基于STM32的高精度三电极测试电路研究

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（ＣｏｌｌｅｇｅｏｆＥｌｅｃｔｒｏｎｉｃＩｎｆｏｒｍａｔｉｏｎ，ＨａｎｇｚｈｏｕＤｉａｎｚｉＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙ，Ｈａｎｇｚｈｏｕ３１００１８，Ｃｈｉｎａ）
第３１卷第２期
２０１４年２月
机
电
工
程
Ｖｏ１ｌ．３１Ｎｏ．２Ｆｅｂ．２０１４
ＪｏｕｒｎａｌｏｆＭｅｃｈａｎｉｃａｌ＆ＥｌｅｃｔｉｃｒａｌＥｎｇｉｎｅｅｉｎｒｇ
ＤＯＩ：１０．３９６９／ｊ．ｉｓｓｎ．１００１ — ４５５１．２０１４．０２．０１２
基于ＳＴＭ３２的高精度三电极测试电路研究霉
苑恒，徐军明，胡晓萍
（杭州电８）
摘要：针对目前市场上三电极测试产品存在的体积大、价格昂贵等问题，在对三电极工作原理分析的基础上，设计了三电极系统的
结构模型，并提出了一种新型的基于ＳＴＭ３２微控制器的三电极测试电路。测试电路由恒电位仪电路和电压放大电路构成，以高精密仪器运算放大器为核心器件设计了恒电位仪电路；采用同相并联结构的差分放大电路实现了对微电压的高倍率放大，并用Ｉｃ接口的Ａ／Ｄ芯片采样放大后的电压信号。研究结果表明，该三电机测试电路的电位误差在１ｍＶ以内，测试电流的下限达到０．１ｔｘＡ；电路可以用来生产便携式三电极测试设备。关键词：恒电位仪；基准电压发生电路；微电流检测电路；ＳＴＭ３２中图分类号：ＴＨ８３文献标志码：Ａ文章编号：１００１ — ４５５１（２０１４）０２ — ０１８６ — ０５
ｔｈｅｅｒｒ０ｒｏｆｐｏｔｅｎｔｉａｌｉｓｂｅｌｏｗ１ｍＶａｎｄｔｈｅｃｉｒｃｕｉｔｃａｎｍｅａｓｕｒｅｃｕｒｒｅｎｔｗｈｏｓｅｖａｌｕｅｉｓｌｅｓｓｔｈａｎＯ．１¨ Ａ．Ｔｈｅｃｉｒｃｕｉｔｃａｎｂｅｕｓｅｄｔｏ
Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ａｉｍｉｎｇａｔｓｏｌｖｉｎｇｐｒｏｂｌｅｍｓｓｕｃｈａｓｌａｒｇｅｖｏｌｕｍｅａｎｄｈｉｇｈｐｉｒｃｅｓｏｆｔｈｒｅｅ —ｅｌｅｃｔｒｏｄｅｔｅｓｔｐｒｏｄｕｃｔｓ，ｂａｓｅｄｏｎｔｈｅａｎａｌｙｓｉｓｐｉｒｎｃｉｐｌｅｏｆｔｈｒｅｅ —ｅｌｅｃｔｒｏｄｅ，ｔｈｅｓｔｒｕｃｔｕｒｅｏｆｔｈｒｅｅ — ｅｌｅｃｔｒｏｄｅｓｙｓｔｅｍｗａｓｄｅｓｉｇｎｅｄａｎｄａｍｅｔｈｏｄｗａｓｐｒｅｓｅｎｔｅｄｔｏｂｕｉｌｄａｃｉｒｃｕｉｔｗｈｉｃｈｂａｓｅｄｏｎＳＴＭ３２ｍｉｃｒｏｐｒｏｃｅｓｓｏｒ．Ｔｅｓｔｃｉｒｃｕｉｔｗａｓｃｏｍｐｏｓｅｄｂｙｔｈｅｐｏｔｅｎｔｉｏｓｔａｔｃｉｒｃｕｉｔａｎｄｖｏｌｔａｇｅａｍｐｌｉｆｉｃａｔｉｏｎｃｉｒｃｕｉｔ．Ｐｏｔｅｎｔｉｏｓｔａｔｃｉｒｃｕｉｔｗｈｏｓｅｃｏｒｅｄｅｖｉｃｅｗａｓｏｐｅｒａｔｉｏｎａｌａｍｐｌｉｉｆｅｒｓｗｉｔｈｈｉｇｈｐｒｅｃｉｓｉｏｎｗａｓｄｅｓｉｇｎｅｄ，ｍｉｃｒｏ — ｖｏｌｔａｇｅｗａｓａｍｐｌｉｆｉｅｄｂｙｄｉｆｆｅｒｅｎｃｅａｍｐｌｉｉｆｅｒｗｉｔｈｉｎ —ｐｈａｓｅｐａｒｌｌａｅｌｓｔｕｃｒｔｕｒｅ，ａｎｄＡ／ＤｃｏｎｖｅｒｔｅｒｗｉｔｈＩ２Ｃｉｎｔｅｒｆａｃｅｗａｓｓａｍｐｌｅｄｔｈｅａｍｐｌｉｉｆｅｄｖｏｌｔａｇｅｓｉｇｎａ１．Ｔｈｅｒｅｓｕｌｔｓｉｎｄｉｃａｔｅｔｈａｔ
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ＹＵＡＮＨｅｎｇ，ＸＶＪｕｎ — ｍｉｎｇ，ＨＵＸｉａｏ — ｐｉｎｇ

