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【开源】智能电表直流供电及功耗实时监测系统(原理图、PCB源文件、程序源码、设计报告)

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前言:

美国Vicor公司是现时世界最大的高密度电源模块生产商, 同时也是全球唯一能以零电压、零电流技术大批量生产电源模块的厂家。Vicor电源模块包括DC-DC、AC-DC电源模块,隔离、非隔离电源模块转换器。其中VICOR公司电源模块的核心技术是 “零电流”开关,它使变换器的工作频率达到 了1MHz,效率大于80%。

项目设计背景及概述:

       随着科技的发展,数码、电子类型的产品遍布每个角落,而这些数码产品都需要有一个直流供电电源,传统的电源一般由220V转成直流,然后就直接供给设备使用,大部分并没经过保护措施,如过流或者过压、短路的保护,并且也不清楚该设备的实际功耗,并不清楚耗电情况。并且也不能定时自动开启该设备,往往只需要在一天的某个时间段运行,但由于忘记关电或者不方便关电往往也浪费了不必要的电。

       设计智能直流供电及功耗表,正是为了解决上面描述的种种情况,解决诸多的供电保护问题,及定时开关问题等。为设备提供了多一重的保护,多一点的智能,更能让你实时了解设备的耗电情况,以知道其在那种情况下是耗电最大或者最小的。

视频演示:

3. 硬件设计原理

(1) 功能特点

  • 外设可3路供电配置(自定、5V、3.3V);
  • 电压、电流、功耗可视(0.5秒采集一次,液晶上显示实时及平均值);
  • 2A硬件保护(带自恢复保险丝,在软件不起效果时,硬件限制过流);
  • 过压、过流保护(时刻监控设备电压电流值);
  • 定时开启和关闭设备(可定时到秒,每天准时开启和关闭);
  • 记录保存(告警和开关的时间记录在系统里,可随时查看);
  • 静电、浪涌保护(电源端均设有TVS管作为保护);
  • 液晶显示(时刻显示运行状态及电压电流值);
  • 串口数据输出(后期可制作上位机,将采集的数据在软件端画出曲线图,分析设备的用电情况)。

(2) 功能描述

1) DC-DC电源电路,提供8到16V的电源输入范围;3种(与输入相等的电压、5V、3.3V)类型的输出电压。同时也为系统提供5V的电源。

2) MCU最小系统,由SLH89F5162、复位电路和11.0592MHz的晶振组成;

3) 供电输出电压控制电路,3个4A的MOS管控制了输出的通断功能,使得输出方式可以配置和选择。

4) 电流采集电路,采用串联采集电阻转换为电压的方式进行测量,本功能使用了LM224运算放大器进行信号的放大,最终到达MCU的AD输入口;

5) 电压采集电路,采用分压的方式将电压降至可采集范围,通过跟随器提高信号的稳定性及可靠的电压到MCU的AD接口;

6) 硬件过流保护,使用了2A的自恢复保险丝在输出口的最末端放置,以保护设备的过流烧坏现象;

7) 液晶显示,使用LCD12864显示所有采集的电压、电流值,以及实时时钟、功率值,以及需要配置的参数显示;

8) RTC电路,为定时开启、关闭供电提供精准的运行保障;

9) RS232电路,可连接电脑,将数据实时传送给电脑,以提供数据的分析和上位机的实现;

10) 按键电路,提供本地配置参数实用;

11) LED和蜂鸣器,指示系统的运行情况,及告警情况;

12) 315MHz无线模块接口,预留该接口用以使用315Mhz无线模块,实现无线远程遥控开启和关闭的功能。

13) 告警记录可以在LCD上查看,可保存6条历史记录,掉电不丢失。

硬件设计框图:

视频演示:http://pan.baidu.com/s/1c05n07A

智能电表供电及功耗实时监测电路PCB实物图:

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电路图文件
智能直流供电及功耗表-电路图.rar
描述:原理图和PCB源文件,见截图展示
源代码
智能直流供电及功耗表-代码.rar
描述:程序源码,见截图展示
其他文件
原理概述.doc
描述:原理概述

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发布于 2016 年 10 月 25日
更新于 2016 年 10 月 26日