用电费是住房的一大开销。总有居民哀嚎，“这个月电费又涨了！”，却不知从何下手、如何改善。

事实上，随着物联网的普及，每台电器的实际耗电量是多少？哪些电器耗电更多？哪些电器已经老化？都可以凭借带有计量功能的智能插座来一一量化，进而实现能耗管理、节能用电。

本文就将介绍一款基于芯海科技CSE7766电能计量芯片打造的高性能智能计量插座的参考设计方案。

一、    系统设计

智能计量插座由电源模块、继电器控制与指示模块、CSE7766计量模块和wifi模块构成，系统结构如下图1。





图1

其中，CSE7766是芯海科技自主研发的单相多功能计量芯片，满足50/60Hz IEC 687/1036标准的精度要求，在1000:1范围内达到±0.2%的精度。由于出厂时CSE7766芯片已经完成了自身的校准，因此用户不需要搭建复杂的校准环境，无需任何设置就可以通过UART直接读取电压、电流、功率和电能等相关参数。

二、    详细设计

2．1  电源模块
 
220V市电经过电源模块后输出直流12V、直流5V和直流3.3V，直流12V为大功率继电器的控制供电，例如控制空调和电磁炉的插座，该电压可以根据继电器的控制电压进行调整；直流5V为计量芯片CSE7766供电，CSE7766内置电源监控电路，当电源电压低到4V时，芯片进入复位状态；直流3.3V为WiFi模块供电。

2．2  计量模块

计量模块是CSE7766的典型应用，仅需要几个电容电阻就可以正常工作，如下图2所示。值得注意的是：在CSE7766的电源端，需要并联两个小电容，以滤除来自电网的高频、低频噪声。电流信号通过锰铜电阻采样后接入CSE7766，电压信号则通过电阻网络分压后输入到CSE7766。





图2

2．3  Wifi模块
Wifi模块作为主控MCU，连接路由器，实现与服务器的通信，接收服务器下发的设置和控制指令，完成插座的远程控制和定时设置；Wifi模块通过串口读取计量模块采集到的电能信息，并上传电能信息到服务器。
值得注意的是，Wifi模块的工作电压是3.3V，CSE7766的工作电压是5V，由于CSE7766只使用TI发送数据，串口通信需要做一个5V到3.3V的转化，简单的可以通过电阻分压实现，如下图3。





图3

2．4  服务器与APP
服务器充当了插座与APP通信的桥梁。服务器接收插座上传的电能信息并保存，APP通过服务器查询插座的运行状态和历史用电信息，并通过服务器发送控制和设置指令到插座，实现定时和远程控制。

总结
随着物联网的普及与智慧能源的兴起，智能计量插座和带有智能计量功能的家电将会越来越多。这款智能计量插座采用CSE7766芯片，能够精确的统计并记录电器的用电情况，同时该芯片带有的出厂校准功能，可以大大减化厂家的生产流程、缩短生产周期、节省生产成本。
 
 
来源：网络 查看全部