基于電能計量芯片CSE7759的計量插座設計

　　智能家居、物聯(lián)網(wǎng)的概念逐漸深入人心，越來(lái)越多的用戶(hù)希望自己能用電用得清楚、用得安全?？蓽y量電器能耗等參數的節能環(huán)保智能插座，正成為家庭的新寵。本文介紹一種基于芯?？萍加邢薰?a class="contentlabel" href="http://dyxdggzs.com/news/listbylabel/label/CSE7759">CSE7759電能計量芯片的計量插座設計方案，該方案能夠測量用電設備電壓、電流、功率、電量等用電參數，并配備LCD顯示，通過(guò)按鍵可切換LCD顯示的用電參數。該方案同時(shí)具備功率超額自動(dòng)切斷電源的功能。

　　一、系統設計

　　計量插座硬件電路主要包括：電能計量、MCU控制、液晶驅動(dòng)、繼電器控制、電源穩壓電路，如下圖所示。

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　　二、詳細設計

　　2.1、電能計量電路

　　電壓采樣采集的是零線(xiàn)上的信號，CSE7759電壓采樣輸入引腳最大輸入信號為±700mV，通過(guò)1M和1K電阻網(wǎng)絡(luò )分壓輸入信號約為220mV，符合輸入要求。電流采樣通過(guò)采集火線(xiàn)上的電流完成，電流通過(guò)錳銅電阻轉換為電壓信號，CSE7759電流輸入引腳最大輸入差分信號為±43.75mV，理論上采樣信號越大測量精度越高但錳銅采用電阻選取得太大又會(huì )造成功耗過(guò)大，具體選值可參考下表。

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　　2.2、脈沖計數

　　電壓、電流信號進(jìn)過(guò)CSE7759轉換為脈沖信號輸出，CF引腳輸出脈沖頻率指示有功功率值，CF引腳輸出脈沖頻率當SEL引腳為高電平，指示電壓有效值，當SEL引腳為低電平指示電流有效值。MCU通過(guò)定時(shí)一定時(shí)間，對CF、CF1輸出脈沖進(jìn)行計數，算出脈沖頻率，再通過(guò)公式(1)、(2)、(3)可以計算出對實(shí)際數值。以電壓計算為例，假設測量電壓值為U，測得脈沖頻率FU=1260Hz，則有：1260Hz=(U/1001×2)/2.43V×3579000Hz/512，算得U=219.2V.另外CSE7759電壓、電流有效值在500：1范圍內精度達到±0.5%，有功功率在1000：1范圍內精度達到±0.2%，完全能滿(mǎn)足一般用電設備參數測量。

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　　注：V1、V2分別為電壓、電流采樣信號，Fsoc為內置晶振，3.579MHz，Vref為內置基準電壓，2.43V.

　　2.3、計量校正

　　由于器件之間的差異，每一款計量插座參數不可能完全一樣，所以就涉及到計量校正問(wèn)題。下面以電壓校正為例介紹校正方法。

　?、偬砑訕藴孰妷篣=220V，根據公式Fu=(V1×2)/Vref×Fosc/512，算得輸出脈沖理論值為Fu=1264.5Hz.

　?、跍y量計量電路CF1輸出脈沖頻率，假如Fu‘=1000Hz，與理論值比值L≡1264.5/1000=1.2645.

　?、蹖存入EEPROM內，在實(shí)際測試過(guò)程中，測得電壓脈沖頻率為F，那么經(jīng)過(guò)校正應為F‘=F*L，再根據公式(1)可算出實(shí)際電壓值。

　　三、總結

　　基于CSE7759的計量插座能滿(mǎn)足測量日常家電用電參數的需求。另外，CSE7759具有小體積(SOP8封裝)、內置振蕩器、外圍電路簡(jiǎn)單、精度高、低功耗(工作電流<3mA)等優(yōu)點(diǎn)，是智能插座及家電計量模塊中電能計量芯片的不錯選擇。