基于RN7302的簡易電力儀表設計

陽燊

【摘 要】本文以介紹目前電力儀表的弊端技術為開頭，全文為圍繞指出弊端進行設計，設計了基于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。

【關鍵詞】RN7302;RS-485;SN75HVD3082E

中圖分類號： TM933文獻標識碼： 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，然后再通過運放進行小信號的處理，最終利用A/D模塊進行模/數(shù)轉換。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，本文根據科技的高速發(fā)展，利用目前市場上成熟的集成芯片RN7302進行簡易、小體積的儀表設計。

1 系統(tǒng)概述

本文設計的基于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進行上傳，并可預留各種需求功能模塊。

2 硬件電路設計

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

2.1 計量模塊

本電路為銳能微三相計量芯片RN7302應用電路，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)。相對于運放/AD采樣電路來說，軟件實現(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)據總線網絡而設計的半雙工的收發(fā)器。它由+5V供電，與TIA/EIA-485A標準完全兼容。通過控制輸出轉換時序，它能夠在長距離雙絞線電纜上傳輸高達200kbps速率的信號。它的供電電流極低，一般小于0.6mA，當處于不活動的關閉模式時，供電電流只有幾個nA，所以特別適合于低功耗方面的應用。它具有寬的共模抑制范圍和高靜電放電保護能力，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

實現(xiàn)計量模塊與RS-485有線通信相互轉換的便是MCU控制模塊，此處我們選擇STM32單片機，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 結論

本文通過智能電網中最重要的一個環(huán)節(jié)是需要采集電力的基本信息，指出目前常用儀表設計方案存在占用MCU資源、元器件較多，設計體積較大的問題。全文為了堅決該問題，利用集成性計量芯片RN7302進行了簡易的儀表設計，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)。

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