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在線詢價(jià)

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智能計(jì)量插座設(shè)計(jì)方案有哪些可實(shí)施,基于Android應(yīng)用設(shè)計(jì)是其中之一
2023-05-31
     互聯(lián)網(wǎng)的發(fā)展,給人們生活帶來(lái)了便捷,如市場(chǎng)各種類型智能產(chǎn)品,有智能數(shù)碼、智能家電、智能安防等,每種領(lǐng)域智能產(chǎn)品的應(yīng)用,都在倡導(dǎo)碳經(jīng)濟(jì)、綠色環(huán)保的理念,就拿家用電器來(lái)說,追求的是節(jié)能減少耗電,而今天要講到的產(chǎn)品就是前面提到的理念而設(shè)計(jì),接下來(lái)看看智能計(jì)量插座設(shè)計(jì)方案有哪些可實(shí)施,基于Android應(yīng)用設(shè)計(jì)是其中之一。

    目前市場(chǎng)上有許多計(jì)量插座,這些插座的功能也大同小異。然而,目前這些智能插座的設(shè)計(jì)主要針對(duì)提供保護(hù)、監(jiān)測(cè)或控制等單一功能,難以實(shí)現(xiàn)智能化和遠(yuǎn)程控制,難以實(shí)現(xiàn)智能家居系統(tǒng),無(wú)法滿足要求。

    考慮到這一點(diǎn),本文設(shè)計(jì)的計(jì)量插座不僅具備市面上常見智能插座的功能,還具備遠(yuǎn)程監(jiān)控功能,實(shí)現(xiàn)了用電量的實(shí)時(shí)監(jiān)控和管理,能夠滿足您的消費(fèi)需求,及智能家居發(fā)展方向和要求。

    一、總體系統(tǒng)設(shè)計(jì)概述

    1.1 整體系統(tǒng)配置

    智能計(jì)量插座主要由MCU控制單元、計(jì)量模塊、WiFi模塊、繼電器控制、液晶顯示電路等部分組成。

    1.2 電路的基本工作原理和主要功能

    系統(tǒng)通過測(cè)量模塊采集功率、電壓、功率、電流等相關(guān)功率數(shù)據(jù),并傳送給MCU進(jìn)行處理。MCU將處理后的數(shù)據(jù)通過WiFi模塊發(fā)送給手機(jī)用戶。手機(jī)用戶可以實(shí)時(shí)查看電量、電壓、功率、電流等。能夠監(jiān)控家庭用電量的數(shù)據(jù),同時(shí),用戶可以通過手機(jī)遠(yuǎn)程控制計(jì)量插座,通過手機(jī)向WiFi模塊發(fā)送指令,WiFi模塊將控制指令發(fā)送給MCU主控芯片,中斷和定時(shí)功能。

    二、系統(tǒng)硬件電路設(shè)計(jì)

    2.1 電源電路

    系統(tǒng)采用電容降壓方式,將220V市電通過CBB電容和齊納二極管直接轉(zhuǎn)換為5VDC給繼電器和測(cè)量芯片供電。再通過穩(wěn)壓管將5V電壓降壓至3.3V,為主控芯片等模塊供電。

    2.2 MCU微控制單元電路

    MCU微處理器采用STM型號(hào)芯片,是一款8位低功耗微控制器,具有 5 種低功耗模式、高級(jí) STM8 內(nèi)核、32 kHz 和 1-16 MHz 晶體振蕩器。它也有4個(gè)通道,分別是ADC、DAC、SPIS和W2C,還有一個(gè) USART接口,具有高達(dá) 64 KB 的閃存、高達(dá) 2 KB 的數(shù)據(jù) EEPROM、ECC、RWW 和靈活的讀/寫保護(hù)模式。

    2.3 計(jì)量模塊電路

    測(cè)量模塊使用的測(cè)量芯片,本模塊提供電表三項(xiàng)所需的有功功率、無(wú)功功率和無(wú)功電能、電壓有效值、電流有效值和頻率參數(shù),并支持軟件抄表。通過SFR寄存器和中斷,數(shù)字信號(hào)處理部分可以配置儀表校準(zhǔn)參數(shù)和讀取儀表參數(shù)。測(cè)量結(jié)果通過儀表的儀表脈沖輸出FR/QF引腳輸出,可直接接標(biāo)準(zhǔn)儀表進(jìn)行誤差比較。

