基于ATT7037AU的新型自适应智能用电控制终端设计

基于ATT7037AU的新型自适应智能用电控制终端设计

 

  　　目前已设计出各种各样的电路来完成这样的任务，主要的有功率识别法和相位识别法等，但它们都因为电路自身的原因存在缺陷，前者只能对总用电功率进行识别和控制，后者只能识别阻性负载。还有一些提出利用面积比较、BP神经网络、谐波分离等方法来识别负载，这些方法，电路复杂，信号处理算法复杂。还有的对现有电能表电路进行改进后利用微控制器进行控制，这种方法造成电路体积较大，系统复杂，成本高，智能化设计程度低。

　　本设计采用上海钜泉光电科技股份有限公司最新研发推出的最新型低功耗高性能的单相多功能计量SOC芯片ATT7037AU，通过对用电设备的电流和电压采样，利用EMU模块的数字信号处理功能实时计算出瞬时有功功率与有功电能、无功功率与无功电能、视在功率与视在电能、电压有效值、电流有效值及频率计算等计量功能，根据这些参数的变化可以判断出负载的变化，利用程序算法可以成功解决以往的限电技术不能识别负载，或者负载识别智能性和准确性不高的问题。

　　以ATT7037AU为核心的智能用电控制终端主要由SOC最小系统电路、电流及电压采样电路、红外接口电路、显示电路、温度传感电路、电源电压检测电路、继电器控制电路、485通讯接口电路、电源电路等组成。其中，ATT7037AU芯片通过外围电路既能完成用电信息的采集、运算又能够实现和外部交互控制、显示和通信。

　　获取用电信息的手段有很多，比如对电压电流采样后再进行AD转换，或者使用模拟电路进行积分，这会导致运算速度很慢，系统精度降低。本设计采用上海钜泉光电科技股份有限公司最新推出的ATT7037AU芯片，克服了传统电路相位误差大、易饱和，抗干扰能力弱，速度慢，稳定性差的缺点，实现功率电能信息采集、运算和控制的一体化，结构简单，集成度高。

　　ATT7037AU芯片片内集成单相计量、CPU51内核处理器、LCD驱动、电源管理，时钟管理，RTC模块及每秒补偿机制，温度/电池电压测量模块，PLL，JTAG调试等功能。芯片能够通过片内ADC采样提供三路ADC的原始采样数据和同步波形采样数据，内部DSP电路能实时计算出有功、无功和视在功率、电压有效值、电流有效值等，电能计量误差小于0.1%，电压，电流有效值测量误差小于0.5%。

　　电压电流数据采样电路

　　本控制终端的数据来源主要是用电器上的电压和电流信号，ATT7037AU通过V1P、V1N采样电流，通过V3P、V3N采样电压，通过片内的完全独立的模拟增益放大器(PGA)，可以完成对外部的电压和电流输入差分信号的幅度放大，放大后的信号再送给ADC进行采样和处理，在极小信号输入时能够保证测量的线性度。

　　FLQ为孟桐分流器，其具有线性度好和温度系数小等优点;L—IN接火线，作为系统参考地电压;1K电阻与33nF电容并联到地，共同组成低通滤波器，阻止电网中的高频信号进入芯片内部，用来减少对芯片内部DSP处理模块电路的干扰，锰铜电阻两端产生的稳定的微弱电压通过VIP、V1N进入芯片内部。

　　在普通的智能控电器中，因为系统简单，控制功率小于2000W，因此大多所使用小功率交流继电器控制，整个系统功耗较低，因此使用了阻容降压电路来提供系统电源，但是由于继电器是通电保持性器件，工作过程就会消耗能量，另外大功率的继电器阻容降压电源提供的功率不够。这里选用磁保持型继电器，12V的开关电源模块，同时满足大功率电流通断和节能需要。