一、 系統設計

智能計量插座由電源模塊、繼電器控制與指示模塊、CSE7766計量模塊和wifi模塊構成，系統結構如下圖1。

圖1

其中，CSE7766是芯海科技自主研發的單相多功能計量芯片，滿足50/60Hz IEC 687/1036標準的精度要求，在1000:1范圍內達到±0.2%的精度。由于出廠時CSE7766芯片已經完成了自身的校準，因此用戶不需要搭建復雜的校準環境，無需任何設置就可以通過UART直接讀取電壓、電流、功率和電能等相關參數。

二、 詳細設計

2．1 電源模塊

220V市電經過電源模塊后輸出直流12V、直流5V和直流3.3V，直流12V為大功率繼電器的控制供電，例如控制空調和電磁爐的插座，該電壓可以根據繼電器的控制電壓進行調整；直流5V為計量芯片CSE7766供電，CSE7766內置電源監控電路，當電源電壓低到4V時，芯片進入復位狀態；直流3.3V為WiFi模塊供電。

2．2 計量模塊

計量模塊是CSE7766的典型應用，僅需要幾個電容電阻就可以正常工作，如下圖2所示。值得注意的是：在CSE7766的電源端，需要并聯兩個小電容，以濾除來自電網的高頻、低頻噪聲。電流信號通過錳銅電阻采樣后接入CSE7766，電壓信號則通過電阻網絡分壓后輸入到CSE7766。

圖2

2．3 Wifi模塊

Wifi模塊作為主控MCU，連接路由器，實現與服務器的通信，接收服務器下發的設置和控制指令，完成插座的遠程控制和定時設置；Wifi模塊通過串口讀取計量模塊采集到的電能信息，并上傳電能信息到服務器。

值得注意的是，Wifi模塊的工作電壓是3.3V，CSE7766的工作電壓是5V，由于CSE7766只使用TI發送數據，串口通信需要做一個5V到3.3V的轉化，簡單的可以通過電阻分壓實現，如下圖3。

圖3

2．4 服務器與APP

服務器充當了插座與APP通信的橋梁。服務器接收插座上傳的電能信息并保存，APP通過服務器查詢插座的運行狀態和歷史用電信息，并通過服務器發送控制和設置指令到插座，實現定時和遠程控制。

總結

隨著物聯網的普及與智慧能源的興起，智能計量插座和帶有智能計量功能的家電將會越來越多。這款智能計量插座采用CSE7766芯片，能夠精確的統計并記錄電器的用電情況，同時該芯片帶有的出廠校準功能，可以大大減化廠家的生產流程、縮短生產周期、節省生產成本。

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