设计一款智能节能插座

只看该作者 · 2013-11-4 12:46

本设计由计量模块、显示模块和控制模块三部分组成（见图1），本文将对关键的计量模块设计进行重点讲述。

1、计量功能设计
　　本系统采用的是CSE7780，该芯片能够提供有功功率、有功能量、电流有效值、电压有效值、线频率、过零中断等功能，提供全数字增益、相位、偏置电流校准，有功能量脉冲从PF管脚输出。此外，CSE7780提供一个SPI串行接口，可以与外部MCU进行通信，而且内部具有电源监控电路，可以保障芯片的正常作。
　　如图2所示，本系统计量包括电流、电压采样两部分。
　　（1）电流信号采样
　　电流采样电路中，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。
　　（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，本系统设计直接通过电阻网络降压的方式实现对电压信号的采样。
2、显示模块设计
　　本系统设计方案的显示部分采用的液晶驱动控制芯片为HT1621，该液晶驱动能够4*32的液晶段码，完全能够满足显示驱动的要求，可显示电量、电压有效值、电流有效值、有功功率等信息。
　　3、电源模块
　　从产品的空间因素方面考虑，本系统设计的电源采用了非隔离电源，该电源电路能够提供大约60mA的电流。
　　智能插座软件设计
　　1、电参数的计算
　　以设计一块额定电压220V（Un）、10 （60） A电流规格、常数1600imp/KWh插座为例，由于电流输入通道允许输入最大信号为±700mV的峰峰值（有效值为495mVrms），10（60）A的表考虑到通道A发热的情况，可选择200~250μΩ的锰铜，若以250μΩ的锰铜来采样，在Imax=60A时，通道A的采样信号为60A*250μΩ=15mV.由于电流通道A的允许最大输入信号为495mV，因此电流通道的增益选择可配置成16，通道B采用2500:1的互感器；负载电阻10Ω，电流通道B增益设置为1.电压通道允许最大输入信号为±700mV的峰峰值，考虑到电压会有130%Un过压，可将电压采样信号通过网络电阻将220V交流电压信号降至220mV左右，电压通道增益选择为1.
　　通过上述的论述，我们需将电流通道A的增益设置为16，电压通道的增益设置为1，因此SYSCON寄存器应设置为0080H.
　　2、HFConST寄存器的设置
常数EC为
1600imp/KWh;Vu=0.22V;Vi=10A*0.00025Ω*16=40mV;EC=1600;Un=220V;
Ib=10A.根据公式HFConst= INT［39.3143*Vu*Vi*10^11/（EC*Un*Ib）］可得HFConst=2664H，因此写入HFConst寄存器的值应为2664H.
　　3、其他计量控制寄存器配置
　　启动电流的配置。在Un、Ib的情况下，有功功率寄存器PowerA的数值为1A375D7H，按照要求在0.4%Ib的情况下能够正常启动，则Pstar寄存器可配置为0.2%Ib有功功率对应的数值Pstar=00D6H（Pstart对应的是PowerA的高24位，计算出的Pstart是16‘h00D6）。
　　能量累加模式的配置。由于需要计量正反有功能量，因此我们须将能量累加模式配置成正反向功率都参与累加，累加方式是代数和方式，负功率有REVQ符号指示，使能PF脉冲输出及有功电能寄存器累加，即可将EMUCON配置为0001H.
　　4、校表寄存器的配置
　　（1）有功校正
　　a、功率增益校正
　　在输入信号为Un、Ib的情况下，从校表台获得通道A的误差为err，则公式1.如果Pgain》=0，则GPQA=INT［Pgain*2^15］，反之若Pgain《0，则GPQA=INT［2^16 +Pgain*2^15］。
　　通道B的功率校准可通过配置GPQB来实现，方法与校正通道A的相同。
　　b、相位校正
　　在PF=0.5L，输入信号为100%Un、100% Ib的情况下，从校表台上获得的误差为err，则相位误差补偿为公式2，对50Hz的电网而言，PHSA有0.02^0/LSB的关系，则：如果θ》=0，PHSA =INT（θ/0.02^0）；如果θ《0，PHSA =INT（2^8+θ/0.02）-96.
　　通道B的相位校正可通过配置PHSB来实现，方法与校正通道A的相同。
　　c、有功偏置电流校正
　　在小信号1.0的情况下，如果小信号偏差较大，可通过调整有功功率偏置电流校正寄存器来修正小信号的偏差。在PF=1.0，Vu=Un，Vi=0的情况下，等待DPUDIF的更新，通过MCU取PowerA的值，读取若干次去平均值，取平均值的补码的后4位写入APOSA校正寄存器。
　　通道B的有功偏置电流校正可通过配置APOSB来实现，方法与校正通道A的相同。