基于stm32的三相智能电能表计量的研究

欢迎下载支持，谢谢！基于stm32的三相智能电能表计量的研究李宏1，王晓泳2（1. 国网山东省电力公司胶州市供电公司，山东青岛266300；2. 国网山东省电力公司青岛市供电公司，山东青岛266100）摘要本文着重描述三相电能表原理说明。

本课题研制的电能表主要采用高性能低功耗微处理器STM32 F103VC6和高精度电能测量芯片ATT7022E为数据采集核心。

通过双边比电流互感器对电流信号采样，并经微控制器对电网功率实时检测和处理来实现功率分段计量，通过对计量原理的充分分析和研究，设计出计量硬件电路和软件流程。

为完善电能表设计，硬件系统还包含电源模块设计、串行接口设计、显示模块设计、存储时钟模块设计等。

结合硬件设计，系统地对软件部分做了整体架构。

软件设计均采用主程序和子程序即模块编程的形式来减少了程序冗余，增强了软件系统的可读性和维护性。

关键词：三相电能表；高性能低功耗微处理器STM32 F103VC6；高精度电能测量芯片ATT7022E目录摘要 (2)目录 (3)1 概论 (1)1.1 研究背景 (1)1.2课题的研究意义 (1)1.3电能表技术和发展现状 (1)1.4 本文的主要工作和章节安排 (1)2 图像匹配基本理论 (3)2.1 电能表发展历程 (3)2.2三相电测量原理 (3)2.3三相感应式电表原理 (5)2.4三相电子式电表原理 (6)2.5数字式乘法器工作原理 (8)3 计量芯片 (10)3.1 计量芯片情况 (10)3.2 计量设计 (11)3.3 电能计量芯片 (13)4 系统设计 (25)4.1 系统程序特点 (25)4.2 开发环境简介 (25)5 总结与展望 (32)5.1 总结 (32)5.2 展望 (34)1概论1.1 研究背景随着电力和电子行业的蓬勃发展，电力公司对电能表要求越来越高，电能表作为用户和电力公司的交易平台，作用至关重要。

对电能表一般要求是既要保证计量精度，同时又必须能长时间稳定可靠运行。

基于STM32的高精度三电极测试电路设计

基于STM32的高精度三电极测试电路设计(杭州电子科技大学电子信息学院，杭州310018)摘要：三电极体系广泛应用于电化学分析实验中。

本文设计了一种基于STM32F103的三电极测试电路。

利用DA转换芯片产生基准电压，并设计自动反馈系统使工作电位保持恒定；利用精密仪器运放构成的放大电路测试电极产生的响应电流。

实验结果表明电路的电位控制精度≤1mV，响应电流的测试下限达到0.1μA。

关键词：恒电位仪；基准电压发生电路；微电流检测电路中图分类号：文献标识码：The development ofhigh precision three-electrode test circuitYUAN Heng，XU Jun-Ming，HU Xiao-ping(College of Electronic Information, Hangzhou Diazi University, Hangzhou 310018, China) Abstract:Three-electrode system is widely used inexperiment of electrochemistry analysis. This paper presents athree-electrodetest circuitbased on STM32F103. Using DAconverter chipto generate the referencevoltageand automatic feedbacksystem to keep voltage of working electrode constant; utilizing precision Instrumentation Amplifier to measure the response current of working electrode. The accuracy of potential can reach below 1mv and the circuit can measure current which is produced by electrode and whose value is less than0.1μA. Keywords: Potentiostat; Reference voltage circuit; Micro-current testing circuit;0 前言三电极系统包含工作电极（Work electrode）、参比电极(Reference electrode)、对电极(Counter electrode),被广泛应用于电化学分析中，对推动电化学学科的发展起着重要作用。

