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一、內(nèi)容簡介
本文將介紹以HY16F198搭配Hall Sensor（WCS1800）進(jìn)行交流電流數(shù)值量測，最大可量測電流范圍從0.1A~17.68A.本文實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)從0A~17.6A，比較使用電表Agilent 34401A與HY16F198透過交流信號計(jì)算出在不同頻率45Hz， 50Hz， 60Hz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、原理說明
量測原理
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）組成成分是包含（Vac）交流電壓訊號和（Vdc）直流電壓訊號混和而成的訊號，使用HY16F198量測輸出電壓（Vout）訊號，并且透過算法分析ADC Count數(shù)值，進(jìn)而換算出相對感測到的交流電流負(fù)載。但需注意，透過Hall Sensor（WCS1800）轉(zhuǎn)出每1安培（A）的輸出電壓最大誤差為正負(fù)6mV，詳細(xì)的Hall Sensor特性規(guī)格表顯示在下一頁電器特性表。
Hall Sensor（WCS1800）因?yàn)楸旧淼妮敵鲭妷海╒out）帶有Vac交流電壓加上Vdc直流電壓混和成分，而Vdc的數(shù)值為1/2 Vdd，因此，本文應(yīng)用使用HY16F198設(shè)定VDDA電壓為3V，并且于ADC緩存器內(nèi)設(shè)定ADC輸入?yún)⒖茧妷悍糯蟊稊?shù)為VREF*1/2（VREF= VRPS-VRNS），如把緩存器做為此設(shè)定，可以準(zhǔn)確的量測到輸入電壓最大范圍1.5V.但是這樣的連接，就無法量測到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，因此量測到的電壓數(shù)值再透過交流信號計(jì)算分析求出感應(yīng)到的交流電流，并且由LCD Display做電流數(shù)值顯示。
圖1 Hall Sensor
圖2 結(jié)構(gòu)框圖
控制芯片
單片機(jī)簡介：HY16F系列32位高性能Flash單片機(jī)（HY16F198）
圖3 HY16F198
（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20MHz石英震蕩器或內(nèi)部16MHz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/2（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)存儲器8KBytes SRAM.（6）擁有BOR and WDT功能，可防止CPU死機(jī)。
（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)存儲器8KBytes SRAM。
（6）擁有BOR and WDT功能，可防止CPU死機(jī)。
（7）24-bit高精準(zhǔn)度ΣΔADC模擬數(shù)字轉(zhuǎn)換器（7.1）內(nèi)置PGA （Programmable Gain Amplifier）最高可達(dá)128倍放大。
（7.2）內(nèi)置溫度傳感器。
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，這樣就可以量測到帶有1/2VDDA的交流電壓訊號。
主要組件介紹
（1） MCU：HY16F198，功能為量測電信號、控制、運(yùn)算包含功能為儲存校正參數(shù)。
（2） LCD Display：負(fù)責(zé)顯示量測出來的電流數(shù)值。
（3） 10K奧姆分壓電路 ： 主要做為分壓電路應(yīng)用，可以量測到帶有1/2VDDA的交流電壓訊號。
（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。
軟件說明
本文引用地址：http://www.eepw.com.cn/article/271787.htm
程序流程圖
函式使用說明 ：
1. void AC_DataCount（int index， int ADC_Data） ： 把量測到的ADC Data轉(zhuǎn)換成AC Data。
int index ： 代表所量測到的ADC Data資料筆數(shù)。
int ADC_Data ： 使用HY16F198 ADC所量測到的ADC Data數(shù)值。
2. long long AC_Algorithm（void） ： AC Data透過交流信號算法計(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;
{
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（）;
}
工商網(wǎng)監(jiān)
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