Схема счетчика энергии | Подробный проект с исходным кодом

Электромеханические счетчики энергии были стандартом for для учета электроэнергии с момента выставления счетов. Но сейчас их постепенно заменяют электронные цифровые счетчики энергии.

Здесь представлен простой счетчик энергии, использующий микросхему ADE7757 компании Analog Device for для однофазных двухпроводных (фаза и нейтраль) систем, используемых в домашних условиях. IC ADE7757 — это недорогое однофазное решение для измерения электрической энергии for.

Вы можете использовать это решение даже для for отдельных приборов, чтобы узнать, сколько энергии они потребляют.

Его основными особенностями являются:
1. Может считывать до 999999 единиц (кВтч) с разрешением 0,01 единицы
2. Разработан for для нормального напряжения 230 В переменного тока и максимального тока в сети 30 А
3. Счетчик счетчика составляет 100 имп/кВтч, т.е. для регистрации одного устройства потребуется 100 имп.

Схема счетчика энергии

Рис. 2 показана принципиальная схема счетчика энергии, построенная на базе микросхемы учета энергии со встроенным генератором ADE7757 (IC1), микроконтроллера AT89c52 (IC2), EEPROM AT24C02 (IC3), стабилизатор напряжения 5 В 7805 (IC5), оптопара MCT2E (IC4) и LCD дисплей.

IC ADE7757

Это недорогое однокристальное решение for для измерения электрической энергии. В процессе работы микросхема взаимодействует с шунтирующим резистором (используемым в качестве датчика тока) и аналоговым напряжением переменного тока, считывающим входы и выдающим потребляемую мощность, как описано ниже.

Он имеет два аналоговых входных канала, обозначенных как V1 и V2 соответственно. Канал V1 (также называемый «канал тока») используется for для измерения тока, а канал V2 (также называемый «канал напряжения») используется for для измерения напряжения.

Дифференциальный выход токоизмерительного резистора подключается между входами V1P и V1N, а дифференциальный выходной сигнал, пропорциональный сетевому напряжению переменного тока, получаемый через резисторный делитель, подключается между контактами V2P и V2N.

ИС ADE7757 имеет опорную схему и фиксированную DSP функцию for расчета активной мощности. Высокостабильный генератор, встроенный в чип, обеспечивает необходимую тактовую частоту for чипа. Он передает информацию о средней активной мощности на низкочастотные выходы F1 и F2.

Счетчик рассчитан for на 100 имп/кВтч и импульсы можно считать любым счетчиком for расчета энергопотребления. Здесь используется микроконтроллер AT89C52 for, считающий импульсы.

ADE7757 обеспечивает высокочастотный выходной сигнал на выводе калибровочной частоты (CF) (здесь это 3200 имп/кВтч), который выбирается через контакты S1 и S0, как показано жирным шрифтом в Таблице II. Этот высокочастотный выход обеспечивает мгновенную информацию о реальной мощности, которая используется для ускорения процесса калибровки. Функциональная структурная схема ADE7757 представлена на рис. 3.

Источник питания for IC ADE7757 подается непосредственно от сети с использованием конденсаторного делителя, состоящего из C13 и C14. Большая часть напряжения падает на C13 (полиэфирный конденсатор 0,47 мкФ, номинал for 630 В), а резистор R11 (470 Ом, 1 Вт) используется в качестве ограничителя тока.

Выходное напряжение на C14 ограничено 15 В постоянного тока, которое служит входом для регулятора IC5. Регулируемое напряжение 5В подается на IC1. Выход F1 микроконтроллера IC1 подключен к выводу порта P3.2 микроконтроллера IC2 через оптопару IC4, а светодиод 1 указывает, что IC1 работает.

AT89C52

Это маломощный, высокопроизводительный 8-битный микроконтроллер CMOS, который обеспечивает стандартные функции: 8 КБ Flash, 256 байт RAM, 32 линии ввода-вывода, три 16-битных таймера/счетчика, шестивекторную двухуровневую архитектуру прерываний, полнодуплексный последовательный порт, встроенный генератор и тактовый сигнал. схема.

Микроконтроллер IC2 принимает показания счетчика энергии через свой контакт 12 и сохраняет их в EEPROM IC3 и в то же время отображает их на LCD, для которого требуется дополнительный регулируемый и изолированный источник питания 5 В (чтобы избежать расширения сети под напряжением на секцию счетчика).

Для этой цели была использована for обычная схема стабилизатора 5 В, включающая мостовой выпрямитель (BR1), сглаживающий конденсатор (C20) и стабилизатор IC 7805 (IC6). На рис. 3 показан дополнительный источник питания.

Выводы с 21 по 28 микроконтроллера IC2 подключены к выводам данных LCD от D0 до D7 соответственно. контакты 15, 16 и 17 IC2 соединены с управляющими контактами RS, R/W и EN LCD соответственно.

Комбинация резистора R14 и конденсатора C16 обеспечивает сброс при включении питания. Переключатель S1 используется for ручного сброса. Кристалл с частотой 12 МГц вместе с двумя конденсаторами емкостью 22 пФ обеспечивают базовую тактовую частоту микроконтроллера. Предустановка VR2 подключена к контакту 3 регулятора контрастности LCD for.

Загрузите PDC и схему компонентов в формате PDF: Нажмите здесь

AT24C02

Это 2-килобитный EEPROM, совместимый с шиной I2C, организованный как 256×8 бит, который может хранить данные for более десяти лет. Чтобы избежать потери последней настройки в case при сбое питания, микроконтроллер может хранить все данные пользователя в EEPROM.

Память гарантирует, что микроконтроллер прочитает последние сохраненные данные из EEPROM при возобновлении подачи питания. Используя строки SCL и SDA EEPROM, микроконтроллер может читать/записывать данные из/в память AT24C02. Линии SCL и SDA IC3 подключены к контактам 10 и 11 микроконтроллера IC2 соответственно.

Программное обеспечение

Исходная программа for микроконтроллера написана на языке C и скомпилирована с помощью компилятора Keil µVision4. Сгенерированный шестнадцатеричный код записывается в микроконтроллер с помощью подходящего программатора. При сбросе/включении питания микроконтроллер выполняет основную функцию. Прерывания INT0 и LCD инициализируются первыми.

Сообщение «Счетчик энергии» и показания отображаются в первой и второй строках модуля LCD. Непрерывный цикл кода считывает данные из EEPROM и отображает их во второй строке модуля LCD. Заголовочный файл i2c.h используется для протокола связи for I2C, а lcd.h представляет собой файл драйвера for LCD.

Загрузить исходный код: Нажмите здесь

Создание и тестирование

Односторонний счетчик электроэнергии PCB for показан на рис. 5, а расположение его компонентов на рис. 6. Соберите схему на PCB, чтобы минимизировать ошибки сборки. IC1 представляет собой корпус SMD, поэтому его следует припаивать со стороны пайки PCB. Используйте базы микросхем for других микросхем.

Автор имеет степень бакалавра технических наук в области электроники и коммуникаций, полученную доктором AIT, Бангалор