由以上分析可知，在电机系统中，需要测试包
括电功率、流量、压力、温度等电量和非电量参数。 本文提出了一种以大容量芯片ＳＴＭ３２为核
ＰＹＧ＝慧
式中：Ｑ——流量； Ｋ。——气体隔热系数有关； ＿ｐ——通风机的全压。
心的电量、非电量检测装置设计方案。ＳＴＭ３２具 有功耗低，集成功能多，执行速度快，价格低廉等
研究与设计嚣鞭ｃ鑫
迫弗乙与栏１ｉ｝ＩＪ应闭２０１２，３９（１０）
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图１ 风机、水泵等电机系统边界范围内能量流程图
Ｐｒｏｐｏｓｅｄ
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ｃｏｍｐｒｅｈｅｎｓｉｖｅ ｅｌｅｃｔｒｉｃ ｑｕａｎｔｉｔｙ，ｎｏｎ—ｅＩｅｃｔｒｉｃ ｑｕａｎｔｉｔｙ ｄａｔａ
ａｃｑｕｉｓｉｔｉｏｎ ｄｅｖｉｃｅ ｂａｓｅｄ
ｃｏｍｐｒｅｓｓｏｒ
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ＳＴＭ３２Ｆ１ ０７，ａｎｄ ｄｅｓｃｒｉｂｅｄ ｉｔｓ ｍｏｄｕｌｅｓ，ｔｈｅ ｄｅｖｉｃｅ ｍｅａｓｕｒｅｓ ｔｈｅ ｆａｎ，ｗａｔｅｒ ｐｕｍｐ，ａｉｒ
０
引
言
排效果达到最佳、折算排碳量最低。因此，有必要 对企业用电系统的各种电量及非电量参数进行综 合的测量记录，用以监测企业的能效情况。 ｌ
节能的意义不仅在于减小用电量，还要注意 用电产生的效果。电机系统包含电机本体、电力 传动装置、机械传动装置、系统终端和管网等环 节，各环节的能量损失之和构成了电机系统的总 能量损失。电机系统的能效主要考察系统输入边
ｃｏｎｅｘ—
４数据传输模块设计
针对不同的现场工况，本装置预留了ＳＤ卡， 串口通信，以太网三种通信方式。 获取测量数据之后，有一个数据存储或者发 送的过程。对于生产线分布分散、离控制设备较
Ｍ３微控制器原理与实践［Ｍ］．北京：北京航空航
远、实时通信不便的场合，采用ｓＤ卡进行数据存
—１】一
万方数据
一种基于STM32的电量及非电量检测装置的研制
３０７＋．２
文献标志码：Ａ
文章编号：１６７３＿６５４０（２０１２）１０＿Ｏ００９旬３
ＤｅＶｅｌｏｐｍｅｎｔ ｏｆ Ｅｌｅｃｔｒｉｃ Ｑｕａｎｔｉｔｙ ａｎｄ Ｎｏｎ—Ｅｌｅｃｔｒｉｃ Ｑｕａｎｔｉｔｙ Ｄｅｔｅｃｔｉｏｎ Ｂａｓｅｄ
ｏｎ
ＳＴＭ３２
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与热电阻调理模块在工程应用中可实时选用，增强 系统的灵活性。Ｐ１１１００电阻用于一３０。～３０００范围 测量，适用于测量具有零下温度的空调控制系统和 一些化工领域中；热电偶选用Ｊ型热电偶，用于０～ ５００。范围测量，由于其测量温度范围较大，需加入 冷端补偿电路以保持精度。采集数据用ＡＤｓ７８１２ 进行Ａ／Ｄ转换后经光耦隔离接人ＳＰＩ总线。
时间的测量，本研究成果可广泛应用于相关综合
流量、压力检测等都属于比较成熟的技术，直 接采用现成的变送器即可。将４—２０ ｍＡ信号转 变为电压信号后传输到ｓＴＭ３２芯片的ＡＤ外设读
