单片机在电机功率因数测量中的应用
沈 滢 曹淑芬 (沈阳工业学院110015)
1引言
在电机测试中，迅速、准确地测量功率因数是经常遇到的，并且有多种多样的测量方法。本文介绍的是利用8031单片机进行电机功率因数测量的方法，具有硬件简单、测量快速准确、实现方便的特点。
2原理
利用8031的定时一计数器，选择定时器工作方式。
当门控位gate =0时，使定时器运行只受tro位的控制。
当gate=1时，定时器的运行将同时受tro和1nto引脚电平的控制。
若tro=1.1 ,nt0 =1，则启动to计时，若tro=1.1,nt0=o，则停止计时。这一特点可方便地用于测试外部输入脉冲的宽度。
2.1原理图
如图1所示，两路正过零检测电路分别将相电压及相电流转换为一定幅值的方波，并作为d触发器的输入。而触发器输出脉冲的宽度t即为相电压及相电流的时间相位差.
如图2所示。利用这个脉冲作为into管脚的控制端，即可利用8031单片机对这一宽度进行测量。
因为相电压及相电流的频率均为工频50hz（对应周期为20000μs），而一个周期对应的电角度为360度，故当t值被测定后，电机的功率因数角φ即可按下式计算：
2.2 实测电路图
实测电路图如图3所示。
正过零检测电路利用光电耦合器及rc电路构成，5.1kω电阻上电压输出波形近似为方波，而d触发器输出宽度为丁的脉冲信号。
在实际测量时，为了能检验测量的精度，利用图4所示的rc电路模拟相电压u。及相电流u1，则两者之间的相角差：
具体电路实现时，选用的光电耦合器为ti:p521-4，触发器为74ls74。示波器上显示的波形基本与图2相吻合。
3测试程序
该程序段将计数结果放在r32和r33两个单元。定时一计数器to工作于定时器方式，操作模式1(16位计数)。测试时，应在1 nto为低电平时。设置tro=1，当1 nto变为高电平时，就启动计数；1 nto再次变低时，停止计数。此计数值即为被测正脉冲的宽度。
mov tmod，#09h，设to为模式1，gate=1
mov tlo，#ooh，设to初值为00hmov tho，#00h
mov ro，#20h，计数结果存放地址r32
jb lnto，$，等待1nto变低
setb tro，准备启动定时器to，tro为to的运行控制位
jnb into，$，等待1nto变高，起动计数
jb lnto，$．等待1nto再次变低
clr tro，停止计数
mov @ro，tlo，将计数值送入r32、r33单元
inc ro
mov@ro, tho
4测试结果及误差分析
附表列出3组测量结果，以进行比较。8031振荡器频率选为12mhz。tho与tlo中的计数值乘lμs即为所求正脉冲宽度。
改变图4中电容c值的大小，即可得到多组φ值。实测时，电阻r2选为100ω，3组电容分别为10，20，30μf。
利用示波器测量脉宽t时，首先利用标准脉冲信号测定一个周期长度对应的时间值，再根据丁的长度按式(2) |
