超好用的检测模块---SUI-101A交流变送器

news2024/11/26 16:36:14

前言：

        SUI-101A交流变送器作为高精度交流变送器，可以高精度获取电压、电流、有功功率、功率因素、频率、电量等电参数，并且低功耗，实时性好、操作方便快捷，同时可以隔离高压，便于进行安全测量。

        SUI-101A模块在2021年电赛国赛的用电器分析识别装置（H 题）中，发挥了很大的作用，该模块作为获取电压、电流、有功功率、功率因素、频率、电量等电参数最方便和实用的工具之一。

        SUI-101A模块的使用说明书/程序例程等资源放在文章末尾。

SUI-101A模块使用介绍

1.模块功能介绍

SUI-101A模块是一款互感器隔离的高精度多功能交流变送器，模块介绍如图1所示。该模块可实时测量交流电压、电流、有功功率、功率因数、电量、频率等参数，其中电流和电压的变送精度可达 0.2 级的高精度；并且提供标准通信接口，可选用Modbus协议以及自定义协议。该模块的构建采用全隔离采集方式，能够实现高电压与低电压的隔离，大大增强了安全性及可靠性。

图1 SUI-101A模块介绍图

2.模块使用方法

SUI-101A模块通过互感器将测量负载和工作电源隔离，测量负载为使用的家用电器，工作电源为正常的家用电源；模块可采用独立电源模块的5V直流电源接口供电。电量清零按钮焊接两个排针用于电量清零，用短路帽将两排针连接超过10s即可使累积电量清零。模块的串口通信接口采用3.3V （兼容5V）TTL异步串行接口。彩屏显示接口可外接2.2寸全彩屏，可显示电压、电流、有功功率、功率因数、频率等参数。SUI-101A模块示意图图如下图2所示。

图2 SUI-101A模块示意图

一般STM32F103单片机板载的ADC转换可以单次连续扫描或者间断模式执行，但是它是12位精度，不足以满足精度需求；而交流变送器内部的AD芯片为24位高精度AD芯片，精确度更高，能够满足系统设计的精度要求；因此电压电流功率检测模块选择采用交流变送器内部的24位高精度AD芯片。

3.程序实现

采用的开发板为德飞莱STM32F103ZET6开发板，使用keil5编程。

3.1SUI-101A测量值读取代码

u8 SUI_101A_Get(u8 adder)
{
	u8 t=20;
	u8 rxlen=0;
	u8 i=0;
	u8 sum=0;
	//u8 n=0;
	u8 CmdTxBuf[]={0x55,0x55,0x01,0x02,0x00,0x00,0xAD};
	CmdTxBuf[2]=adder;
	Uart2_RxCnt=0;
	CmdTxBuf[6]=CmdTxBuf[0]+CmdTxBuf[1]+CmdTxBuf[2]+CmdTxBuf[3]+CmdTxBuf[4]+CmdTxBuf[5];//重新计算校验和
	USART_SendBuf(USART2,CmdTxBuf,7);
	Delay_ms(10);		 //等待10ms,等待数据返回
	while(t){
		t--;
		rxlen=Uart2_RxCnt;
		Delay_ms(30);		//等待30ms,连续超过30ms没有接收到一个数据,则认为接收结束
		if((rxlen==Uart2_RxCnt)&&(rxlen!=0)){//接收到了数据,且接收完成了
			if(rxlen==(Uart2_RxBuf[5]+7)){
				//数据长度正确
			}
			else{
				return 3;//异常,数据长度错误
			}
			sum=0;
			rxlen-=1;//除去校验位的长度
			for(i=0;i<rxlen;i++){
				sum+=Uart2_RxBuf[i];
			}
			if(sum==Uart2_RxBuf[rxlen]){//校验和正确
				Vrms=(double)(((u32)Uart2_RxBuf[6] <<24)|((u32)Uart2_RxBuf[7] <<16)|((u32)Uart2_RxBuf[8] <<8)|((u32)Uart2_RxBuf[9] <<0))/1000.0;
				Irms=(double)(((u32)Uart2_RxBuf[10]<<24)|((u32)Uart2_RxBuf[11]<<16)|((u32)Uart2_RxBuf[12]<<8)|((u32)Uart2_RxBuf[13]<<0))/1000.0;
				PActive=(double)(((u32)Uart2_RxBuf[14]<<24)|((u32)Uart2_RxBuf[15]<<16)|((u32)Uart2_RxBuf[16]<<8)|((u32)Uart2_RxBuf[17]<<0))/1000.0;
				//n=18;
				PowerFactor=(double)(s32)(((s32)Uart2_RxBuf[18]<<24)|((s32)Uart2_RxBuf[19]<<16)|((s32)Uart2_RxBuf[20]<<8)|((s32)Uart2_RxBuf[21]<<0))/10000.0;
				Frequency=(double)(((u32)Uart2_RxBuf[22]<<24)|((u32)Uart2_RxBuf[23]<<16)|((u32)Uart2_RxBuf[24]<<8)|((u32)Uart2_RxBuf[25]<<0))/1000.0;
				W_KWH=(double)(((u32)Uart2_RxBuf[26]<<24)|((u32)Uart2_RxBuf[27]<<16)|((u32)Uart2_RxBuf[28]<<8)|((u32)Uart2_RxBuf[29]<<0))/10000.0;
			}
			else{//数据校验错误
				return 1;
			}
			break;
		}
	}
	if(t==0){//接收超时,超过600ms未接收到数据
		return 2;
	}
//	printf(" | V:%10.05f | I:%10.05f | P:%10.05f | PF:%10.05f | F:%10.05f | W:%10.05f |\r\n",Vrms,Irms,PActive,PowerFactor,Frequency,W_KWH);
	return 0;
}

