單相用電器分析監測裝置（K題）

摘    要

本作品以STM32、ADE775X晶片為控制核心，可根據電源線的電引數資訊分析用電器類別和工作狀態。本作品具有學習和分析監測兩種工作模式。在學習模式下，可測試並存儲各單件用電器的工作狀態進而識別電器及其工作狀態的特徵參量；在分析監測模式下，實時指示用電器的類別和工作狀態。本作品硬體電路實現了電流0-10.0A的實時精確採集，ADE775X晶片通過序列介面與微控制器通訊，接受微控制器控制，大大簡化了電力測量模組的設計，提高了電路的穩定性和整合度。並且作品通過兩個STM32F103微控制器資料的無線傳輸實現了顯示功能。

關鍵詞：   ADE775X系列晶片  電器狀態識別    無線傳輸  

目錄

四、參考文獻................................................................................................................4

五、附錄………………………………………………………………………………5

附錄二 工作中的實物圖………………………………………………………..6

    附錄三 程式清單.................................................7

一 系統方案論證

1.方案比較與選擇

1.1主電路方案論證

方案一： 製作多個電引數監測電路將電壓電流互感器輸出的交流訊號進行後續取樣給微控制器進行計算，實現對單相用電器的監測，但其無法較好的處理由電網波動造成的測量誤差，且硬體電路結構複雜，電路數量多，大大增加能耗。

方案二：將電壓電流互感器輸出的交流訊號輸入採用整合晶片ADE775X，在晶片內部對各種電引數進行高速精確計算。該晶片具有體積小、精度高、開發方便等特點，內嵌高精度的模數轉換器和固定模式的DSP，只需與晶片介面通訊便能獲得測量結果，大大簡化了電力測量模組設計，有利於提高作品效能，節約成本。

綜上所述，選擇方案二作為主電路方案。

1.2測控電路方案論證

1.2.1 電壓、電流測量採集電路方案論證

方案一：採用霍爾感測器。霍爾電流感測器是一種先進的電檢測元件，它可以隔離主迴路和電子控制電路。測量交流，但其體積大，重量大，需要正負電源供電，增加系統負擔。

方案二：採用電壓、電流互感器。電壓、電流互感器外圍電路簡單，易於除錯，成本較低。可以有效的完成交流電的檢測，且輸出的交流波形有利於後續功率的測量。

綜上所述，應該採用方案二進行電壓、電流的測量採集。

1.2.2 控制電路方案論證

方案一：採用STM32微控制器和繼電器實現模式切換和保護以及不同量級的電引數測算。繼電器正常執行時是閉合的，當進行模式切換或達到保護閾值時，繼電器的另一觸點接通，但微控制器無法直接驅動繼電器，需要進行三極體擴流，導致功耗增加。

方案二：用STM32微控制器與ADE775X晶片進行通訊，實現模式切換、電路保護和電引數測量功能，將複雜的硬體問題轉化為了簡便的程式碼，執行效率大大提高，耗能大幅降低。

綜上所述，我們採用方案二進行主電路的控制！

1.3系統整體框圖

經過以上方案論證，得到系統的整體框圖。

二 電路程式設計

3.1 電路控制

本系統由STM32微控制器為核心，可通過按鍵切換模式，與ADE775X進行通訊，具體實現為微控制器通過SPI來控制晶片的使能、引腳功能，繼而控制，電參量的測量從而實現了對單相用電器的實時監測。

3.2 程式控制

（程式框圖加程式碼用到的微控制器哪一部分功能）

三 系統測試與結果分析

4.1測試儀器

1.數字萬用表4個，型號 ：VICTOR VC9802A

2.雷意LED燈、超越之光節能燈、電烙鐵、自制小電阻、USB充電器、電水壺、小風扇。

4.2 部分測試條件與結果

四  參考文獻

[1] 劉軍等.原子教你玩STM32（庫函式版）-北京：北京航空航天大學出版社  2015.11

[2] 劉火良等.STM32庫函式開發指南-北京：機械工業出版社，2013

[3] 周立青等.全國大學生弟子設計競賽教程-北京：電子工業出版社，2011.4

[4] 張乃國. 電子電源技術與應用-北京：機械工業出版社，2007.4

[5]沙佔友等.開關電源製作與除錯 -北京：中國電力出版社，2012

[6] 王兆安等. 電力電子技術-北京：機械工業出版社，2000

五 附錄

附錄一：系統原理圖