基于stm32的三相智能电能表计量的研究

作系统要求的通用性，这样在控制系统设计中就可以吧具有一定功能的子程序或者重大服务程序进行排列组合，时期能够组成一个能够完成特定功能的应用程序，节省开发时间。可靠性：程序实现系统的功能是程序时间的基本要求，系统的可靠性则是关键，只有系统的可靠性高才能保证系统的正常运行。２．２开发环境简介常见的开发环境是ＫＥＩＬ和ＩＡＲ。ＫＥＩＬ。Ｋｅｉｌ是美国ＫｅｉｌＳｏｆｔｗａｒｅ公司出品的单片机开发系统易学
电子技术
柬工案梗术
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基于ｓｔｍ３２的三相智能电能表计量的研究
李宏’ ，王晓泳（１．国网山东省电力公司胶州市供电公司，山东青岛２６６３００；２．国网山东省电力公司青岛市供电公司，山东青岛２６６１ＯＯ）
动力矩相互作用，使铝盘在磁场中获得的转速正比于负载的有功功率，从而达到计量电能的目的。（２）三相四线有功电能表（三相四线三元件电能表）三相四线有功电能表的工作原理与单相有功电能表的工作原理基本上相同，适用于对三相四线对称或不对称负载作有功电能的计量。三相四线有功电能表可以看作是三只单相电能表的组合，它具有三组电压、电流元件，两个同轴转动的铝盘上、下排列，上面一只铝盘装有一套驱动元件（即电压、电流线圈），下面一只铝盘装有两组驱动元件，一套计度器。铁芯采用分离形式，电压元件为半封闭插片结构，三相四线有功电能表工作时，由三组电流、电压元件产生一移动磁场，作用在铝盘上的总转矩为三组元件产生的转矩之和，使铝盘在磁场中获得的转速正比于负载的有功功率，从而达到计量电能的目的（图１）。软件是系统的灵魂，软件与硬件设计占同样重要的地位，当系统硬件设计完成后，剩余的工作都是靠软件来完成的。软件的执行效率和稳定性决定了系统的执行效率和稳定性。电能表软件系统是整个系统的控制、指挥中心。因此优化软件结构和控制算法是软件系统的关键，需要仔细、并反复的论证。

基于STM32的高精度0～24 mA恒流源的设计

ｃｉｒｃｕｉｔ；ｐｏｒｔａｂｌｅ；ｈ培ｈ
ｐｒｅｃｉｓｉｏｎ
引言当今自动化仪器仪表设备的安装调试与维护，精密电阻的检
针对高精度便携式恒流源的需求，提出了一种基于ｓＴＭ３２的便携式恒流源的设计。该恒流源能够提供高精度的０～２４ｍＡ恒流，在０～２４ｍＡ范围内输出可调，并且该系统稳定性好、精度高、体积小便于携带。
ＵＳＢＰＬＵＧ
ＶＣＣ』ＪＳＢ
）
的时钟速率工作，并与标准ＳＰＩ接口标准兼容，在５Ｖ时的功耗降至１斗Ａ，功耗较低，ＡＤ５０６２的基准电压通过外部ＲＥＦ引脚获得。ＡＤ５０６２的输出电压的变化主要受基准电压源的影响，为了提高稳定性，选用ＲＥＦｌ９２作为ＡＤ５０６２的基准电压芯片，ＲＥＦｌ９２精密带隙基准电压源采用温度漂移曲率校正专利电路，并对高稳定性薄膜电阻进行激光调整，从而实现极低的温度系数和较高精度。为了提高系统的稳定性，防止系统出现电路故障，由ＳＴＭ３２的ＡＤｃ分别对电池电压ＶＢＡＴ、ＳＴＭ３２供电电压３．３
医司
图１系统总体设计框图收稿日期：２０１３—１０—２２收修改稿日期：２０１４—０６一１８
万方数据
第１ｌ期是系统人机界面的重要组成部分。
徐巧玉等：基于ｓＴＭ３２的高精度０～２４ｍＡ恒流源的设计
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稳定、功能完备、成本低，是开发小型控制系统核心控制芯片的首选。４。在系统中主要负责控制Ａ／Ｄ转换芯片为Ｖ—Ｉ电路提供输入电压、控制人机交互界面和系统电压监测。ＳＴＭ３２通过ＦｓＭｃ与液晶模块连接，实现人机交互。根据恒流源需求，通过ＳＰＩ总线控制ＡＤ５０６２为Ｖ—Ｉ电路提供输入电压。当设定输出电流时，ＳＴＭ３２通过改变寄存器的数据来控制ＡＤ５０６２的输出电压。ＡＤ５０６２是一款单通道、全精度、１６位、无缓冲电压输出ＤＡＣ，最大积分非线性误差（ＩＮＬ）为１１５Ｂ，该器件采用多功能三线式串行接口，能够以最高３０

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基于STM32的高精度0～24 mA恒流源的设计

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