吉林大学仅器科学与电气工程学院2013年下半年中文论文集 会有严格的比例关系，体积略大，不利于缩小产品 体积。方案二，采用霍尔电流传感器。ACS712是 Allegro公司推出的一种线性电流传感器，该器件 内置有精确的低偏置的线性霍尔传感器电路，能输 出与检别的衣流或直流申流成比例的申压。且有低 PPTC 噪声，响应时间快（对应步进输入电流 输出上升 时间为5μs),50千赫带宽，总输出误差最大为4% 高输出灵敏度(66mVWA~185mV/A),使用方便、 性价比高、绝缘电压高等特点。测量电路如图3 图1系统原理框图 所示。 Fig.1 he principle fthe system 家用电器的待机电流 Tab.I Standby cu ent value of houschold appliances 名 ⊙ 平均伯mA 11~87 43 024 1910 0.29 103 图2互惑线围测量电路 1033 Fig 2 the measuring circuit of current transformer 洗衣机 7-15 0.05 52~81 61 3 031 音响7360 307017 IP+ 2硬件设计 IP+VIOUT 0.1uF ACS712 2.1主控制器模块 IP-FILTERL 系统采用MSP430F149单片机作为控制器 P- 10的 MSP430F149是美国德州仪器公司开发的一类具有 GND 16位总线的带LASH的单片机。它采用16位的总线 外设和内存统一编址，寻址范围可达64K,还可以 图3ACS712测量电路 外部扩展存储器具有统 一的中断管理，具有丰富的 片上外用模块。由于为FLASH型，则可以在线对单 ACS712ELCTR-0 片机进行调试和下载，由于JTAG口直接和FET 灵敏度为185mVA。本设计采用的主控刺器模块 (FLASH EMULATION TOOL)相连，不需另外的 MSP430F149自带12位ADC.设内部参考电压为 仿真工具，方便实用，而且可以在超低功耗模式下 1.5V,ILBS-0.366mV。而1LBS对应霍尔电流传感 工作可以 选择在超低 下运行，这是该 器的输入电流1=0.366/185)A=1978mA。由表1可 片机最大的一个优点，另外，单片机外设AD的存 知，能够满足对待机电流的测量精度，可分辨工作 在，简化了本设计电路结构。 电流和待机电流 2.2电流检测电路 因产品对测量精度有求并非十分严格，只需要 申流检测是该申路的核心模块它是获得测量 具备较为粗略的比较能力，判断出用电器的当前的 数据的源头 本设计采用 了两种方案。 工作状态即可。而从产品推广角度考虑需要降低成 用电流互感器，电路如图2所示。该电路结构简单 ，降低生产难度，所以最终选择方案 成本低廉，可有效的利用电磁隔离将220V市电与单 2. 继电器驱动电路 片机分隔开，保证了安全性能。但缺点是测量精度 继电器是该系统中的执行单元，选择的是 低，具体比例关系与绕圈匝数和松紧程度有关，不 HK4100F。驱动电路如图4所示。吉林大学仪器科学与电气工程学院 2013 年下半年中文论文集 10 图 1 系统原理框图 Fig.1 The principle diagram of the system 表1 家用电器的待机电流 Tab. 1 Standby current value of household appliances 设备名 称 待机电流测 量值/mA 待机电流 平均值/mA 待机耗 电功率 /W 24h待机 耗电量 笔记本 电脑 11～87 43 10 0.24 电视机 19～106 53 12 0.29 DVD机 10～34 27 6 0.14 微波炉 2～3 2.5 0.6 0.01 空调 10～23 16 4 0.10 洗衣机 7～15 10 2 0.05 调制解 调器 52～81 61 13 0.31 音响 7.3～60 30 7 0.17 2 硬件设计 2.1 主控制器模块 系统采用MSP430F149单片机作为控制器。 MSP430F149是美国德州仪器公司开发的一类具有 16位总线的带FLASH的单片机。它采用16位的总线， 外设和内存统一编址，寻址范围可达64K，还可以 外部扩展存储器具有统一的中断管理，具有丰富的 片上外围模块。由于为FLASH型，则可以在线对单 片机进行调试和下载，由于JTAG口直接和FET （FLASH EMULATION TOOL）相连，不需另外的 仿真工具，方便实用，而且可以在超低功耗模式下 工作[4]。可以选择在超低功耗模式下运行,这是该单 片机最大的一个优点，另外，单片机外设A/D的存 在，简化了本设计电路结构。 2.2 电流检测电路 电流检测是该电路的核心模块，它是获得测量 数据的源头。本设计采用了两种方案。方案一，采 用电流互感器，电路如图2所示。该电路结构简单， 成本低廉，可有效的利用电磁隔离将220V市电与单 片机分隔开，保证了安全性能。但缺点是测量精度 低，具体比例关系与绕圈匝数和松紧程度有关，不 会有严格的比例关系，体积略大，不利于缩小产品 体积。方案二，采用霍尔电流传感器。ACS712 是 Allegro 公司推出的一种线性电流传感器，该器件 内置有精确的低偏置的线性霍尔传感器电路，能输 出与检测的交流或直流电流成比例的电压。具有低 噪声，响应时间快（对应步进输入电流，输出上升 时间为5μs），50 千赫带宽，总输出误差最大为4%， 高输出灵敏度（66mV/A～185 mV/A），使用方便、 性价比高、绝缘电压高等特点[5]。测量电路如图3 所示。 图2 互感线圈测量电路 Fig.2 the measuring circuit of current transformer 图 3 ACS712 测量电路 Fig.3 ACS712 measuring circuit ACS712ELCTR-05B-T，其检测范围为±5A, 灵敏度为185mV/A。本设计采用的主控制器模块 MSP430F149自带12位ADC,设内部参考电压为 1.5V,1LBS=0.366mV。而1LBS对应霍尔电流传感 器的输入电流I=(0.366/185)A=1.978mA。由表1可 知，能够满足对待机电流的测量精度，可分辨工作 电流和待机电流。 因产品对测量精度有求并非十分严格，只需要 具备较为粗略的比较能力，判断出用电器的当前的 工作状态即可。而从产品推广角度考虑需要降低成 本，降低生产难度，所以最终选择方案一。 2.3 继电器驱动电路 继电器是该系统中的执行单元，选择的是 HK4100F。驱动电路如图 4 所示