介绍一种简单的交流电压测量方法

只看该作者 · 2012-7-9 14:12

通常,在测量220V或380V工频电压时,并不要求非常高的精度,一般的控制系统中,能精确到1%就足够了。在这里向大家介绍一种我设计的非常简单的测量方法，实践证明，该方法实用、可靠，成本低廉，完全能够满足一般监控系统的要求。
硬件电路：仅用一个220V/6V-1W的普通电源变压器，经过全波整流，小电容滤波，滤除其高频干扰谐波，然后电阻分压成适合A/D转换的带有纹波的电压。直接连接到A/D输入脚。如果测量380V的电压，将两只220V的变压器串联使用即可。
软件设计：
1、先进行一次A/D转换，存入一个变量x中，作为参考值；
2、再进行一次A/D转换，与上次比较，如果小于x，说明正处于交流电压的下降沿，存入 x中；继续A/D转换，至到大于前次的转换值，说明已经进入了交流电压的上升沿，存入x；
3、继续A/D转换，如果转换结果大于x，存入x；直到转换结果小于x，说明x中保存的就是交流电压的最大值！
4、然后把x除以一个常数，得出你想显示出的值即可。完成一次测量。
这样完成一次测量最长时间是10ms，最短时间只需三次A/D转换时间。如果软件还执行其它操作，便转入其它子程序，之后继续1-4的步骤，将每次结果累加。
测量n次后，求算术平均值。也可以采取其它数字滤波的方法。
为避免测量0电压程序进入死循环，可以设置一个A/D转换次数计数器，转换一定次数之后退出。

校准电压可以在分压电阻中设置一个电位器，也可以软件校准。软件校准的方法：例如在380V点校准，把结果乘以380，再除以380，假如得382。那么，把除数变成382即可。

这样测量交流电压，在宽范围内的线性不是太好，主要原因是全波整流的二极管电压降是一个常数（约1.4V)。但针对220V或380V的电压测量来讲，电压波动不可能超过30%，在此范围内的线性误差还是可以接受的。我曾以一只0.5级的电压表与采取该方法的测量显示值相比较，基本一致。

附一段测量程序：
//电压测量程序
int mesure(void)
{
uchar m_cAdccount; //ADC转换次数
uint m_nAdcValue; //当前ADC转换值
uint m_nPreAdcValue; //前次ADC转换值
// enum condition eX;
//定义A口为输入，A0无上拉电阻，A1~A7有上拉电阻
DDRA=0X00;
PORTA=0XFE;

//有关变量初始化
m_nAdcValue=0;
m_nPreAdcValue=0;

//内部2.56V参考电压，0通道
ADMUX=0Xc0;
//使能ADC, 时钟：ck/32
ADCSRA=_BV(ADEN)|_BV(ADPS2)|_BV(ADPS0);
//开始第一次转换
ADCSRA|=_BV(ADSC);
//等待转换结束
while(ADCSRA&_BV(ADSC))
;
//读取第一次转换值
m_nAdcValue=ADCL;
m_nAdcValue|=(uint)(ADCH<<8);
for(m_nPreAdcValue=m_nAdcValue,m_cAdccount=0;
(m_nAdcValue<=m_nPreAdcValue)&&(m_cAdccount<100);
m_cAdccount++)
{
m_nPreAdcValue=m_nAdcValue;
ADCSRA|=_BV(ADSC);
//等待转换结束
while(ADCSRA&_BV(ADSC))
;
m_nAdcValue=ADCL;
m_nAdcValue|=(uint)(ADCH<<8);
}
for(m_nPreAdcValue=m_nAdcValue,m_cAdccount=0;
(m_nAdcValue>=m_nPreAdcValue)&&(m_cAdccount<100);
m_cAdccount++)
{
m_nPreAdcValue=m_nAdcValue;
ADCSRA|=_BV(ADSC);
//等待转换结束
while(ADCSRA&_BV(ADSC))
;
m_nAdcValue=ADCL;
m_nAdcValue|=(uint)(ADCH<<8);
}
if(g_nBaseVoltage==100)
m_nPreAdcValue=m_nPreAdcValue/4;
else
m_nPreAdcValue=m_nPreAdcValue/2;
return(m_nPreAdcValue);
}