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隨著(zhù)電器的增多，負載功率不斷增大，導致許多插座在過(guò)流、過(guò)壓等情況下，不能實(shí)現自動(dòng)保護，甚至引起火災。因此，能夠通過(guò)檢測負載功率的大小來(lái)保護電器并輕松測量和判斷電器能耗參數、實(shí)現節能環(huán)保的智能插座，其市場(chǎng)需求越來(lái)越大，尤其是目前已經(jīng)率先受到海外市場(chǎng)的青睞。 CSE7780采用芯�？萍汲墒斓�3路Σ-△技術(shù)，可分別用于相線(xiàn)電流采樣、零線(xiàn)電流采樣以及電壓采樣�；贑SE7780設計的智能插座能夠通過(guò)檢測負載功率的大小來(lái)實(shí)現對用電器使用功耗的監測。 智能插座系統設計 本設計由計量模塊、顯示模塊和控制模塊三部分組成(見(jiàn)圖1)，本文將對關(guān)鍵的計量模塊設計進(jìn)行重點(diǎn)講述。 圖1：基于CSE7780智能插座系統框圖。 1、計量功能設計 本系統采用的是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(xiàn)頻率、過(guò)零中斷等功能，提供全數字增益、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(gè)SPI串行接口，可以與外部MCU進(jìn)行通信，而且內部具有電源監控電路，可以保障芯片的正常作。 如圖2所示，本系統計量包括電流、電壓采樣兩部分。 (1)電流信號采樣 電流采樣電路中，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。 (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，本系統設計直接通過(guò)電阻網(wǎng)絡(luò )降壓的方式實(shí)現對電壓信號的采樣。 圖2：基于CSE7780智能插座的計量電路。 2、顯示模塊設計 本系統設計方案的顯示部分采用的液晶驅動(dòng)控制芯片為HT1621，該液晶驅動(dòng)能夠4*32的液晶段碼，完全能夠滿(mǎn)足顯示驅動(dòng)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。 3、電源模塊 從產(chǎn)品的空間因素方面考慮，本系統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。 智能插座軟件設計 1、電參數的計算 以設計一塊額定電壓220V(Un)、10 (60) A電流規格、常數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(lái)采樣，在Imax=60A時(shí)，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(huì )有130%Un過(guò)壓，可將電壓采樣信號通過(guò)網(wǎng)絡(luò )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(guò)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. CSE7780寄存器的配置流程如圖3所示。 圖3：CSE7780寄存器的參數配置流程圖。 2、HFConST寄存器的設置 常數EC為1600imp/KWh;Vu=0.22V;Vi=10A*0.00025Ω*16=40mV;EC=1600;Un=220V; Ib=10A.根據公式HFConst= INT[39.3143*Vu*Vi*10^11/(EC*Un*Ib)]可得HFConst=2664H，因此寫(xiě)入HFConst寄存器的值應為2664H. 3、其他計量控制寄存器配置 啟動(dòng)電流的配置。在Un、Ib的情況下，有功功率寄存器PowerA的數值為1A375D7H，按照要求在0.4%Ib的情況下能夠正常啟動(dòng)，則Pstar寄存器可配置為0.2%Ib有功功率對應的數值Pstar=00D6H(Pstart對應的是PowerA的高24位，計算出的Pstart是16'h00D6)。 能量累加模式的配置。由于需要計量正反有功能量，因此我們須將能量累加模式配置成正反向功率都參與累加，累加方式是代數和方式，負功率有REVQ符號指示，使能PF脈沖輸出及有功電能寄存器累加，即可將EMUCON配置為0001H. 4、校表寄存器的配置 (1) 有功校正 a、功率增益校正 在輸入信號為Un、Ib的情況下，從校表臺獲得通道A的誤差為err,則公式1.如果Pgain>=0,則GPQA=INT[Pgain*2^15],反之若Pgain=0,PHSA =INT(θ/0.02^0);如果θ 圖4:基于CSE7780的智能節能插座系統主程序流程圖。 本文小結 基于CSE7780的智能節能插座目前已經(jīng)獲得多家企業(yè)的成功批量應用。該節能插座經(jīng)過(guò)測試，其系統顯示出良好的控制效果，能夠靈敏地檢測到負載是否過(guò)載及待機的狀態(tài)，有效保護電器的安全，受到此類(lèi)產(chǎn)品制造商的青睞，并開(kāi)始批量銷(xiāo)往海外。 |
