隨著生活水平的提高，綠色環(huán)保概念越來越深入人心，人們需要實(shí)時(shí)的知道家里每一個(gè)用電器的耗電及運(yùn)行情況，并及時(shí)的找出家庭內(nèi)部浪費(fèi)電能的環(huán)節(jié)，為綠色地球貢獻(xiàn)力量。因此，智能插座或者內(nèi)嵌計(jì)量模塊的家電產(chǎn)品，正隨著物聯(lián)網(wǎng)的普及而步入人們的生活。

一、 系統(tǒng)設(shè)計(jì)

本系統(tǒng)原理框圖如圖1所示。

圖1：原理框圖

本系統(tǒng)計(jì)量芯片采用的是深圳市芯?？萍加邢薰旧a(chǎn)的CSE7759。該芯片通過脈沖 的形式能夠提供有功功率、有功能量、電流有效值、電壓有效值。

1、計(jì)量設(shè)計(jì)

（1）電流信號(hào)采樣

電 流采樣的等效電路如圖2所示，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，分流器的阻值不宜過大，當(dāng)有大電流流過的時(shí)候，分流器的阻值如果過大容易造成分流器的發(fā)熱， 從而影響分流器阻值的大小。

（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，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，原則上電壓采樣的信號(hào)不應(yīng)超過通道最大允許輸入值的二分之一，CSE7759電壓通道的最大允許輸入信號(hào)為 470mv，則在設(shè)計(jì)的時(shí)候電壓通道的最大采樣信號(hào)應(yīng)設(shè)為230mv左右。

（3）功率校準(zhǔn)

加載標(biāo)準(zhǔn)負(fù)載（功率值已知為P0）測量出此時(shí)計(jì)量芯片7759的脈沖輸出端CF的輸出周期T0,由于CF在沒有負(fù)載加載時(shí)輸出的周期為0，且由于功率值是線性的有：

功率校準(zhǔn)系數(shù)KP=(T0-0)/(P0-0)即KP=T0/P0

當(dāng)加載一個(gè)未知的負(fù)載時(shí)，通過MCU測量出其脈沖的周期T1,有T0/P0=T1/P1則P1=T1/KP

（4）電壓、電流校準(zhǔn)

電壓與電流的計(jì)算方式等同于功率的計(jì)算方式

2、通信設(shè)計(jì)

通信模塊采用的是433MHz的工作頻率的小無線模塊，模塊采用的是SPI總線方式與MCU通信。通過該無線模塊可實(shí)現(xiàn)對(duì)功率、電壓、電流的校準(zhǔn)以及對(duì)各負(fù)載用電數(shù)據(jù)的讀取。

二、 總結(jié)

CSE7759具有小體積（SOP8封裝），內(nèi)置振蕩器，外圍電路簡單，精度高等特點(diǎn)可以使得整個(gè)PCB非產(chǎn)小，滿足智能插座級(jí)家電計(jì)量模塊小型化的需求，同時(shí)其還具有豐富的功能（可提供電壓有效值，電流有效值和瞬時(shí)功率）和很高的精度，是智能插座及家電計(jì)量模塊中電能計(jì)量芯片的最佳選擇。

基于CSE7759設(shè)計(jì)的智能插座及家電計(jì)量模塊，經(jīng)過測試，能夠準(zhǔn)確的實(shí)現(xiàn)對(duì)用電器用電情況的計(jì)量。