[实用新型]基于32位ARMMCU设计具备串行OLED显示屏的智能电容器

说明书

技术领域：

本实用新型属于0.4KV低压电网无功补偿装置领域，具体涉及一种基于32位ARM MCU设计具备串行OLED显示屏的智能电容器。

背景技术：

现有的智能电容器技术方案多为采用8位单片机作为控制核心，由于8位单片机运算能力弱，硬件资源相对有限，故电压、电流、相位的数据获取采用硬件+软件的方式来实现，运算速度低、精度差，使得目前智能电容器产品对负载无功变化响应速度慢，且常常导致误动作；且8位机运算能力很差，无法计算系统电压、电流谐波，从而无法实现电容器的谐波保护功能，导致电力电容器在大谐波环境下迅速失效、损坏；8位机低下的运算能力导致不可能采用复杂的投切策略算法，因此补偿电容器的投切只能按照功率因数的大小制定粗糙的控制策略，无法满足用户对智能电容器越来越高的技术要求。

LCD液晶屏幕是当下许多智能电容器技术方案中采用的显示模块，它是一种透射式显示技术，利用薄膜技术所做成的电晶体电极，采用扫描的方法主动地控制显示点的开和关，从而控制液晶分子的排列状态，进而改变遮光和透光状态以达到显示目的。虽然LCD显示技术目前已经比较成熟，但随着新技术的不断涌现也暴露出诸多技术层面的劣势，如：LCD本身不发光，需要背光源，其亮度及对比度主要取决于背光源的分布及亮度，因此其功耗较大，并造成电能的浪费；其输出光线的方向性导致其可视角度较小，从侧面观察会出现图像失真；体积大，显示内容少，无法实现装置的小型化；响应时间较长，大约几十毫秒，如超过40ms，就会造成拖影现象。以上这些弱点都使LCD显示屏在新形势下逐渐无法满足用户对显示技术日益增长的技术需求，同时，在工业应用领域，基于并行接口的显示装置虽然传输速度较快，但是在复杂的工业环境中很容易受到电磁干扰的影响，导致数据传输的错误，从而影响显示效果。

在串行接口中，RS232和SPI接口应用最为广泛，但由于RS232传输速度较慢，只有115200bps，很难在需要频繁刷新显示内容的场合进行应用，而且RS232连接没有同步时钟，很容易发生传输错误，其可靠性也因此受到质疑。

实用新型内容：

本实用新型的设计目的是提供一种基于32位ARM MCU设计具备串行OLED显示屏的智能电容器应用方案，解决现有智能电容器因采用运算能力弱的低端8位单片机作为控制核心而 无法满足目前供电系统复杂无功需求的问题。同时，克服落后的LCD显示技术在人机交互层面上的不足，并采用SPI串行接口与MCU连接，提高数据传输速度，保证数据的准确性。

本实用新型所提供的一种基于32位ARM MCU设计具备串行OLED显示屏的智能电容器，其特征是：包括32位ARM MCU，32位ARM MCU连接信号调理电路、数模转换电路、复合开关、网络通信单元和人机交互单元。

所述人机交互单元包括OLED显示屏、按键及拨动开关，其中OLED显示屏包括MCU接口、图形显示数据RAM、显示控制单元、命令解码器、时序产生单元，所述MCU接口为SPI串行接口并连接MCU与OLED显示屏的数据、时钟和读写使能针脚。

所述OLED显示屏采用电源芯片单独供电，供电电路中增加共模、差模电感，并设有断电复位模块。

母线电压、电流信号经装置信号调理电路处理后，由32位ARM MCU直接进行A/D同步采样转换，每工频周波采样64点，采样数据经FIR软件滤波后以FFT算法计算出母线系统各相电压、电流、电压和电流间的相位差、电压电流的各次谐波分量，据此计算出母线系统的无功、有功、视在功率和功率因数，并以此作为补偿电容器的投切依据，投切动作的执行是通过32位ARM MCU控制双向晶闸管及磁保持继电器来完成。在人机交互层面，采用OLED显示屏作为装置显示模块，所述OLED显示模块包括MCU接口、图形显示数据RAM、显示控制单元、命令解码器、时序产生单元，其MCU接口为SPI串行接口并连接MCU与OLED显示模块的SDIN(数据)、SCLK(时钟)和D/C(读写使能)针脚，所述显示控制单元在时序的控制下通过SPI串行接口接收数据或指令，实现对应时序控制下对OLED显示屏的显示内容控制。同时，显示模块采用电源芯片单独供电，并在电路中增加共模、差模电感，消除电路共模、差模干扰，设有断电复位模块。软件方面OLED具有相应的可靠性控制策略，结合所述断电复位模块实现对OLED显示模块的保护功能，避免电路中的较大谐波或智能电容器投切对显示模块造成影响，在60s无操作的情况下OLED显示屏幕自动进入休眠状态。

本实用新型的有益效果是：