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基于HY16F198和霍爾傳感器實(shí)現(xiàn)電流數(shù)值測(cè)量系統(tǒng)的設(shè)計(jì)

電子設(shè)計(jì) ? 來源:與非網(wǎng) ? 作者:與非網(wǎng) ? 2021-03-15 17:29 ? 次閱讀

一,內(nèi)容簡介

本文將介紹以HY16F198搭配霍爾傳感器(WCS1800)進(jìn)行交流電流數(shù)值量測(cè),最大可量測(cè)電流范圍從0.1A?17.68A。本文實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)從0A?17.6A,比較使用電表安捷倫34401A與HY16F198透過交流信號(hào)計(jì)算出在不同頻率在45Hz,50Hz的60Hz的之間所得到的交流電流最大誤差率可以控制在3%以內(nèi)。

二,說明原理

量測(cè)原理

透過WCS1800將感應(yīng)到的交流電流轉(zhuǎn)變?yōu)檩敵鲭妷海╒out),而輸出電壓(Vout)組成包含(Vac)交流電壓訊號(hào)和(Vdc)直流電壓訊號(hào)混和并變成的訊號(hào),并使用HY16F198量測(cè)輸出電壓(Vout)訊號(hào),并通過算法分析ADC計(jì)數(shù)數(shù)值,進(jìn)而換算出相對(duì)感測(cè)到的交流電流負(fù)載。但需注意,透過霍爾傳感器(A)的輸出電壓最大誤差為正負(fù)為6mV,詳細(xì)的霍爾傳感器(WCS1800)轉(zhuǎn)出每1安培特性規(guī)格表顯示在下一頁電器特性表。

霍爾傳感器(WCS1800)因?yàn)楸旧淼妮敵鲭妷海╒OUT)帶有吸塵器交流電壓加上Vdc的直流電壓混和成分,而伏的數(shù)值為1/2 Vdd時(shí),因此,本文應(yīng)用使用HY16F198設(shè)置VDDA電壓為3V,并且在ADC緩存器內(nèi)部設(shè)置ADC輸入?yún)⒖茧妷悍糯蟊稊?shù)為VREF * 1/2(VREF = VRPS-VRNS),如把緩存器做設(shè)置設(shè)定,可以準(zhǔn)確的量測(cè)到輸入電壓最大范圍1.5V。但是這樣的連接,就無法量測(cè)到Hall Sensor的Vout輸出電壓范圍,所以需要在外部增加兩個(gè)分壓電阻,在ADC的AIO(0)與VDDA和VSS之間各串10k奧姆電阻做分壓,因此量測(cè)到的電壓數(shù)值再透過交流信號(hào)計(jì)算分析求出感應(yīng)到的交流電流,并且由LCD顯示器做電流數(shù)值顯示。

圖1霍爾傳感器

圖2框圖結(jié)構(gòu)

控制芯片

單片機(jī)簡介:HY16F系列32位高性能閃存單片機(jī)(HY16F198)

圖3 HY16F198

(1)采用最新安第斯山脈32位CPU核心N801處理器

(2)電壓操作范圍2.2?3.6V,以及-40℃?85℃工作溫度范圍。

(3)支持外部的20MHz石英震蕩器或內(nèi)部16MHz的高精度RC震蕩器,擁有多種CPU工作頻率切換選擇,可讓使用者達(dá)到最佳省電規(guī)劃。

(3.1)運(yùn)行模式350uA @ 2MHz的/ 2(3.2)待機(jī)模式為10uA @ 32KHz的/ 2(3.3)休眠模式2.5uA(4)程序內(nèi)存64K字節(jié)閃存ROM(5)數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器8K字節(jié)的SRAM

(3.2)待機(jī)模式10uA @ 32KHz / 2

(3.3)休眠模式2.5uA

(4)程序內(nèi)存64KBytes Flash ROM

(5)數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器8KBytes SRAM。

(6)擁有6)具有BOR和WDT功能,可防止CPU死機(jī)。BOR和WDT功能,可防止CPU死機(jī)。

(7)24位高精密度ΣΔADC模擬數(shù)字轉(zhuǎn)換器(7.1)內(nèi)置PGA(可編程增益放大器)最高可達(dá)128倍放大。

(7.2)內(nèi)置溫度傳感器

(8)超低輸入噪聲運(yùn)算放大器

(9) )16位定時(shí)器A

(10)16位定時(shí)器B模塊具PWM波形產(chǎn)生功能

(11)16位定時(shí)器C模塊具捕獲/比較功能

(12)硬件串行通訊SPI模塊

(13)硬件串行通訊I2C模塊

(14)硬件串行通訊UART模塊

(15)硬件RTC時(shí)鐘功能模塊

(16)硬件Touch KEY功能模塊

三,系統(tǒng)設(shè)計(jì)

