基于RN7302的簡易電力儀表設(shè)計

陽燊

【摘 要】本文以介紹目前電力儀表的弊端技術(shù)為開頭，全文為圍繞指出弊端進(jìn)行設(shè)計，設(shè)計了基于RN7302計量芯片的簡易儀表，該儀表能測量幾乎所有基本電能基本參數(shù)，根據(jù)功能來分，可概括為四個模塊，電源模塊、計量模塊、RS-485通信模塊以及MCU模塊。

【關(guān)鍵詞】RN7302;RS-485;SN75HVD3082E

中圖分類號： TM933文獻(xiàn)標(biāo)識碼： A 文章編號： 2095-2457（2019）16-0045-001

DOI：10.19694/j.cnki.issn2095-2457.2019.16.020

Simple Power Meter Design Based on RN7302

YANG Shen

（Guilin University Of Electronic Technology， Guilin Guangxi 541004， China）

【Abstract】This article begins with the introduction of the current drawbacks of power meters. The full text is designed around the drawbacks. A simple instrument based on the RN7302 metering chip is designed. The meter can measure almost all basic energy basic parameters. According to the function， it can be summarized as four. Modules， power modules， metering modules， RS-485 communication modules， and MCU modules.

【Key words】RN7302; RS-485; SN75HVD3082E

0 前言

智能電網(wǎng)中最重要的一個環(huán)節(jié)是需要采集電力的基本信息，如電壓電流、有功功率及無功功率等。目前市場上常用的電力基本信息采集方式多數(shù)均是經(jīng)過電阻分壓、分流或者直接利用電流互感器或者電壓互感器先獲得小的模擬信號，然后再通過運(yùn)放進(jìn)行小信號的處理，最終利用A/D模塊進(jìn)行模/數(shù)轉(zhuǎn)換。該方案需求器件多，壽命短，占用MCU資源，又很難做到小體積。針對此，本文根據(jù)科技的高速發(fā)展，利用目前市場上成熟的集成芯片RN7302進(jìn)行簡易、小體積的儀表設(shè)計。

1 系統(tǒng)概述

本文設(shè)計的基于RN7302的簡易儀表可以概括為四個模塊，分別為電源模塊、計量模塊、RS-485模塊及MCU模塊。電源模塊主要為整個儀表系統(tǒng)提供電能;計量模塊是采用RN7302芯片，進(jìn)行電壓、電流的采集，同時完成其他電能參數(shù)的記錄，比如：有功功率、無功功率、頻率以及脈沖等;RS-485模塊主要完成各種電力參數(shù)的上傳，可上傳給外置顯示器、能源系統(tǒng)等;MCU模塊是整個系統(tǒng)的核心，主要是將各種需求參數(shù)通過RS-485進(jìn)行上傳，并可預(yù)留各種需求功能模塊。

2 硬件電路設(shè)計

電源模塊比較成熟，常用的便是AMS1117穩(wěn)壓芯片，結(jié)合成本、工作環(huán)境等按需選擇既可。本文重點(diǎn)是對計量模塊、RS-485模塊以及MCU模塊進(jìn)行設(shè)計。

2.1 計量模塊

本電路為銳能微三相計量芯片RN7302應(yīng)用電路，該電路能夠滿足大部分電參數(shù)的測量需求，適用三相四線/三相三線系統(tǒng)。相對于運(yùn)放/AD采樣電路來說，軟件實(shí)現(xiàn)簡單，對MCU的資源要求較低。

2.2 RS-485通信模塊

RS-485通信模塊我們選擇的是TI的低功耗半雙工的SN75HVD3082E通信芯片。SN75HVD3082E芯片是一款為RS-485數(shù)據(jù)總線網(wǎng)絡(luò)而設(shè)計的半雙工的收發(fā)器。它由+5V供電，與TIA/EIA-485A標(biāo)準(zhǔn)完全兼容。通過控制輸出轉(zhuǎn)換時序，它能夠在長距離雙絞線電纜上傳輸高達(dá)200kbps速率的信號。它的供電電流極低，一般小于0.6mA，當(dāng)處于不活動的關(guān)閉模式時，供電電流只有幾個nA，所以特別適合于低功耗方面的應(yīng)用。它具有寬的共模抑制范圍和高靜電放電保護(hù)能力，因此，適用于噪聲容限要求很高的場合。電路具體見圖2-1中485通信模塊。

2.3 MCU控制模塊

實(shí)現(xiàn)計量模塊與RS-485有線通信相互轉(zhuǎn)換的便是MCU控制模塊，此處我們選擇STM32單片機(jī)，該IC性能穩(wěn)定，集成性較高，使用普遍，外圍器件簡答，具體見圖1中的MCU控制模塊所示。

3 結(jié)論

本文通過智能電網(wǎng)中最重要的一個環(huán)節(jié)是需要采集電力的基本信息，指出目前常用儀表設(shè)計方案存在占用MCU資源、元器件較多，設(shè)計體積較大的問題。全文為了堅(jiān)決該問題，利用集成性計量芯片RN7302進(jìn)行了簡易的儀表設(shè)計，該簡易儀表包括電源模塊、計量模塊，RS-485模塊以及MCU模塊，可以做到小體積情況下，具有測量所有基本電力參數(shù)。

【參考文獻(xiàn)】

[1]張興超，王陸.三相多功能電力儀表的研究與設(shè)計[J].電子世界，2018（19）：198-199.

[2]喻文浩.電力自動控制在低壓配網(wǎng)中的應(yīng)用[J].電子技術(shù)與軟件工程，2018（17）：129.

[3]孫承景.電力儀表檢定流水線控制系統(tǒng)的設(shè)計與實(shí)現(xiàn)[D].哈爾濱工業(yè)大學(xué)，2018.

[4]李國慶，胡杭華，陳鵬.供配電設(shè)計及電力監(jiān)控探討[J].科學(xué)技術(shù)創(chuàng)新，2018（10）：19-20.

[5]李天培，陳沖.采用ATT7022E和MK02的多功能綜合電力儀表設(shè)計[J].福建水力發(fā)電，2017（02）：24-27.

[6]陳建偉.電力儀表遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)研究[J].計算機(jī)產(chǎn)品與流通，2017（10）：92+110.

[7]申硯軍.智能電力儀表真有效值測量解決方案[J].智慧工廠，2017（08）：39-40.

[8]杜佳良.一種通用型智能儀表自動校準(zhǔn)與測試系統(tǒng)的研發(fā)[D].廈門理工學(xué)院，2017.

[9]張宇.電力自動化儀表的可靠性研究[J].民營科技，2016（11）：34.