單片機在電機功率因數測量中的應用
沈 瀅 曹淑芬 (沈陽工業學院110015)
1引言
在電機測試中，迅速、準確地測量功率因數是經常遇到的，并且有多種多樣的測量方法。本文介紹的是利用8031單片機進行電機功率因數測量的方法，具有硬件簡單、測量快速準確、實現方便的特點。
2原理
利用8031的定時一計數器，選擇定時器工作方式。
當門控位gate =0時，使定時器運行只受tro位的控制。
當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換為一定幅值的方波，并作為d觸發器的輸入。而觸發器輸出脈沖的寬度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行測量。
因為相電壓及相電流的頻率均為工頻50hz（對應周期為20000μs），而一個周期對應的電角度為360度，故當t值被測定后，電機的功率因數角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電路構成，5.1kω電阻上電壓輸出波形近似為方波，而d觸發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：
具體電路實現時，選用的光電耦合器為ti:p521-4，觸發器為74ls74。示波器上顯示的波形基本與圖2相吻合。
3測試程序
該程序段將計數結果放在r32和r33兩個單元。定時一計數器to工作于定時器方式，操作模式1(16位計數)。測試時，應在1 nto為低電平時。設置tro=1，當1 nto變為高電平時，就啟動計數；1 nto再次變低時，停止計數。此計數值即為被測正脈沖的寬度。
mov tmod，#09h，設to為模式1，gate=1
mov tlo，#ooh，設to初值為00hmov tho，#00h
mov ro，#20h，計數結果存放地址r32
jb lnto，$，等待1nto變低
setb tro，準備啟動定時器to，tro為to的運行控制位
jnb into，$，等待1nto變高，起動計數
jb lnto，$．等待1nto再次變低
clr tro，停止計數
mov @ro，tlo，將計數值送入r32、r33單元
inc ro
mov@ro, tho
4測試結果及誤差分析
附表列出3組測量結果，以進行比較。8031振蕩器頻率選為12mhz。tho與tlo中的計數值乘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，首先利用標準脈沖信號測定一個周期長度對應的時間值，再根據丁的長度按式(2) |
