CSE7759在智能插座及嵌入式電能計量模塊中的應用

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

一、 系統設計

本系統原理框圖如圖1所示。

圖1：原理框圖

本系統計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(guò)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、計量設計

（1）電流信號采樣

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，不同的電流信號在分流器上形成的壓降不同，計量芯片通過(guò) 采集在分流器上形成的電壓信號，從而實(shí)現了對電流信號的采集，分流器的阻值不宜過(guò)大，當有大電流流過(guò)的時(shí)候，分流器的阻值如果過(guò)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(xiàn)上的信號，由于電壓信號較大，直接通 過(guò)電阻網(wǎng)絡(luò )降壓的方式實(shí)現對電壓信號的采樣，原則上電壓采樣的信號不應超過(guò)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為 470mv，則在設計的時(shí)候電壓通道的最大采樣信號應設為230mv左右。

（3）功率校準

加載標準負載（功率值已知為P0）測量出此時(shí)計量芯片7759的脈沖輸出端CF的輸出周期T0,由于CF在沒(méi)有負載加載時(shí)輸出的周期為0，且由于功率值是線(xiàn)性的有：

功率校準系數KP=(T0-0)/(P0-0)即KP=T0/P0

當加載一個(gè)未知的負載時(shí)，通過(guò)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

電壓與電流的計算方式等同于功率的計算方式

2、通信設計

通信模塊采用的是433MHz的工作頻率的小無(wú)線(xiàn)模塊，模塊采用的是SPI總線(xiàn)方式與MCU通信。通過(guò)該無(wú)線(xiàn)模塊可實(shí)現對功率、電壓、電流的校準以及對各負載用電數據的讀取。

二、 總結

CSE7759具有小體積（SOP8封裝），內置振蕩器，外圍電路簡(jiǎn)單，精度高等特點(diǎn)可以使得整個(gè)PCB非產(chǎn)小，滿(mǎn)足智能插座級家電計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量模塊中電能計量芯片的最佳選擇。

基于CSE7759設計的智能插座及家電計量模塊，經(jīng)過(guò)測試，能夠準確的實(shí)現對用電器用電情況的計量。