基于RN7302的简易电力仪表设计

阳燊

【摘 要】本文以介绍目前电力仪表的弊端技术为开头，全文为围绕指出弊端进行设计，设计了基于RN7302计量芯片的简易仪表，该仪表能测量几乎所有基本电能基本参数，根据功能来分，可概括为四个模块，电源模块、计量模块、RS-485通信模块以及MCU模块。

【关键词】RN7302;RS-485;SN75HVD3082E

中图分类号： TM933文献标识码： A 文章编号： 2095-2457（2019）16-0045-001

DOI：10.19694/j.cnki.issn2095-2457.2019.16.020

Simple Power Meter Design Based on RN7302

YANG Shen

（Guilin University Of Electronic Technology， Guilin Guangxi 541004， China）

【Abstract】This article begins with the introduction of the current drawbacks of power meters. The full text is designed around the drawbacks. A simple instrument based on the RN7302 metering chip is designed. The meter can measure almost all basic energy basic parameters. According to the function， it can be summarized as four. Modules， power modules， metering modules， RS-485 communication modules， and MCU modules.

【Key words】RN7302; RS-485; SN75HVD3082E

0 前言

智能电网中最重要的一个环节是需要采集电力的基本信息，如电压电流、有功功率及无功功率等。目前市场上常用的电力基本信息采集方式多数均是经过电阻分压、分流或者直接利用电流互感器或者电压互感器先获得小的模拟信号，然后再通过运放进行小信号的处理，最终利用A/D模块进行模/数转换。该方案需求器件多，寿命短，占用MCU资源，又很难做到小体积。针对此，本文根据科技的高速发展，利用目前市场上成熟的集成芯片RN7302进行简易、小体积的仪表设计。

1 系统概述

本文设计的基于RN7302的简易仪表可以概括为四个模块，分别为电源模块、计量模块、RS-485模块及MCU模块。电源模块主要为整个仪表系统提供电能;计量模块是采用RN7302芯片，进行电压、电流的采集，同时完成其他电能参数的记录，比如：有功功率、无功功率、频率以及脉冲等;RS-485模块主要完成各种电力参数的上传，可上传给外置显示器、能源系统等;MCU模塊是整个系统的核心，主要是将各种需求参数通过RS-485进行上传，并可预留各种需求功能模块。

2 硬件电路设计

电源模块比较成熟，常用的便是AMS1117稳压芯片，结合成本、工作环境等按需选择既可。本文重点是对计量模块、RS-485模块以及MCU模块进行设计。

2.1 计量模块

本电路为锐能微三相计量芯片RN7302应用电路，该电路能够满足大部分电参数的测量需求，适用三相四线/三相三线系统。相对于运放/AD采样电路来说，软件实现简单，对MCU的资源要求较低。

2.2 RS-485通信模块

RS-485通信模块我们选择的是TI的低功耗半双工的SN75HVD3082E通信芯片。SN75HVD3082E芯片是一款为RS-485数据总线网络而设计的半双工的收发器。它由+5V供电，与TIA/EIA-485A标准完全兼容。通过控制输出转换时序，它能够在长距离双绞线电缆上传输高达200kbps速率的信号。它的供电电流极低，一般小于0.6mA，当处于不活动的关闭模式时，供电电流只有几个nA，所以特别适合于低功耗方面的应用。它具有宽的共模抑制范围和高静电放电保护能力，因此，适用于噪声容限要求很高的场合。电路具体见图2-1中485通信模块。

2.3 MCU控制模块

实现计量模块与RS-485有线通信相互转换的便是MCU控制模块，此处我们选择STM32单片机，该IC性能稳定，集成性较高，使用普遍，外围器件简答，具体见图1中的MCU控制模块所示。

3 结论

本文通过智能电网中最重要的一个环节是需要采集电力的基本信息，指出目前常用仪表设计方案存在占用MCU资源、元器件较多，设计体积较大的问题。全文为了坚决该问题，利用集成性计量芯片RN7302进行了简易的仪表设计，该简易仪表包括电源模块、计量模块，RS-485模块以及MCU模块，可以做到小体积情况下，具有测量所有基本电力参数。

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