eOneChar(0x44);delay—18B20(100);1nit一DS18B20;WriteOneChar(OxCC);WriteOneChar(OxBE);dday」8B20(100);a=ReadOneChar;b=ReadOneChar;//跳過讀序號列號的操作//啟動溫度轉換〃thismessageisweryimportant〃跳過讀序號列號的操作〃讀取溫度寄存器？(共可讀9個寄存器)前兩個就是溫度〃'虔取溫度值低位〃讀取溫度值高位temp1=b<<4;〃高8位中後二位數的值tempi+=(a&0xfD)>>4;//低8位中的高4位值加上高8位中後二位數的值tempi是溫整數值temp2=a&0x0f;〃小數的值權利要求1、一種多功能電能表的溫度補償方法，其特徵在於所述的溫度數據採集電路由數字式溫度測量晶片、處理器MCU和外圍輔助電路組成；溫度測量晶片將採集到的溫度數據，根據1-Wire總線協議把數位化的溫度數據通過I/O口傳給處理器MCU，處理器MCU應用溫度補償算法對多功能電能表測量的電力數據進行針對性的補償；2、根據權利要求1所述的一種多功能電能表的溫度補償方法，其特徵在於所述的溫度測量晶片採用數字溫度測量晶片DS18B20;3、根據權利要求1所述的一種多功能電能表的溫度補償方法，其特徵在於處理器MCU採用PIC18F6621;4、根據權利要求1所述的一種多功能電能表的溫度補償方法，其特徵在於所述溫度補償程序採用MPLABIDEv8.15編譯。全文摘要一種多功能電能表的溫度補償方法，本發明涉及一種電能信息監測裝置的溫度補償方法，它克服了現有技術中只對多功能電能表局部進行溫度補償的缺陷，全面解決了多功能電能表溫度補償的問題，提高了電能表的精度。所述的溫度數據採集電路由數字式溫度測量晶片、處理器MCU和外圍輔助電路組成。溫度測量晶片將採集到的溫度數據，根據1-Wire總線協議把數位化的溫度數據通過I/O口傳給處理器MCU，處理器MCU應用溫度補償算法對多功能電能表測量的電力數據進行針對性的補償。本發明能夠保證多功能電能表在惡劣溫度條件下的測量精度，具有電路設計簡潔、溫度補償全面的特點。文檔編號G01R11/185GK101498741SQ200810209779公開日2009年8月5日申請日期2008年12月25日優先權日2008年12月25日發明者於高波申請人:哈爾濱電工儀表研究所