硬件說明

HY16F198搭配Hall Sensor連接電路如下,AIO1與Hall Sensor的Vout接,AIO0透過10K電組分壓電路連接在VDDA與VSS之間,這樣就可以量測(cè)到帶有1 / 2VDDA的交流電壓訊號(hào)。

圖4線路硬件連接圖

主要組件介紹(1) MCU:HY16F198,功能為量測(cè)電信號(hào)、控制、運(yùn)算包含功能為儲(chǔ)存校正參數(shù)。

(2) LCD Display:負(fù)責(zé)顯示量測(cè)出來的電流數(shù)值。

(3) 10K奧姆分壓電路:主要做為分壓電路應(yīng)用,可以量測(cè)到帶有1/2VDDA的交流電壓訊號(hào)。

(4) Hall Sensor :將感應(yīng)到的交流電流轉(zhuǎn)換為Vac加上Vdc的混合電壓輸出訊號(hào)。

函式使用說明:1. void AC_DataCount(int index, int ADC_Data) :把量測(cè)到的ADC Data轉(zhuǎn)換成AC Data. int index :代表所量測(cè)到的ADC Data資料筆數(shù)。

int ADC_Data :使用HY16F198 ADC所量測(cè)到的ADC Data數(shù)值。

2. long long AC_Algorithm(void) : AC Data透過交流信號(hào)算法計(jì)算出電流數(shù)值。

一、范例程序

/*——*/ /* MAIN function */ /*——*/ int main(void)

{ long long AC_Value;DisplayInit();ClearLCDframe();Delay(10000);DisplayHYcon();Delay(1000);MCUSTATUSbits._byte = 0;Count=0;InitalADC();SYS_EnableGIE(7,0x1FF); //Enable GIE(Global Interrupt)

while(1)

{ if(MCUSTATUSbits.b_ADCdone) //b_ADCdone=1 execute below { MCUSTATUSbits.b_ADCdone=0;AC_Value = AC_Algorithm(); // To do AC algorithm and to show current value AC_Value=AC_Value/0.5770; // Using 60HZ gain value, calibrate at 2000mA LCD_DATA_DISPLAY(AC_Value); //Display AC Value Count=0;DrvADC_CombFilter(0);DrvADC_ClearIntFlag();DrvADC_EnableInt();DrvADC_CombFilter(1);} return 0;} /*——*/ /* ADC Interrupt Subroutines */ /*——*/ void HW2_ISR(void)

{ int ADCData;if(DrvADC_ReadIntFlag())

{ DrvADC_ClearIntFlag();ADCData=DrvADC_GetConversionData();AC_DataCount(Count++,ADCData); // AC Algorithm : to get ADCData if(Count》=AC_DataLen) //to do 4096 times { DrvADC_DisableInt();MCUSTATUSbits.b_ADCdone=1;} /*——*/ /* ADC Initialization Subroutines */ /*——*/ void InitalADC(void)

{ //Set ADC input pin DrvADC_SetADCInputChannel(ADC_Input_AIO1,ADC_Input_AIO0); //Set the ADC positive/negative input voltage source. DrvADC_InputSwitch(OPEN); //ADC signal input (positive and negative) short(VISHR) control. DrvADC_RefInputShort(OPEN); //Set the ADC reference input (positive and negative) short(VRSHR) control. DrvADC_Gain(ADC_PGA_Disable,ADC_PGA_Disable); //Input signal gain for modulator. DrvADC_DCoffset(0); //DC offset input voltage selection (VREF=REFP-REFN)

DrvADC_RefVoltage(VDDA,VSSA); //Set the ADC reference voltage. DrvADC_FullRefRange(1); //Set the ADC full reference range select. //0: Full reference range input //1: 1/2 reference range input DrvADC_OSR(10); //10 : OSR=32 DrvADC_CombFilter(ENABLE); //Enable OSR DrvADC_ClkEnable(0,1); //Setting ADC CLOCK ADCK=HS_CK/6 Rising edge is high //Set VDDA voltage DrvPMU_VDDA_LDO_Ctrl(E_VDD3V);DrvPMU_BandgapEnable();DrvPMU_REFO_Enable();DrvPMU_AnalogGround(ENABLE); //ADC analog ground source selection. //1 : Enable buffer and use internal source(need to work with ADC)

//Set ADC interrupt DrvADC_EnableInt();DrvADC_ClearIntFlag();DrvADC_Enable();}

責(zé)任編輯:gt

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