【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）

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：https://pan.baidu.com/s/1c05n07A

智能电表供电及功耗实时监测电路PCB实物图：