CSE7759在智能插座及嵌入式电能计量模块中的应用 嵌入式, 智能

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[导读] 本文介绍了CSE7759在智能插座及嵌入式电能计量模块中的应用，系统通过CSE7759内置的24bit Sigma-Delta ADC模块以及DSP模块得到用电器当前电压、电流、功率等信息，并以脉冲方式输出给MCU，再由MCU送往LCD显示器或者无线发射模块，从而实现本地或者远程的用电器实时运行情况监控，亦可通过继电器实现供电控制。
关键词：ADC模块DSP模块CSE7759

　　本文介绍了CSE7759在智能插座及嵌入式电能计量模块中的应用，系统通过CSE7759内置的24bit Sigma-Delta ADC模块以及DSP模块得到用电器当前电压、电流、功率等信息，并以脉冲方式输出给MCU，再由MCU送往LCD显示器或者无线发射模块，从而实现本地或者远程的用电器实时运行情况监控，亦可通过继电器实现供电控制。
　　引言
　　随着生活水平的提高，绿色环保概念越来越深入人心，人们需要实时的知道家里每一个用电器的耗电及运行情况，并及时的找出家庭内部浪费电能的环节，为绿色地球贡献力量。因此，智能插座或者内嵌计量模块的家电产品，正随着物联网的普及而步入人们的生活。
　　一、 系统设计
　　本系统原理框图如图1所示。

　　

　　图1：原理框图

　　本系统计量芯片采用的是深圳市芯海科技有限公司生产的CSE7759。该芯片通过脉冲 的形式能够提供有功功率、有功能量、电流有效值、电压有效值。
　　1、计量设计
　　（1）电流信号采样
　　电流采样的等效电路如图2所示，电流流经锰铜分流器时，会在计量芯片的电流采样通道上产生一个压降，不同的电流信号在分流器上形成的压降不同，计量芯片通过采集在分流器上形成的电压信号，从而实现了对电流信号的采集，分流器的阻值不宜过大，当有大电流流过的时候，分流器的阻值如果过大容易造成分流器的发热，从而影响分流器阻值的大小。
　　（2）电压信采样
　　电压采样通常是采集的是零线上的信号，由于电压信号较大，直接通过电阻网络降压的方式实现对电压信号的采样，原则上电压采样的信号不应超过通道最大允许输入值的二分之一，CSE7759电压通道的最大允许输入信号为 470mv，则在设计的时候电压通道的最大采样信号应设为230mv左右。
　　（3）功率校准
　　加载标准负载（功率值已知为P0）测量出此时计量芯片7759的脉冲输出端CF的输出周期T0，由于CF在没有负载加载时输出的周期为0，且由于功率值是线性的有：
　　功率校准系数KP=（T0-0）/（P0-0）即KP=T0/P0
　　当加载一个未知的负载时，通过MCU测量出其脉冲的周期T1，有T0/P0=T1/P1则P1=T1/KP
　　（4）电压、电流校准
　　电压与电流的计算方式等同于功率的计算方式
　　2、通信设计
　　通信模块采用的是433MHz的工作频率的小无线模块，模块采用的是SPI总线方式与MCU通信。通过该无线模块可实现对功率、电压、电流的校准以及对各负载用电数据的读取。
　　二、 总结
　　CSE7759具有小体积（SOP8封装），内置振荡器，外围电路简单，精度高等特点可以使得整个PCB非产小，满足智能插座级家电计量模块小型化的需求，同时其还具有丰富的功能（可提供电压有效值，电流有效值和瞬时功率）和很高的精度，是智能插座及家电计量模块中电能计量芯片的最佳选择。
　　基于CSE7759设计的智能插座及家电计量模块，经过测试，能够准确的实现对用电器用电情况的计量