    2.4 繼電器控制電路

    該系統(tǒng)使用繼電器來(lái)控制電器的開/關(guān)。繼電器是常用的控制設(shè)備。

    正常情況下,處理器的I/O口為低電平,NPN三極管處于截止?fàn)顟B(tài)。此時(shí)沒有電流流過繼電器線圈,因此繼電器L-IN和L-OUT常閉。電器產(chǎn)品處于正常工作狀態(tài)。當(dāng)電器需要斷開連接時(shí),I/O 端口設(shè)置為高電平,NPN 晶體管導(dǎo)通。此時(shí)繼電器的線圈中有電流流過,故繼電器的L-IN和L-OUT常開,電源被切斷。



    三、系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)

    系統(tǒng)采用C語(yǔ)言編寫,在編程中采用模塊化、層次化的設(shè)計(jì)技術(shù),使程序更加可靠,方便開發(fā)者調(diào)試和維護(hù)。程序功能模塊包括程序初始化模塊、計(jì)量芯片主控模塊、計(jì)量參數(shù)校正、液晶顯示模塊、按鍵處理模塊、計(jì)量參數(shù)讀取及處理模塊、定時(shí)模塊和繼電器控制模塊。使用模塊化編程使程序更加簡(jiǎn)潔。您可以將每個(gè)模塊放在一個(gè) .C 文件中,要使用此模塊中的函數(shù),只需在主函數(shù)中調(diào)用它即可。

    定時(shí)器中斷服務(wù)程序也被系統(tǒng)程序用來(lái)采集和處理儀表芯片每100毫秒采集的數(shù)據(jù)。其余時(shí)間用于掃描按鍵、控制繼電器、發(fā)送和接收 ZigBee 模塊數(shù)據(jù)。這樣,可以為每個(gè)模塊分配固定的時(shí)間,而不會(huì)相互干擾。

    同時(shí)終端服務(wù)器用于監(jiān)控計(jì)量套接字客戶端和安卓手機(jī)客戶端。當(dāng)計(jì)量插座要通過WiFi向Andriod手機(jī)發(fā)送數(shù)據(jù)時(shí),服務(wù)器接收信號(hào),建立WiFi連接并處理請(qǐng)求。當(dāng)響應(yīng)數(shù)據(jù)完成時(shí),連接終止并繼續(xù)監(jiān)視。當(dāng)Andriod手機(jī)客戶端向計(jì)量插座發(fā)送數(shù)據(jù)請(qǐng)求時(shí),首先建立連接,然后處理請(qǐng)求,完成后繼續(xù)監(jiān)聽。

    四、系統(tǒng)測(cè)試與分析

    4.1 計(jì)量芯片有效值寄存器校正

    電壓通道的推薦輸入為 200 mV rms。首先設(shè)置EMU特別功能寄存器(如SUPD內(nèi)部模塊使能控制寄存器)。然后配置ADC控制寄存器,電壓ADC單獨(dú)配置,將信號(hào)放大1倍,電流ADC單獨(dú)配置,將信號(hào)放大16倍。寄存器設(shè)置好并接通電源后,電參數(shù)的數(shù)據(jù)保存在計(jì)量寄存器中,但直接讀取的數(shù)據(jù)是錯(cuò)誤的。需要設(shè)置儀表校準(zhǔn)參數(shù)寄存器和修改測(cè)量參數(shù)寄存器。

    4.2 能量參數(shù)換算

    電能計(jì)量模塊采用定時(shí)讀取電量參數(shù),定時(shí)更新電量參數(shù),監(jiān)測(cè)計(jì)量芯片是否正常工作的方式,保障計(jì)量參數(shù)的準(zhǔn)確性。修改有效值寄存器后,需要轉(zhuǎn)換才能得到正確的能量值。

    4.3 實(shí)測(cè)及誤差分析

    用實(shí)際測(cè)試方法測(cè)試樣表的準(zhǔn)確度,需要在插座上提供穩(wěn)定的電源(電壓源、電流源等)以供測(cè)試分析。

    綜合所述,互聯(lián)網(wǎng)科技的發(fā)展,會(huì)越來(lái)越多智能家電,智能計(jì)量插座就是其中一種,此次的智能計(jì)量插座設(shè)計(jì)方案,是通過電能計(jì)量、Android應(yīng)用、WiFi無(wú)線網(wǎng)絡(luò)等技術(shù)應(yīng)用到智能電表插座的設(shè)計(jì)中,實(shí)現(xiàn)集電能計(jì)量、電能管理、遠(yuǎn)程控制為一體的智能插座。
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