（2）电压、电流计算
　　有效值的校正流程是先校正电流的偏置电流，校正偏置电流后，再进行电流转换系数KIA及电压转换系数KU的计算，在PF=1.0、100%Un、Ib的情况下读取IARMS寄存器的数值，根据公式KIA=IARMS/Ib可得到电流通道A的转换系数，按同样的方法可得电压通道的转换系数KU

基于CSE7780的智能节能插座目前已经获得多家企业的成功批量应用。该节能插座经过测试，其系统显示出良好的控制效果，能够灵敏地检测到负载是否过载及待机的状态，有效保护电器的安全，受到此类产品制造商的青睐，并开始批量销往海外。

只看该作者 · 2013-11-4 16:28

发份详细的资料来看看

只看该作者 · 2013-11-4 17:00

yyuer 发表于 2013-11-4 16:28
发份详细的资料来看看

Q联系我发送你资料

只看该作者 · 2013-11-7 14:14

挺好的，前段时间时间淘了个，用着不错，资料如果允许的话可以分享下，想学习学习。

只看该作者 · 2013-11-7 15:37

rqkj6668 发表于 2013-11-7 14:14
挺好的，前段时间时间淘了个，用着不错，资料如果允许的话可以分享下，想学习学习。 ...

可以去官网了解下http://www.chipsea.com/html/yy/dnjl/jlcz/
公司有几款可以做只能插座的电能计量芯片，但是我们是芯片原厂主要是供芯片，只有部分标准方案，具体的还是自己做或者找方案商来做

只看该作者 · 2016-7-11 09:24

看起来不错的

1万 · 2016-7-15 23:15

挺好的

只看该作者 · 2016-7-29 10:16

3D打印领域范围：
“上上个世纪的思想，上个世纪的技术，这个世纪的市场”，其实3D打印技术并非新兴产物。3D打印机技术在成长发展时期一直被少数人所关注和使用，但技术的改变让3D打印成为了目前世界上最令人关注的技术之一并不为过，甚至有人称3D打印将会是第四次工业革命的起点。
中国首家3D打印体验馆的一幕。房间里的灯罩、鞋、玩具、人像等人们所能看到的一切摆件，都非工业流水线或手工制作而成，而全部出自一部机器――3D打印机。那么，3D打印真能颠覆传统制造业？
带着各种疑问，让我们一起了解3D打印技术的各个应用领域，看看3D打印机的未来前景如何。
应用领域
3D打印机的应用对象可以是任何行业，只要这些行业需要模型和原型。3D打印机需求量较大的行业包括政府、航天和国防、医疗设备、高科技、教育业以及制造业。
1. 航天和国防。
GE中国研发中心的工程师们仍在埋头研究3D打印技术。就在这之前，他们刚刚用3D打印机成功“打印”出了航空发动机的重要零部件。与传统制造相比，这一技术将使该零件成本缩减30%、制造周期缩短40%。来不及庆祝这一喜人成果，他们就又匆匆踏上了新的征程。鲜为人知的是，他们已经“秘密”研发3D打印技术十年之久了。

2. 医疗行业。一位83岁的老人由于患有慢性的骨头感染，因此换上了由3D打印机“打印”出来的下颚骨，这是世界上首位使用3D打印产品做人体骨骼的案例。

3. 文物保护。博物馆里常常会用很多复杂的替代品来保护原始作品不受环境或意外事件的伤害，同时复制品也能将艺术或文物的影响传递给更多更远的人。史密森尼博物馆就因为原始的托马斯·杰弗逊要放在弗吉尼亚州展览，所以博物馆用了一个巨大的3D打印替代品放在了原来雕塑的位置。

4. 建筑设计。在建筑业里，工程师和设计师们已经接受了用3D打印机打印的建筑模型，这种方法快速、成本低、环保，同时制作精美。完全合乎设计者的要求，同时又能节省大量材料。

5. 制造业。制造业也需要很多3D打印产品，因为3D打印无论是在成本、速度和精确度上都要比传统制造好很多。而3D打印技术本身非常适合大规模生产，所以制造业利用3D技术能带来很多好处，甚至连质量控制都不再是个问题。

6. 食品产业。没错，就是“打印”食品。研究人员已经开
始尝试打印巧克力了。或许在不久的将来，很多看起来一模一样的食品就是用食品3D打印机“打印”出来的。当然，到那时可能人工制作的食品会贵很多倍。
3D打印成品案例
1. 3D打印照相馆。只需要10分钟的3D扫描,等待几小时,就可以得到实体人像。运用3D打印照相技术,打印人偶纪念品。

