【導讀】電器的增多使負載功率增大，從而造成插座的過流過壓，引發(fā)自動保護，嚴重情況可發(fā)生火災。通過檢測負載功率大小來保護電器的同時，并且判斷并測量電器能耗參數(shù)，實現(xiàn)節(jié)能環(huán)保，這樣的標準才能夠滿足市場趨勢。
CSE7780采用3路Σ-△技術，可分別用于相線電流采樣、零線電流采樣以及電壓采樣。基于CSE7780設計的智能插座能夠通過檢測負載功率的大小來實現(xiàn)對用電器使用功耗的監(jiān)測。
系統(tǒng)設計
本設計由計量模塊、顯示模塊和控制模塊三部分組成（見圖1），本文將對關鍵的計量模塊設計進行重點講述。
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，有功能量脈沖從PF管腳輸出。此外，CSE7780提供一個SPI串行接口，可以與外部MCU進行通信，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)計量包括電流、電壓采樣兩部分。
圖2：只能插座計量電路
電流采樣電路中，電流流經(jīng)錳銅分流器時會在計量芯片的電流采樣通道上產(chǎn)生一個壓降，不同的電流信號在分流器上形成的壓降不同，計量芯片通過采集在分流器上形成的電壓信號，從而實現(xiàn)了對電流信號的采集。
（2）電壓信采樣
電壓采樣通常是采集的是零線上的信號，由于電壓信號較大，本系統(tǒng)設計直接通過電阻網(wǎng)絡降壓的方式實現(xiàn)對電壓信號的采樣。
顯示模塊設計
本系統(tǒng)設計方案的顯示部分采用的液晶驅動控制芯片為HT1621，該液晶驅動能夠4*32的液晶段碼，完全能夠滿足顯示驅動的要求，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)設計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。
軟件設計
電參數(shù)的計算
以設計一塊額定電壓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，通道A的采樣信號為60A*250μΩ=15mV.由于電流通道A的允許最大輸入信號為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；負載電阻10Ω，電流通道B增益設置為1.電壓通道允許最大輸入信號為±700mV的峰峰值，考慮到電壓會有130%Un過壓，可將電壓采樣信號通過網(wǎng)絡電阻將220V交流電壓信號降至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的增益設置為16，電壓通道的增益設置為1，因此SYSCON寄存器應設置為0080H.
相關閱讀：
技術分享：低功耗智能插座的解決方案
基于AVR的智能節(jié)能插座設計
什么是多功能插座？如何選擇多功能插座？