取数据。 因为是对企业进行长期的能效检测，因此需 要知道所采集数据的时间信息。时钟芯片采用 ＤＳｌ３０７，备有电池防止掉电丢失时间信息。
Ｍｂ／ｓ以太网物
理层控制器，控制器采用ＭＩＩ模式，外接２５ ＭＨｚ晶 振。采用ＴｃＰ／ＩＰ协议与上位机进行数据传输。 ５
温度信号目前流行的有两个测量方法：胛铂 电阻和热电偶，ＰＴ铂电阻在低温情况下精度较
高，而热电偶适合温度较高的场合。根据其特点，
结
语
本设备是节能减排产业化项目的子项目之
本文对两种温度测量方式都进行了电路设计，采 用接口相同的模块化设计方式，热电偶调理模块
节能减排工程项目，是综合节能系统的信息输入 窗口，也可为电平衡测试、节能量审计提供长期在
线检测设备，随着国家对节能减排的愈加重视以
及各企业能效监控体系的建立完善，该装置将有
着广阔的应用前景。
【参考文献】
［１］ 王永虹，徐炜，赫立平．ＳＴＭ３２系列ＡＲＭ 天大学出版社，２００８． ［２］任艳，于海勋，张磊．基于ＳＴＭ３２的嵌入式温度及 应力测量系统的设计［Ｊ］．硬件纵横，２０１０：１７—２１． 收稿日期：２叭２—０５一０９
一，设计的非电量检测设备能对电机系统的非电
量参数（温度、压力、流量、转矩等）进行综合实时
测试，了解电机系统的能效，目标是研发集采集、
传输、综合分析能量的，协调控制减少碳排量一体
的设备，该设备主要是为电机系统群节能综合控 制系统配套使用，是全新的专用检测设备。
现在很多项目包括合同能源管理，电能平衡
计量，节能量计算等都需要对电量、非电量进行长
（３）
诸多优势，其芯片内部自带的ＡＤ转换通道可直
接对模拟量信号进行采集，内置的ＳＰＩ口可与外 围的芯片进行通信，ｕＳＡＲＴ串口可方便的向外发
送数据。该芯片的集成设计大大简化了电路板的 硬件设计，可灵活应用于各种场合。ｓＴＭ３２Ｆ１０７
更是集成了以太网外设，可将芯片采集和计算的 （４）
ｐ＝（ｐ：，＋卸：＋譬峰）一 （ｐ。。＋△ｐ。＋譬吃）
泵，风机，空压机的能量测试方法
以二次方律负载（泵、空压机等）电机系统为
例，对电机系统的能量进行测试，其边界范围内能 量流程图如图ｌ所示。 在图１中，对于不同的部分有不同的能量测 量方法。环节１，２需要测量电功率，包括电压、电 流、功率因数等；环节３，４则需要知道转轴的轴功
界到系统输出边界的能量情况。对用电系统进行
ｅｌｅｃｔｒｉｃ ｑｕａｎｔｉｔｙ ｏｆ ｔｈｅ ｎｏｎ－ｅｌｅｃｔｒｉｃ ｑｕａｎｔｉｔｙ ｐａｒａｍｅｔｅｒｓ，ａｎｄ ｃａｌｃｕｌａｔｅ ｉｔｓ
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ＳＴＭ３２Ｆ １０７主控 芯片
用ＭＡＸ４８５芯片提高数据的抗干扰能力，可加接 串口转无线通信模块扩展为无线通信端口。
对于生产设备众多的大型场合，如果每个电
机系统都采用该装置进行测量，现场通信网络会 十分复杂，数据量也将十分庞大，传统的４８５通信
方式无论是从传输距离和传输速率都将无法满足
图２测量装置模块设计图
需要读取的数据量有电量与温度、压力等非
电量，包括时间信号等。
万方数据