3.2串口配置代码

使用的串口为单片机的串口2进行通讯，管脚为PA2，PA3。

//串口2初始化函数
void USART2_Init(u32 bound)
{  
    GPIO_InitTypeDef GPIO_InitStructure;
    USART_InitTypeDef USART_InitStructure;
 	NVIC_InitTypeDef NVIC_InitStructure;
 
	//时钟使能
	RCC_APB2PeriphClockCmd(RCC_APB2Periph_GPIOA, ENABLE);//使能GPIOA,D时钟
	RCC_APB1PeriphClockCmd(RCC_APB1Periph_USART2,ENABLE);//使能USART2时钟
	
	//GPIO端口设置
	//TX
	GPIO_InitStructure.GPIO_Pin = GPIO_Pin_2;	           //PA2
    GPIO_InitStructure.GPIO_Speed = GPIO_Speed_50MHz;
    GPIO_InitStructure.GPIO_Mode = GPIO_Mode_AF_PP;	     //复用推挽
    GPIO_Init(GPIOA, &GPIO_InitStructure);
	//RX
    GPIO_InitStructure.GPIO_Pin = GPIO_Pin_3;             //PA3
    GPIO_InitStructure.GPIO_Mode = GPIO_Mode_IN_FLOATING; //浮空输入
    GPIO_Init(GPIOA, &GPIO_InitStructure);  

	RCC_APB1PeriphResetCmd(RCC_APB1Periph_USART2,ENABLE);      //复位串口2
	RCC_APB1PeriphResetCmd(RCC_APB1Periph_USART2,DISABLE);     //停止复位

	USART_InitStructure.USART_BaudRate = bound;                  //波特率设置
	USART_InitStructure.USART_WordLength = USART_WordLength_8b;  //8位数据长度
	USART_InitStructure.USART_StopBits = USART_StopBits_1;       //一个停止位
	USART_InitStructure.USART_Parity = USART_Parity_No;          ///奇偶校验位
	//无硬件数据流控制
	USART_InitStructure.USART_HardwareFlowControl = USART_HardwareFlowControl_None;
	USART_InitStructure.USART_Mode = USART_Mode_Rx | USART_Mode_Tx;//收发模式

    USART_Init(USART2, &USART_InitStructure);                //初始化串口
	USART_ClearFlag(USART2,USART_FLAG_TC); 
  
	//Usart2 NVIC 配置
	NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannel = USART2_IRQn; //使能串口2中断
	NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannelPreemptionPriority = 0; //先占优先级0级
	NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannelSubPriority = 0; //从优先级0级
	NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannelCmd = ENABLE; //使能外部中断通道
	NVIC_Init(&NVIC_InitStructure); //根据NVIC_InitStruct中指定的参数初始化外设NVIC寄存器
 
    USART_ITConfig(USART2, USART_IT_RXNE, ENABLE);//开启中断
    USART_Cmd(USART2, ENABLE);                    //使能串口 
}

3.3 串口2服务中断函数

串口2中断函数，用于SUI-101A模块的数据接收。

//串口2中断函数，用于SUI-101A模块的数据接收
void USART2_IRQHandler(void){
	if(USART_GetITStatus(USART2, USART_IT_RXNE) != RESET){ //如果接收到1个字节
		if(Uart2_RxCnt<1024){
			Uart2_RxBuf[Uart2_RxCnt++] = USART2->DR;// 把接收到的字节保存，数组地址加1
		}
	}
}