CSE7780采用3路Σ-△技術(shù),可分別用于相線電流采樣、零線電流采樣以及電壓采樣?;贑SE7780設(shè)計(jì)的智能插座能夠通過檢測(cè)負(fù)載功率的大小來實(shí)現(xiàn)對(duì)用電器使用功耗的監(jiān)測(cè)。
系統(tǒng)設(shè)計(jì)
本設(shè)計(jì)由計(jì)量模塊、顯示模塊和控制模塊三部分組成(見圖1),本文將對(duì)關(guān)鍵的計(jì)量模塊設(shè)計(jì)進(jìn)行重點(diǎn)講述。
圖1:智能插座系統(tǒng)框圖
本系統(tǒng)采用的是CSE7780,該芯片能夠提供有功功率、有功能量、電流有效值、電壓有效值、線頻率、過零中斷等功能,提供全數(shù)字增益、相位、偏置電流校準(zhǔn),有功能量脈沖從PF管腳輸出。此外,CSE7780提供一個(gè)SPI串行接口,可以與外部MCU進(jìn)行通信,而且內(nèi)部具有電源監(jiān)控電路,可以保障芯片的正常作。
如圖2所示,本系統(tǒng)計(jì)量包括電流、電壓采樣兩部分。
圖2:只能插座計(jì)量電路
電流采樣電路中,電流流經(jīng)錳銅分流器時(shí)會(huì)在計(jì)量芯片的電流采樣通道上產(chǎn)生一個(gè)壓降,不同的電流信號(hào)在分流器上形成的壓降不同,計(jì)量芯片通過采集在分流器上形成的電壓信號(hào),從而實(shí)現(xiàn)了對(duì)電流信號(hào)的采集。
(2)電壓信采樣
電壓采樣通常是采集的是零線上的信號(hào),由于電壓信號(hào)較大,本系統(tǒng)設(shè)計(jì)直接通過電阻網(wǎng)絡(luò)降壓的方式實(shí)現(xiàn)對(duì)電壓信號(hào)的采樣。
顯示模塊設(shè)計(jì)
本系統(tǒng)設(shè)計(jì)方案的顯示部分采用的液晶驅(qū)動(dòng)控制芯片為HT1621,該液晶驅(qū)動(dòng)能夠4*32的液晶段碼,完全能夠滿足顯示驅(qū)動(dòng)的要求,可顯示電量、電壓有效值、電流有效值、有功功率等信息。
電源模塊
從產(chǎn)品的空間因素方面考慮,本系統(tǒng)設(shè)計(jì)的電源采用了非隔離電源,該電源電路能夠提供大約60mA的電流。
軟件設(shè)計(jì)
電參數(shù)的計(jì)算
以設(shè)計(jì)一塊額定電壓220V(Un)、10 (60) A電流規(guī)格、常數(shù)1600imp/KWh插座為例,由于電流輸入通道允許輸入最大信號(hào)為±700mV的峰峰值(有效值為495mVrms),10(60)A的表考慮到通道A發(fā)熱的情況,可選擇200~250μΩ的錳銅,若以250μΩ的錳銅來采樣,在Imax=60A時(shí),通道A的采樣信號(hào)為60A*250μΩ=15mV.由于電流通道A的允許最大輸入信號(hào)為495mV,因此電流通道的增益選擇可配置成16,通道B采用2500:1的互感器;負(fù)載電阻10Ω,電流通道B增益設(shè)置為1.電壓通道允許最大輸入信號(hào)為±700mV的峰峰值,考慮到電壓會(huì)有130%Un過壓,可將電壓采樣信號(hào)通過網(wǎng)絡(luò)電阻將220V交流電壓信號(hào)降至220mV左右,電壓通道增益選擇為1.
通過上述的論述,我們需將電流通道A的增益設(shè)置為16,電壓通道的增益設(shè)置為1,因此SYSCON寄存器應(yīng)設(shè)置為0080H.
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