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概述

STPM01與P89LPC9401介面設計  STPM01的SPI介面是一個兩線口,其數據輸入輸出是同一個管腳,與標準三線SPI口不同。我們採用了圖中所示方法連接兩晶元。  作為SPI匯流排主機,LPC……

STPM01與P89LPC9401介面設計
  STPM01的SPI介面是一個兩線口,其數據輸入輸出是同一個管腳,與標準三線SPI口不同。我們採用了圖中所示方法連接兩晶元。
  作為SPI匯流排主機,LPC9401輸出時鐘信號,STPM01依照SCLNLC的時鐘信號進行通信。為提高抗干擾性能,在連線中串聯一個10~100Ω 電阻,該電阻與晶元管腳輸入電容構成低通濾波器,濾除連線上的干擾。LPC9401讀取STPM01數據時,使用片上的SPI模塊。而向STPM01寫數據時,不使用SPI匯流排控制模塊,而採用軟體模擬SPI時序輸出數據。這樣設計是考慮到電錶運行時,LPC9401很少向STPM01寫數據,而讀數據非常頻繁。這種設計充分利用了晶元的資源,提高了程序運行效率。
  取樣電路設計
  電壓取樣採用電阻分壓,考慮到貼片電阻的耐壓有限,選用4隻200kΩ電阻做分壓器。STPM01電壓通道最大輸入差分電壓為±0.3V,對於50Hz交流電,對應有效值為0.21VRMS,輸入信號不能大於此最大值,否則會出現削峰。考慮到余量,對於220V額定電壓,我們取0.16VRMS,則
  取樣電阻=200×4×0.16/220=581Ω,我們選560Ω作為取樣電阻。
  相電流感測器我們採用互感器,變比為5,000:1。該通道增益設置為8,則輸入最大信號為0.105VRMS,考慮到一定余量,在40A時,輸入信號選擇在0.08VRMS左右,則互感器負載電阻為0.08/40×5,000=10Ω。
  零線電流通道我們採用錳銅分流器,分流器阻值取250μΩ。阻值不能取得過大或過小,如果選得過小,則在小電流時取樣信號太微弱,導致誤差增大,容易超差。如果選得過大,則大電流時分流器發熱過大,造成誤差不穩定。



圖:SPI介面示意圖。
  對於250μΩ分流器,在40A時其兩端電壓信號為250×40=10,000μV,即10mVRMS。取樣信號非常小,所以該通道增益應設置為最大即32倍,此時信號輸入最大幅度為26.25mVRMS。實際最大輸入信號小於允許的最大輸入信號,分流器阻值選擇合理。

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