迫币乙与粒书Ｊ应用２０１２，３９（１０）
研究与设计嚣辆Ｃ焱
储。ＳＤ卡工作在ＳＰＩ模式，利用ＳＴＭ３２自带的
］
ＳＰＩ接口，最大通信速率可达１８ ｋｂｐｓ，可以满足
系统的设计要求。 串口主要用于装置间通信，对于测量装置不
多、数据量简单的场合，可以满足通信的要求。采
要求，因此有必要引入以太网技术，将采集到的数 据通过以太网进行传输。本装置将ｓＴＭ３２Ｆ１０７的 ＥＴＨ端口连接到ＤＰ８３８４８
１０／１００
电量计量芯片采用Ａ哪０２２Ｂ进行测量，阴
采用１００ Ｖ和４００ Ｖ两种规格，ＣＴ采用５ Ａ，将电 压有效值、电流有效值、有功功率、功率因数等参 数接人ＳＰＩ总线传输给ｓＴＭ３２。
电札与才空制应闭２０１２，３９（１０）
研究与设计Ｅ酗ＣＡ
一种基于ＳＴＭ３２的电量及非电量 检测装置的研制
王捷， 凌百舟， 何瑶瑶
（上海电机系统节能工程技术研究中心有限公司，上海２０００６３）
摘要：研制了一种可用于电机系统综合能效检测的电量、非电量数据采集系统，分析了泵、空压机等不 同电机系统电功率、轴功率、水功率等各个环节能效的测试方法，在此基础上提出了一种基于ｓＴＭ３２Ｆ１０７的 综合电量、非电量数据采集装置，并介绍了其模块组成。该装置可测量风机、水泵、空压机的各电量、非电量参 数，并计算其各个环节的功率，从而得出其能效情况，将测量结果与计算结果导入微网进行综合的能效监控， 为企业的电能平衡测试提供依据。 关键词：ＳＴＭ３２；能效检测；微网；电量；非电量 中图分类号：ＴＭ
ａｓ
ｎｏｎ－ｅｌｅｃｔｒｉｃ ｑｕａｎｔｉｔｙ ｄａｔａ ａｃｑｕｉｓｉｔｉｏｎ ｓｙｓｔｅｍｓ，ａｎａｌｙｚｅｄ ｔｈｅ ｔｅｓｔ ｍｅｔｈｏｄｓ ｏｆ ｖａｒｉｅｔｙ ｍｏｔｏｒ ｓｙｓｔｅｍ ｓｕｃｈ
ｃｏｍｐｒｅｓｓｏｒ ａｎｄ ｏｔｈｅｒ ｅｌｅｃｔｒｉｃ ｐｏｗｅｒ ｓｙｓｔｅｍ．
ｐｕｍｐ，ａｉｒ
ｃｏｍｐｒｅｈｅｎｓｉｖｅ ｎｅｔｗｏｒｋ ｏｆ ｍｉｅｒｏ—
ｍｏｎｉｔｏｒｉｎｇ ｏｆ ｅｎｅ。ｇ）ｒ ｅｍｃｉｅｎｃｙ，ｐｒｏｖｉｄｅｄ ｔｈｅ ｂａｓｉｓ ｆｏｒ ｔｈｅ ｅｎｅ。ｇｙ ｂａｌａｎｃｅ ｏｆ ｂｕｓｉｎｅｓｓ ｔｅｓｔ． Ｋｅｙ
ｗｏｒｄｓ：ＳＴＭ３２；ｅｍｃｉｅｎｃｙ ｄｅｔｅｃｔｉ蚰；ｍｉｃｒｏｇｒｉｄ；ｅｌｅｃｔｒｉｃ ｑｕａｎｔｉｔｙ；ｎｏｎ－ｅｌｅｃｔｒｉｃ ｑｕ蛐Ｈｔｙ
数据接人企业内部的局域网或者广域网，为以该
芯片为核心的测量装置的大规模推广应用奠定了
式中：ｐ。，、ｐ２，——进风口、出风口的静压； △ｐ。、△ｐ：——进风口、出风口到管测量点 的管路损失； ｐ，。、ＪＤ：。——进风口、出风口的气体密度，和
温度有关；
基础。测量装置模块设计图如图２所示。
３
数据读取模块设计
本文链接：/Periodical_zxxdj201210003.aspx
造，有效避免大马拉小车的情况，达到能源的最优 配置。 ２
式中：ｐ，、ｐ：——泵入口、出口测量的压力值； ｚ。、ｚ：——测量点的高度； ｙ。、Ｋ——测量点流速，可通过流量除以
横截面积得到。 综合式（１）、式（２），要获取水泵的有效功率， 需要实时测量的值有压力和流量。 对于通风机系统，有