Smarta hemmet energi övervakning & management system (4 / 9 steg)

Steg 4: Energi nod krets Beskrivning

En shunt motståndet valdes eftersom det är mer stabil än en Hall effekt sensor och mindre än en Strömtransformator. Shunt motståndet skulle vara i en rad däri om maximala tillåtna ström dras från en enhet spänningsfallet över resistorn shunt är mindre än 250mV topp till topp som detta är EMICs max aktuell spänning ingång.

Vmax = Imax * Rshunt

Således, Rshunt = Vmax / Imax

Att välja Imax som 17A och Vmax som 250mV följer

R = 10 MΩ

Så kommer att en shunt motståndet som är mindre lika med 10mΩ användas här. EMIC har en inre justerbar vinst om 50 x så att en mindre shunt resistor kan användas som också har nytta av mindre effektförlusten på motståndet.

Hög spänning AC linjen är försvagade med hjälp av en spänningsavdelare sensor består av 1.76Mohm och en 1Kohm motstånd innan de levereras till CS5490 spänning kanal ingången. Divider förhållandet bestäms av maximal indataområdet CS5490 spänning kanalens (176mVRMS) och högsta nätspänningen. Division förhållandet bestäms av ekvationen nedan.

Vout = Vin * (R2 / (R1 + R2)) < 176mV RMS

För en rad spänning, Vin = 260 Vrms och R2 = 1K, R1 kan lösas. Se ekvationen nedan:

R1 = [1000 * {(260V / 176mV)-1}] = 1.47Mohm

Att ge en 120% marginal och välj vanligt motståndet värden, R1 = 120% * 1,47 M = 1.76Mohm resistor är markerad. Spänning känsla motståndet (R2) måste refereras till samma potential som aktuellt sensorn och CS5490 strömförsörjning (ligger antingen på linjen eller Neutral).

Mikroprocessor och relä kretsen har en logik skyddsnivå 3.3V och 5V medan EMIC har en 3.3V logik nivå och som sådan en nivå Växelreglage behövs. Vidare är energi mätning IC ansluten till elnätet men det har att ha mikroprocessor chip isolerade från elnätet eftersom bullret från elnätet kan skada mikroprocessorn och särskilt tillförlitligheten i de andra komponenterna. Så finns det ett behov av en enhet som kan göra både isolering och nivå skiftande. Lyckligtvis kan en optocoupler göra just detta. En ljuskälla i optocoupler slås på när en signal sänds till den. Denna ljuskälla aktiverar en transistor ansluta båda ändarna på den mottagande sidan. Valet av optocoupler berodde främst på tillgänglighet och storlek. En annan viktig faktor var det uppgång och fall tid överföra signalen över optocoupler.

EMIC ställs in att ha standard överföringshastigheten på 600. Eftersom överföringshastigheten är så lågt, kan optocouplers vara i intervallet mikrosekund. Optocoupler för detta projekt var MCT2E; den har uppgång och fall gånger i 3 och 4 oss respektive och som sådan är det acceptabelt att kommunicera på ett tillförlitligt sätt på en överföringshastighet på 600. Det valdes också eftersom det var lätt tillgängliga och hade ett litet paket med endast 6 stift.