CSE7759在智能插座及嵌入式電能計量模塊中的應(yīng)用

隨著生活水平的提高，綠色環(huán)保概念越來越深入人心，人們需要實時的知道家里每一個用電器的耗電及運行情況，并及時的找出家庭內(nèi)部浪費電能的環(huán)節(jié)，為綠色地球貢獻力量。因此，智能插座或者內(nèi)嵌計量模塊的家電產(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

本系統(tǒng)原理框圖如圖1所示。

圖1：原理框圖

本系統(tǒng)計量芯片采用的是深圳市芯海科技有限公司生產(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、計量設(shè)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，會在計量芯片的電流采樣通道上產(chǎn)生一個壓降，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 采集在分流器上形成的電壓信號，從而實現(xiàn)了對電流信號的采集，分流器的阻值不宜過大，當(dāng)有大電流流過的時候，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，由于電壓信號較大，直接通 過電阻網(wǎng)絡(luò)降壓的方式實現(xiàn)對電壓信號的采樣，原則上電壓采樣的信號不應(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為 470mv，則在設(shè)計的時候電壓通道的最大采樣信號應(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）測量出此時計量芯片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)加載一個未知的負(fù)載時，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)

電壓與電流的計算方式等同于功率的計算方式

2、通信設(shè)計

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現(xiàn)對功率、電壓、電流的校準(zhǔn)以及對各負(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，精度高等特點可以使得整個PCB非產(chǎn)小，滿足智能插座級家電計量模塊小型化的需求，同時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(shè)計的智能插座及家電計量模塊，經(jīng)過測試，能夠準(zhǔn)確的實現(xiàn)對用電器用電情況的計量。