STPM01与P89LPC9401接口规划
STPM01的SPI接口是一个两线口,其数据输入输出是同一个管脚,与规范三线SPI口不同。咱们选用了图3所示办法衔接两芯片。
作为SPI总线主机,LPC9401输出时钟信号,STPM01按照SCLNLC的时钟信号进行通讯。为进步抗搅扰功能,在连线中串联一个10~100Ω 电阻,该电阻与芯片管脚输入电容构成低通滤波器,滤除连线上的搅扰。LPC9401读取STPM01数据时,运用片上的SPI模块。而向STPM01写数据时,不运用SPI总线操控模块,而选用软件模仿SPI时序输出数据。这样规划是考虑到电表运转时,LPC9401很少向STPM01写数据,而读数据十分频频。这种规划充分利用了芯片的资源,进步了程序运转功率。
取样电路规划
电压取样选用电阻分压,考虑到贴片电阻的耐压有限,选用4只200kΩ电阻做分压器。STPM01电压通道最大输入差分电压为±0.3V,关于50Hz交流电,对应有效值为0.21VRMS,输入信号不能大于此最大值,不然会呈现削峰。考虑到余量,关于220V额外电压,咱们取0.16VRMS,则
取样电阻=200×4×0.16/220=581Ω,咱们选560Ω作为取样电阻。
相电流传感器咱们选用互感器,变比为5,000:1。该通道增益设置为8,则输入最大信号为0.105VRMS,考虑到必定余量,在40A时,输入信号挑选在0.08VRMS左右,则互感器负载电阻为0.08/40×5,000=10Ω。
零线电流通道咱们选用锰铜分流器,分流器阻值取250μΩ。阻值不能获得过大或过小,假如选得过小,则在小电流时取样信号太弱小,导致差错增大,简单超差。假如选得过大,则大电流时分流器发热过大,形成差错不稳定。
图3:SPI接口示意图。
关于250μΩ分流器,在40A时其两头电压信号为250×40=10,000μV,即10mVRMS。取样信号十分小,所以该通道增益应设置为最大即32倍,此刻信号输入最大起伏为26.25mVRMS。实践最大输入信号小于答应的最大输入信号,分流器阻值挑选合理。