單片機在電機功率因數(shù)測量中的應(yīng)用
沈 瀅 曹淑芬 (沈陽工業(yè)學(xué)院110015)
1引言
在電機測試中，迅速、準(zhǔn)確地測量功率因數(shù)是經(jīng)常遇到的，并且有多種多樣的測量方法。本文介紹的是利用8031單片機進(jìn)行電機功率因數(shù)測量的方法，具有硬件簡單、測量快速準(zhǔn)確、實現(xiàn)方便的特點。
2原理
利用8031的定時一計數(shù)器，選擇定時器工作方式。
當(dāng)門控位gate =0時，使定時器運行只受tro位的控制。
當(dāng)gate=1時，定時器的運行將同時受tro和1nto引腳電平的控制。
若tro=1.1 ,nt0 =1，則啟動to計時，若tro=1.1,nt0=o，則停止計時。這一特點可方便地用于測試外部輸入脈沖的寬度。
2.1原理圖
如圖1所示，兩路正過零檢測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間相位差.
如圖2所示。利用這個脈沖作為into管腳的控制端，即可利用8031單片機對這一寬度進(jìn)行測量。
因為相電壓及相電流的頻率均為工頻50hz（對應(yīng)周期為20000μs），而一個周期對應(yīng)的電角度為360度，故當(dāng)t值被測定后，電機的功率因數(shù)角φ即可按下式計算：
2.2 實測電路圖
實測電路圖如圖3所示。
正過零檢測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。
在實際測量時，為了能檢驗測量的精度，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：
具體電路實現(xiàn)時，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測試程序
該程序段將計數(shù)結(jié)果放在r32和r33兩個單元。定時一計數(shù)器to工作于定時器方式，操作模式1(16位計數(shù))。測試時，應(yīng)在1 nto為低電平時。設(shè)置tro=1，當(dāng)1 nto變?yōu)楦唠娖綍r，就啟動計數(shù)；1 nto再次變低時，停止計數(shù)。此計數(shù)值即為被測正脈沖的寬度。
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，計數(shù)結(jié)果存放地址r32
jb lnto，$，等待1nto變低
setb tro，準(zhǔn)備啟動定時器to，tro為to的運行控制位
jnb into，$，等待1nto變高，起動計數(shù)
jb lnto，$．等待1nto再次變低
clr tro，停止計數(shù)
mov @ro，tlo，將計數(shù)值送入r32、r33單元
inc ro
mov@ro, tho
4測試結(jié)果及誤差分析
附表列出3組測量結(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。實測時，電阻r2選為100ω，3組電容分別為10，20，30μf。
利用示波器測量脈寬t時，首先利用標(biāo)準(zhǔn)脈沖信號測定一個周期長度對應(yīng)的時間值，再根據(jù)丁的長度按式(2) |
