單片機(jī)在電機(jī)功率因數(shù)測(cè)量中的應(yīng)用
沈 瀅 曹淑芬 (沈陽(yáng)工業(yè)學(xué)院110015)
1引言
在電機(jī)測(cè)試中，迅速、準(zhǔn)確地測(cè)量功率因數(shù)是經(jīng)常遇到的，并且有多種多樣的測(cè)量方法。本文介紹的是利用8031單片機(jī)進(jìn)行電機(jī)功率因數(shù)測(cè)量的方法，具有硬件簡(jiǎn)單、測(cè)量快速準(zhǔn)確、實(shí)現(xiàn)方便的特點(diǎn)。
2原理
利用8031的定時(shí)一計(jì)數(shù)器，選擇定時(shí)器工作方式。
當(dāng)門控位gate =0時(shí)，使定時(shí)器運(yùn)行只受tro位的控制。
當(dāng)gate=1時(shí)，定時(shí)器的運(yùn)行將同時(shí)受tro和1nto引腳電平的控制。
若tro=1.1 ,nt0 =1，則啟動(dòng)to計(jì)時(shí)，若tro=1.1,nt0=o，則停止計(jì)時(shí)。這一特點(diǎn)可方便地用于測(cè)試外部輸入脈沖的寬度。
2.1原理圖
如圖1所示，兩路正過(guò)零檢測(cè)電路分別將相電壓及相電流轉(zhuǎn)換為一定幅值的方波，并作為d觸發(fā)器的輸入。而觸發(fā)器輸出脈沖的寬度t即為相電壓及相電流的時(shí)間相位差.
如圖2所示。利用這個(gè)脈沖作為into管腳的控制端，即可利用8031單片機(jī)對(duì)這一寬度進(jìn)行測(cè)量。
因?yàn)橄嚯妷杭跋嚯娏鞯念l率均為工頻50hz（對(duì)應(yīng)周期為20000μs），而一個(gè)周期對(duì)應(yīng)的電角度為360度，故當(dāng)t值被測(cè)定后，電機(jī)的功率因數(shù)角φ即可按下式計(jì)算：
2.2 實(shí)測(cè)電路圖
實(shí)測(cè)電路圖如圖3所示。
正過(guò)零檢測(cè)電路利用光電耦合器及rc電路構(gòu)成，5.1kω電阻上電壓輸出波形近似為方波，而d觸發(fā)器輸出寬度為丁的脈沖信號(hào)。
在實(shí)際測(cè)量時(shí)，為了能檢驗(yàn)測(cè)量的精度，利用圖4所示的rc電路模擬相電壓u。及相電流u1，則兩者之間的相角差：
具體電路實(shí)現(xiàn)時(shí)，選用的光電耦合器為ti:p521-4，觸發(fā)器為74ls74。示波器上顯示的波形基本與圖2相吻合。
3測(cè)試程序
該程序段將計(jì)數(shù)結(jié)果放在r32和r33兩個(gè)單元。定時(shí)一計(jì)數(shù)器to工作于定時(shí)器方式，操作模式1(16位計(jì)數(shù))。測(cè)試時(shí)，應(yīng)在1 nto為低電平時(shí)。設(shè)置tro=1，當(dāng)1 nto變?yōu)楦唠娖綍r(shí)，就啟動(dòng)計(jì)數(shù)；1 nto再次變低時(shí)，停止計(jì)數(shù)。此計(jì)數(shù)值即為被測(cè)正脈沖的寬度。
mov tmod，#09h，設(shè)to為模式1，gate=1
mov tlo，#ooh，設(shè)to初值為00hmov tho，#00h
mov ro，#20h，計(jì)數(shù)結(jié)果存放地址r32
jb lnto，$，等待1nto變低
setb tro，準(zhǔn)備啟動(dòng)定時(shí)器to，tro為to的運(yùn)行控制位
jnb into，$，等待1nto變高，起動(dòng)計(jì)數(shù)
jb lnto，$．等待1nto再次變低
clr tro，停止計(jì)數(shù)
mov @ro，tlo，將計(jì)數(shù)值送入r32、r33單元
inc ro
mov@ro, tho
4測(cè)試結(jié)果及誤差分析
附表列出3組測(cè)量結(jié)果，以進(jìn)行比較。8031振蕩器頻率選為12mhz。tho與tlo中的計(jì)數(shù)值乘lμs即為所求正脈沖寬度。
改變圖4中電容c值的大小，即可得到多組φ值。實(shí)測(cè)時(shí)，電阻r2選為100ω，3組電容分別為10，20，30μf。
利用示波器測(cè)量脈寬t時(shí)，首先利用標(biāo)準(zhǔn)脈沖信號(hào)測(cè)定一個(gè)周期長(zhǎng)度對(duì)應(yīng)的時(shí)間值，再根據(jù)丁的長(zhǎng)度按式(2) |
