电量基于STM32多路电量检测系统设计

摘要：本文主要设计了STM32与ADE7758芯片检测多路电量，首先通过介绍ADE7758的主要特点，通过这些特点，进一步设计电压电流的处理电路和ADE7758电路，通过UC/OSII实时多任务操作系统完成软件的设计，实验证明，此系统具有低成本、高度自动化的特点，应用前景十分广阔。
关键词：AED7758 STM32 电量检测
1007-9416（2012）11-0165-01
随着电力电子的发展，各种用电设备中都不同程度的使用了电力电子设备，在这些设备中产生各种谐波以及消耗大量的无功功率，将对电力系统产生冲击，因此通过检测用电信息，为实现配电自动化和管理自动化，迫切需要电量检测及配送向高精度，多功能，智能化方向发展。传统设备存进行多路电量参数监测时，往往采用多个电量监测仪器的方法，区分检测主回路和支路电量参数，系统复杂，成本高。因此，研制一种可以进行多路电量检测系统是十分必要的。为此，本文利用stm32与ADE7758实现对用电设备的电量检测，并给出了电路的设计和软件开发的流程，通过测试，基于stm32与ADE7758芯片设计的数控电量检测系统，其可测量多路电压与电流，检测精度均可达1％。

1、基于ADE7758的硬件电路设计

1.1　芯片功能介绍

ADE7758是美国ADI公司生产的系列带SPI接口的多相多功能电能计量芯片之一。为电量多路检测提供了可能。其主要特点如下：
（1）高精度，支持IEC60687，IEC61036，IEC61268，IEC62053-21，IEC62053-22及IEC62053-2；
（2）三相三线/三相四线兼容；
（3）25℃时在1000：1动态范围内误差小于0.1%；
（4）提供：有功/无功/视在电量，电压/电流有效值，以及波形采样数据等；
（5）2路电能脉冲输出.1路有功电能，另1路无功/视在电能可选.输出频率可设置；
（6）功率，相位及输入失调数字校准；
（7）用户片内可设置线电压跌落检测和过电压检测的阈值；
（8）带IRQ的SPI兼容的串行通讯口；
（9）在环境条件变化很大和长时间使用条件下，采用专利技术的ADC及DSP仍能保证高精度；
（10）单5V供电，低功耗（典型值50mW）；
（11）片内提供直接接口到di/dt微分电流传感器。di/dt微分电流传感器彻底消除了锰铜分流器不能完全隔离、存在寄生电感的缺点，也消除了传统的电流互感器的相位误差和大电流时过饱和的缺点，而且成本非常低廉。
1.2　新型电能监控系统的解

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决方案
三相电电能检测的方案框图如图1所示。
图1　stm32与ade7758电能检测方框图
在该方案中，通过电压互感器和电流互感器作为前端电压和电流采集电路，将采集的电信号处理为符合ADE7758差分输入电压±0.5V的要求的电压信号。经过ADE7758发送到STM32处理器，利用处理器计算得到需要的电压有效值、电流有效值、功率值等，并输出液晶显示。为进一步控制电量提供条件。

1.3　ADE7758的核心电路设计

电压电流处理如图2所示。该部分主要是通过互感器和采样电阻处理电流，电压通过分压电阻进行分压得到电压，将处理之后的信号输入ADE7758的3个电压通道和3个电流通道。
图2　电压，电流处理电路
ADE7758电路设计示意图如图图3所示，该部分主要是把电压，电流处理电路得到的电信号进行处理，并提供给STM32处理器。
图3　ADE7758电路

2、ADE7758的软件开发流程

在软件设计方面，主要涉及多个任务，因此，在软件中利用了实时多任务管理系统UC/OSII来设计，其工作流程如图4所示。
图4　软件流程框图
3、结语
本文通过设计STM32与ADE7758实现多路电量检测，可以满足大多数用户的实时电量的检测，并且具有低成本、高度自动化的特点，应用前景十分广阔。