3100电能计量模块

1、简介
“SLM3100电能计量模块” 是一款单相多功能电能计量模块，与相应的电压互感器和电流互感器配合使用，可以完成需要量程的单相电能的计量功能，主要用于嵌入到设备内部，对电能数据进行计量，并通过串口（UART）发送给主控系统。
模块采用高精度单相多功能电能计量芯片，通过内部的单片机控制，完成模块参数校正、电能数据累计、存储和读取，以及保护参数设置等全部功能。
模块能够测量单相有功能量、视在能量、功率因子、电流电压有效值、线频率等参数，并且还具有过压、欠压及过流等监测功能。根据电能计量协议，通过串口通信查询电能数据和设置参数。
用户利用它可以轻松完成设备嵌入式的电能计量功能，节省人力物力和开发时间，使产品更快的投入市场，增强竞争力。
2、特点
（1）、高精度，0.5S级计量精度；
（2）、UART 通信接口，与MCU接口简单，使用方便；
（3）、低功耗，模块整机功耗小于 40mW（工作电源 5V）；
（4）、在输入动态工作范围（5000:1）内，非线性测量误差小于 0.1%；
（5）、防潜动设计，配合合理外部硬件设计，可通过 0.5mT 强磁场实验；
（6）、支持全数字域的偏置补偿、增益调整、相位校正（较大±2.54°可调）等，可以直接接到标准信号源进行误差校正；
（7）、可设置过载告警参数和输出类型，适合电磁继电器或磁保持继电器；
（8）、模块尺寸20×19×10 mm，体积小，方便嵌入到设备内部。
3、应用
（1）、智能控制器；
（2）、计量插座插排；
（3）、阻性负载识别设备；
（4）、仪器仪表；
（5）、各种家用电器及工业设备。
4、主要技术参数
4.1、极限参数
（1）、电源电压： 5.5V
（2）、模拟端口输入电压：600mVp
（3）、数字端口输入电压：-0.3V～ 5.5V
（4）、数字端口输出电流：10mA
（4）、焊接温度：300℃（10S）
4.2、正常参数
（1）、电源电压：5V±5%
（2）、工作电流：8mA（较大）
（3）、有功功率测量误差（**误差）：±0.5%（5000:1 输入动态范围）
（4）、通道间相角引起测量误差：±0.5%（容性相位**前 370，PF=0.8；感性相位滞后 600，PF=0.5）
（5）、电压有效值测量精度（相对误差）：±0.3%（0.4%Ib~12Ib）
（6）、电流有效值测量精度（相对误差）：±0.3%（0.4%Ib~12Ib）
（7）、基本电流Ib：10A
（8）、较大电流Imax：60A（由电流互感器决定）
（9）、仪表常数：2400 r/kw.h
（10）、模拟输入带宽：14kHz（（-3dB））
（11）、温度系数：15 ppm/℃
（12）、串口：电平： 5V  CMOS电平
                串口速率：9600bps
串口协议：Modbus
（13）、过载默认值：欠压176V、过流30A
（14）、体积：20×19×10 mm
（15）、重量：3.6g
（16）、工作温度：-40 ~ 85℃
5、使用说明
5.1、引脚定义
SLM3100模块正面（印字面）左下方带小圆点标志的**个引脚，其余引脚依次排列，引脚定义如下：
引脚	符号	特性	描述
1	5V	电源	5V电源输入
2	OVC	输出	过载告警输出，可控制电磁继电器或磁保持继电器关闭
3	TXD	输出	串口输出TXD
4	RXD	输入	串口输入RXD
5	GND	接地	接地
6	GND	接地	接地
7	VN	输入	电压检测反相输入端
8	VP	输入	电压检测正相输入端
9	IN	输入	电流检测反相输入端
10	IP	输入	电流检测正相输入端

图2    外形与PCB库文件
交楼输入220V，较大输出电流40A元器件推荐值如下：
元器件位号	作用	推荐值
C1	电源滤波	0.1U瓷片电容或贴片电容
CT1	电流互感器	择明电流互感器ZMCT102（20A：10mA）
PT1	电压互感器	择明电压互感器ZMPT107（2mA：2mA）
R1	限流电阻	130K/1W金属膜电阻
R2	电压取样电阻	49.9Ω 1%  0805贴片或直插电阻
R3	电流取样电阻	10.0Ω 1%  0805贴片或直插电阻
U1	电能计量	SLM3100
MCU	主控系统	各种类型的单片机或嵌入式系统
6、注意事项
（1）、电能模块正面印字部分，其白点对应的左下角引脚为 5V输入引脚，其余引脚依次排列，不能接反。
（2）、电源电压为5V±5%（4.75～5.25V），使用时不能**过这个范围；
（3）、 5V电源应由被计量的交流电源通过变压器降压、整流稳压得到。如果采用开关电源，需要保证电压纹波应小于50mVp-p；
（4）、交流掉电后，应确保模块 5V电压跌落至3.3V之间的时间大于100mS，保证模块能正确存储电能数据；
（5）、模块 5V引脚附近置一个0.1μ瓷片或贴片电容，以降低电源噪声；
（6）、电压互感器与电流互感器与模块模拟输入端口之间的连接，极性不能错误；
（7）、串口为5VCMOS电平，对于3.3V电源的MCU，应在模块*3脚（TXD）与MCU的RXD引脚之间串联一个1KΩ限流电阻。
7、校准
   模块安装到设备内部后，需要先进行校准后，才能得到准确的电能数据。校准过程如下：
7.1、设备连接
   将单相功率源的电流输出正端与待测设备的火线输出端（Lout）相连接，电源输出正端与待测设备的零线（N）相连，功率源的电流输出和电压输出负端相连后，接到待测设备的火线输入端（Lin）。
   USB转串口工具与待测设备的串口相连接，再接到PC机的USB端口上。
7.2、校准步骤
（1）、打开电脑上的串口助手，选择对应的COM口，勾选十六进制显示，十六进制发送，波特率设置9600；
（2）、校准：使用串口助手发送校准指令；
（3）、校准流程必须遵循图6所示流程，顺序不能错乱。中间出现操作错误，必须从头开始重新校准。每次校准，功率源调整完毕（约5s），待输出稳定后发送校表命令。
图6    校准流程
  （4）、校准指令及判别准则详见《SLM3100单相电能模块通信协议》。
8、售后服务
（1）、质量保证期：一年；
（2）、质量保证内容：凡在质量保证期内，出现由于产品本身的质量问题，本公司负责免费维修或更换同型号的产品；
（3）产品以下内容不属于质保范围：
①、操作使用不当造成的设备损坏。如未按产品说明书要求接线、未按要求安装设备、过载使用产品等违规操作。
②、人为损坏。如用火烧设备、用力或用物体击打产品、高处跌落等造成的产品损坏。
③、产品标识不清或被私自改动。
④、未经本公司书面授权和同意，私拆或私自维修本公司产品。
⑤、不可抗力造成的设备损坏。如地震、火灾、洪水等法律定义的不可抗力。
（4）、凡**过质量保证期后的产品损坏，本公司负责免费鉴定。经过技术鉴定后，确属本公司产品质量问题的，本公司免费维修；非产品本身质量问题的，收取维修材料费和运输费。