2. 3D打印枪。前不久，一则全球首支3D打印**的CAD制作文件在网络上被下载了超过10万次的消息引起了人们的恐慌。据报道，手机的打印设备，是Stratasys公司的Dimension SST型3D打印机。人们之所以恐慌，是因为按照这个道理，只需一台3D打印机就可以把枪制造出来，安全如何保障？
3D打印枪像是一个更致命的武器玩具，一个玩具一旦超出了它本身的娱乐特性，涉及到安全问题后，本身的立场也就改变了。去年，美国的科迪威尔逊，他在大学的时候就计划研究3D打印枪，在几个月后，威尔逊和他的该团队实现了这一计划，成功的研制出了取名为“解放者”的3D打印枪，并且在随后拍摄的视频来演示射击金属钉的实验。这把枪的制造成本是由一台价值8000美元的3D打印机完成的，在之后，设计者试图制作更大口径的子弹来体现这帮枪的威慑力。
3. “中国龙”从3D打印机中脱“影”而出。自从人类进入工业化时代，大机器的生产方式始终遵循的是模具产品的模式。然而，昨日记者在软交会现场看到，不借助任何模具，一条精雕细刻的“中国龙”竟从3D打印机中脱“影”而出。
4. 打印音乐。为了探索3D打印机更多的应用，Rickard Dahlstrand使用Lulzbot 3D打印机创造出独特的艺术。在2013斯德哥尔摩艺术黑客节上，Lulzbot 3D打印机不仅为参加的艺术家和黑客们打印出艺术节的**，而且作为一个表演项目，它还一边播放古典音乐一边相应地打印出可视化的音乐作品。Lulzbot 3D打印机打印可视化音乐的原理是：该步进电机的运动进行控制可以以不同的速度运行，声音的音调决定速度，从而音乐控制了打印过程。三台电机分别代表一个音轨，它们使用独特的模式运动。两个马达控制Z轴移动。
5. 澳研究人员用3D打印机制作出放大版的昆虫标本。澳大利亚有很多出了名的大虫子，比如长达20英寸的泰坦竹节虫(Titan stick insect)。不过，其国内也有很多微小的昆虫，比如小巧玲珑的wheat wheevil。(中文学名叫啥来着？)为了能够"更进一步"地研究微小昆虫，澳大利亚的国家科学机构，便利用3D打印技术，制作出了放大倍数有些夸张的3D副本。
6. 半加工品的3D打印小提琴。
日前在国外，世界上第一台3D打印小提琴诞生，但它事实上是一个半成品，这把小提琴的制作者亚历克斯戴维斯用3D打印制作出主要的提琴身体部分后，他和他的团队再铺上报纸和胶水塑料来完成后半程的制作。琴颈部用一块硬纸板以及一些简单的装饰，不久的几日后，在YouTube上大家就听到了一段并不算的悦耳的演示视频，而他的制作者说：这不算什么，只不过花费了一个周末和12美金。
7. 打印干细胞。
干细胞又叫起源细胞，是一类具有自我复制能力的多潜能细胞，在一定条件下，它可以分化成多种功能细胞。它是一种未充分分化，尚不成熟的细胞，具有再生各种组织器官和人体的潜在功能。虽然现在3D打印技术还不能将其完美的应用到医疗技术上，但科学家们已经对这种设想进行了深度的尝试。
8. 替换骨头
其实目前已经有很多的报道都在讨论，3D打印技术应用到医疗事业上是对人类而言最大的福利，对于打印人体器官的想法也一直在不断的实践，打印器官虽然还是一个梦想，但目前已经成功的实现了一些例如头骨的取代，接近75%的完美还原性让3D打印在未来的成熟性值得期待。

9. 仿声耳
依然还是围绕着医疗技术而言，国外研究人员通过截取人类的小腿细胞聚合物与纳米颗粒制成了可以重新代替人类听觉的接收器，这种类似于无线电信号的“仿生耳”也就此诞生。
总结
虽然3D打印已涵盖汽车、航天航空、日常消费品、医疗、教育、建筑设计、玩具等领域，但由于打印材料的局限性，产品多停留在模型制作层面。也就是说，目前3D打印技术的优势主要是缩短设计阶段的时间，使得设计者的模型实现起来比较便利。譬如，在传统的制造业流程中，不管什么行业，设计师的图纸，需要在拆分为各个元素后，去开模，然后再组装，其弊病就是花费的周期比较长。而当设计师对模型做出调整后，相同的步骤又得重复一遍，循环往复。而有了3D打印，设计师的图纸可以快速变成实体的东西，然后开模，进行规模化大生产。 3D打印技术的意义，更在于设计环节的时间成本的节约。