【開源】智能電表直流供電及功耗實(shí)時(shí)監(jiān)測系統(tǒng)（原理圖、PCB源文件、程序源碼、設(shè)計(jì)報(bào)告）

前言：

美國Vicor公司是現(xiàn)時(shí)世界最大的高密度電源模塊生產(chǎn)商, 同時(shí)也是全球唯一能以零電壓、零電流技術(shù)大批量生產(chǎn)電源模塊的廠家。Vicor電源模塊包括DC-DC、AC-DC電源模塊,隔離、非隔離電源模塊轉(zhuǎn)換器。其中VICOR公司電源模塊的核心技術(shù)是 “零電流”開關(guān)，它使變換器的工作頻率達(dá)到 了1MHz,效率大于80%。

項(xiàng)目設(shè)計(jì)背景及概述：

       隨著科技的發(fā)展，數(shù)碼、電子類型的產(chǎn)品遍布每個(gè)角落，而這些數(shù)碼產(chǎn)品都需要有一個(gè)直流供電電源，傳統(tǒng)的電源一般由220V轉(zhuǎn)成直流，然后就直接供給設(shè)備使用，大部分并沒經(jīng)過保護(hù)措施，如過流或者過壓、短路的保護(hù)，并且也不清楚該設(shè)備的實(shí)際功耗，并不清楚耗電情況。并且也不能定時(shí)自動(dòng)開啟該設(shè)備，往往只需要在一天的某個(gè)時(shí)間段運(yùn)行，但由于忘記關(guān)電或者不方便關(guān)電往往也浪費(fèi)了不必要的電。

       設(shè)計(jì)智能直流供電及功耗表，正是為了解決上面描述的種種情況，解決諸多的供電保護(hù)問題，及定時(shí)開關(guān)問題等。為設(shè)備提供了多一重的保護(hù)，多一點(diǎn)的智能，更能讓你實(shí)時(shí)了解設(shè)備的耗電情況，以知道其在那種情況下是耗電最大或者最小的。

視頻演示：

3. 硬件設(shè)計(jì)原理

（1） 功能特點(diǎn)

• 外設(shè)可3路供電配置（自定、5V、3.3V）；
• 電壓、電流、功耗可視（0.5秒采集一次，液晶上顯示實(shí)時(shí)及平均值）；
• 2A硬件保護(hù)（帶自恢復(fù)保險(xiǎn)絲，在軟件不起效果時(shí)，硬件限制過流）；
• 過壓、過流保護(hù)（時(shí)刻監(jiān)控設(shè)備電壓電流值）；
• 定時(shí)開啟和關(guān)閉設(shè)備（可定時(shí)到秒，每天準(zhǔn)時(shí)開啟和關(guān)閉）；
• 記錄保存（告警和開關(guān)的時(shí)間記錄在系統(tǒng)里，可隨時(shí)查看）；
• 靜電、浪涌保護(hù)（電源端均設(shè)有TVS管作為保護(hù)）；
• 液晶顯示（時(shí)刻顯示運(yùn)行狀態(tài)及電壓電流值）；
• 串口數(shù)據(jù)輸出（后期可制作上位機(jī)，將采集的數(shù)據(jù)在軟件端畫出曲線圖，分析設(shè)備的用電情況）。

（2） 功能描述

1) DC-DC電源電路，提供8到16V的電源輸入范圍；3種（與輸入相等的電壓、5V、3.3V）類型的輸出電壓。同時(shí)也為系統(tǒng)提供5V的電源。

2) MCU最小系統(tǒng)，由SLH89F5162、復(fù)位電路和11.0592MHz的晶振組成；

3) 供電輸出電壓控制電路，3個(gè)4A的MOS管控制了輸出的通斷功能，使得輸出方式可以配置和選擇。

4) 電流采集電路，采用串聯(lián)采集電阻轉(zhuǎn)換為電壓的方式進(jìn)行測量，本功能使用了LM224運(yùn)算放大器進(jìn)行信號(hào)的放大，最終到達(dá)MCU的AD輸入口；

5) 電壓采集電路，采用分壓的方式將電壓降至可采集范圍，通過跟隨器提高信號(hào)的穩(wěn)定性及可靠的電壓到MCU的AD接口；

6) 硬件過流保護(hù)，使用了2A的自恢復(fù)保險(xiǎn)絲在輸出口的最末端放置，以保護(hù)設(shè)備的過流燒壞現(xiàn)象；

7) 液晶顯示，使用LCD12864顯示所有采集的電壓、電流值，以及實(shí)時(shí)時(shí)鐘、功率值，以及需要配置的參數(shù)顯示；

8) RTC電路，為定時(shí)開啟、關(guān)閉供電提供精準(zhǔn)的運(yùn)行保障；

9) RS232電路，可連接電腦，將數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)傳送給電腦，以提供數(shù)據(jù)的分析和上位機(jī)的實(shí)現(xiàn)；

10) 按鍵電路，提供本地配置參數(shù)實(shí)用；

11) LED和蜂鳴器，指示系統(tǒng)的運(yùn)行情況，及告警情況；

12) 315MHz無線模塊接口，預(yù)留該接口用以使用315Mhz無線模塊，實(shí)現(xiàn)無線遠(yuǎn)程遙控開啟和關(guān)閉的功能。

13) 告警記錄可以在LCD上查看，可保存6條歷史記錄，掉電不丟失。

硬件設(shè)計(jì)框圖：

視頻演示：https://pan.baidu.com/s/1c05n07A

智能電表供電及功耗實(shí)時(shí)監(jiān)測電路PCB實(shí)物圖：