单相220V电能计量表(电度表)电路图及源代码

2021-03-01 小编:52DIY 分类:DIY文章教程 阅读(266)
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自从家家户户通电以后,电能表这种电费计量工具就是每家每户必装的设备之一,早期,机械电能表是一种标准的设备。但是现在这些逐渐被电子数字电能表所取代。本文介绍的是一种简单的电能表电路,该电能表使用了Analog Device的ADE7757芯片,和AT89C52(STC89C52)单片机用于家庭中的单相,两线制(相线和中性线)系统。IC ADE7757是用于电能测量的低成本单相解决方案。

你也可以使用这个低成本的电路来为单个设备计量电费,来查看这个设备的每天或每月的耗电量。

电能表电路图

电能表电路图

电能表电路图rcm4

此电路电能表的特点

1、使用LCD1602可以达到6位数,999999(KWH),分辨率为0.01KWH.
2、单相交流220V线路中最大电流30A。
3、电能表的计数单位为100Pulses/KWH,即每100个脉冲为1度电(KWH

图中显示了电能表的电路图,核心元件为带有集成振荡器的ADE7757(IC1),微控制器AT89c52(IC2),EEPROM AT24C02(IC3),5V稳压器7805(IC5)和光电耦合器的电能计量IC构建MCT2E(IC4)和LCD1602显示器。其中IC4可以使用PC817替换。

ADE7757芯片

这是一种用于电能测量的低成本单芯片解决方案。在操作中,该芯片与分流电阻器(用作电流传感器)和交流模拟电压对接,以检测输入并输出消耗的功率,如下所述。它有两个模拟输入通道,分别指定为V1和V2。通道V1(也称为“电流通道”)用于电流检测,而通道V2(也称为“电压通道”)用于电压检测。电流检测电阻的差分输出连接在V1P和V1N输入之间,而与通过电阻分压器获得的与AC线路电压成比例的差分输出信号连接在V2P和V2N引脚之间。

IC ADE7757具有基准电路和固定的DSP功能,用于计算有功功率。集成到芯片中的高度稳定的振荡器为芯片提供了必要的时钟。它在F1和F2低频输出上提供平均有功功率信息。仪表设计为100脉冲/ kWh,并且可以通过任何计数器对脉冲进行计数以进行功耗计算。此处,微控制器AT89C52用于计数脉冲。ADE7757在校准频率(CF)引脚(此处为3200脉冲/ kWh)提供高频输出,该频率通过S1和S0引脚选择。该高频输出提供瞬时有功功率信息,可用于加快校准过程。

IC ADE7757的电源直接使用包含C13和C14的电容分压器网络从市电获得。大部分电压通过C13(0.47µF额定630V聚酯电容器)压降,而电阻R11(470欧姆,1W)用作限流器。C14上的输出大概15V DC,用作稳压器IC5的输入。稳压后的5V馈入IC1。IC1的F1输出通过光耦合器IC4耦合到微控制器IC2的端口引脚P3.2,而LED1指示IC1正在工作。

ADE7757的功能框图

ADE7757的功能框图

AT89C52
它是一种低功耗,高性能的CMOS 8位微控制器,具有以下标准功能:8k字节的闪存,256字节的RAM,32个I / O线,三个16位定时器/计数器,一个六向量的2位计数器,级中断架构,全双工串行端口,机内振荡器和时钟电路。

单片机IC2通过其引脚12读取电能表的读数,并将其存储在EEPROM IC3中,同时将其显示在LCD上,这需要额外的5V稳压和隔离电源(以避免将带电的主电源扩展到计数器部分)。为此目的,使用了一个传统的5V稳压器电路,该电路包括一个桥式整流器(BR1),平滑电容器(C20)和稳压器IC 7805(IC6)。下图显示了附加电源。

7805隔离稳压电源

微控制器IC2的引脚21至28分别连接至LCD数据引脚D0至D7。IC2的引脚15、16和17分别与LCD的控制引脚RS,R / W和EN连接。上电复位由电阻器R14和电容器C16组合提供。开关S1用于手动复位。一个12MHz的晶体以及两个22pF的电容器为微控制器提供了基本的时钟频率。预设VR2与LCD的引脚3连接以进行对比度控制。

AT24C02

它是I2C总线兼容的2千比特EEPROM,内存为256×8比特,可以保存十年以上的数据。为了避免出现电源故障时丢失最新设置,微控制器可以将用户的所有数据存储在EEPROM中。存储器确保恢复供电后,微控制器将从EEPROM读取最后保存的数据。使用EEPROM的SCL和SDA线,微控制器可以从AT24C02存储器读取数据/向AT24C02存储器写入数据。IC3的SCL和SDA线分别连接到微控制器IC2的引脚10和11。

电能表PCB

电能表PCB

电能表元件布局

电能表元件布局

单片机软件及程序

单片机的源程序用C语言编写,并使用“ Keil µVision4”编译器进行编译。生成的十六进制代码通过使用合适的编程器下载至单片机。复位/上电时,微控制器执行主要功能。首先初始化中断INT0和LCD。信息“电能表”和读数显示在LCD模块的第一行和第二行中。代码中的连续循环从EEPROM读取数据,并显示在LCD模块的第二行。头文件i2c.h用于I2C协议通信,而lcd.h是LCD的驱动程序文件。

下载单片机源代码:点击此处 ,链接下载地址为百度网盘,提取码请关注公众号并在此篇文章下留言,我将提取码发送给您!

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