電力感測器硬體部分

電力感測器之設計部分，已在第三章有粗略的提到其方塊圖部分，如圖 3-4，大 致上可分為：上層板 ( ZigBee™ CC2530 模組 )、中間板 ( ADE7763 + Linear Voltage Regulator ) 及下層板 ( Switching Power + Relay + 微電阻 )。以上所提及之實際硬體 部分，在此章節會有更詳細介紹。

4.1.1 上層板 – ZigBee™ CC2530 模組

本系統採用的 ZigBee™ CC2530 模組，而電力感測器上的 ZigBee™ Device Type 使用 ZED ( ZigBee™ End Device) 作為開發及功能驗證。

開孔部分考量到市售之配線出線盒之鎖孔位置，可使安裝後整體電路固定，另外 高度亦有做保留空間給多餘之配線。

此外，上層板預留有 4 顆 LED 燈及 4 個按鍵，有利於開發程式階段之進行。

圖 4-1 整體電路圖 N

L

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4.1.2 中間板 – ADE7763 + Linear Voltage Regulator

中間板，見圖 4-3，主要為 Energy Metering IC - ADE7763 及 Linear Voltage Regulator – LD1117 所組成。ADE7763 功能在於將下層板之 Analog 訊號做ADC 轉換後，使數值經由 SPI Interface 把資料傳遞到上層板之 ZigBee™ CC2530 模組。

LD1117 功能為將下層板 Switching Power 所穩壓而得之 5V，線性穩壓至 3.3V。

SPI Interface

圖 4-3 中間板實體電路圖

ADE7763 電路之驗證部份，採用圖 4-4 之方式，由 8051 直接與 Energy Metering IC - ADE7763 以 SPI Interface 做資料傳輸，再由 PC 端於 Debug Mode 觀 察其所得之數據，除此之外，輸入之電壓 V+、V- 及 I+、I- 以 Function Generator 直 接提供，已獲取更多更廣之數據。

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圖 4-4 ADE7763 驗證方式

經驗證後將數據整理，可得以下二圖，個別為 ADE7763 電流與電壓偵測路徑之 驗證，由圖可得知，其數據為線性相關，且數據之線性會近乎經過原點，而無經過原 點之原因，猜測為雜訊影響。另外，所得之數據曲線，其斜率及截距可運用於程式校 準中。

圖 4-5 以 Function Generator 輸入電壓至 ADE7763 之 V+、V-

圖 4-6 以 Function Generator 輸入電壓至 ADE7763 之 I+、I-

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4.1.3 下層板 – Switching Power + Relay + 微電阻

下層板部分，見圖 4-7，在 AC 電源輸入部分，考慮到固定問題，是故，將銅 柱鑽孔，使電線穿過銅柱後，可用螺絲將其鎖死，即可解決固定 AC 電源電線之問 題。此外，在電路 Layout 時，亦有考慮到高壓電路隔離問題，在此採用裁線之方式，

見圖 4-8，將板層劃開，以避免往後粉塵累積，導致跳火之現象。

圖 4-7 下層板電路

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4.1.3 電力感測器獨立驗證

根據上述所提及之 ADE7763 量測出的線性圖形，我們可以利用其算出之斜率及 截距，將當下偵測得之 Digital 數值，轉換成十進位之數值，使 LCD 可直接顯示當 下之電流、電壓，即可測得整體電路之準確性。

實際實驗方式，如圖 4-9，使用電流勾表量測電流，及使用三用電表量測電壓，

並將量測 ADE7763 所得之斜率及截距，計算當下所量測得之數位數值，並轉換成十 進位制，以 LCD 作為顯示。

圖 4-9 電力感測器獨立驗證全圖 [13][14]

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圖 4-10 電流量測 圖 4-11 電壓量測

實際電壓

= 117.8V

LCD 顯示電流

= 118.7V 實際電流

= 1.05A

LCD 顯示電流

= 1.11A

圖 4-12 電流量測 圖 4-13 電壓量測

實際電壓

= 106.1V

LCD 顯示電流

= 107.6V 實際電流

= 11.09A

LCD 顯示電流

= 11.38A

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