i.MX RT1170

洪嵐峰

家庭電子用電表，需要以下零件：

i.MX RT1170 開發板：這是一個基於Cortex-M7和Cortex-M4兩個核心的高性能微控制器，能夠實現高效的電能計量。

電流互感器：這是一個能夠將高電流變成低電流的器件，通過它可以實現電流的量測。

電壓分壓器：這是一個能夠將高電壓變成低電壓的器件，通過它可以實現電壓的量測。

OLED顯示屏：這是一個能夠顯示電能使用情況的屏幕。

一些電容和電阻：這些元件可以用來穩定電流和電壓，保證測量的準確性。

以下是 i.MX RT1170 開發板的連結腳位：

電流互感器的輸入端接在ADC通道0。

電壓分壓器的輸入端接在ADC通道1。

OLED顯示屏的接口可通過串行通訊接口(SPI)或平行接口。

以下是 i.MX RT1170 的程式碼示例，用於計算電能使用量：

arduino
Copy code
#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
#include <math.h>

// 定義 ADC 最大值和最小值
#define ADC_MAX 4096
#define ADC_MIN 0

// 定義 ADC 輸入電壓的範圍
#define VREF 3.3

// 定義 ADC 轉換比例
#define ADC_RATIO (VREF / ADC_MAX)

// 定義 ADC 輸入通道
#define ADC_CURRENT_CHANNEL 0
#define ADC_VOLTAGE_CHANNEL 1

// 定義電流互感器比例
#define CT_RATIO 1000

// 定義電壓分壓器比例
#define VT_RATIO 10

// 定義能量計算間隔
#define ENERGY_INTERVAL 1

// 定義能量計算時間
#define ENERGY_TIME 3600

// 定義電能計量結構體
typedef struct {
    double current_rms;
    double voltage_rms;
    double power;
    double energy;
    double time;
} Energy;

// 計算 ADC 值對應的電壓值
double calc_voltage(uint16_t adc_value) {
    return adc_value * ADC_RATIO;
}

// 計算電流互感器輸出電流
double calc_current(uint16_t adc_value) {
    return (adc_value - ADC_MAX / 2) * ADC_RATIO / CT_RATIO;
}

// 壓分壓器輸出電壓
double calc_voltage(uint16_t adc_value) {
return adc_value * ADC_RATIO * VT_RATIO;
}

// 計算功率
double calc_power(double current, double voltage) {
return current * voltage;
}

// 計算電能
double calc_energy(double power, double time) {
return power * time;
}

// 計算電流的有效值
double calc_current_rms(double current) {
static double current_squared_sum = 0;
static double current_count = 0;
current_squared_sum += current * current;
current_count += 1;
if (current_count == ENERGY_INTERVAL) {
double current_mean = current_squared_sum / current_count;
double current_rms = sqrt(current_mean);
current_squared_sum = 0;
current_count = 0;
return current_rms;
}
return 0;
}

// 計算電壓的有效值
double calc_voltage_rms(double voltage) {
static double voltage_squared_sum = 0;
static double voltage_count = 0;
voltage_squared_sum += voltage * voltage;
voltage_count += 1;
if (voltage_count == ENERGY_INTERVAL) {
double voltage_mean = voltage_squared_sum / voltage_count;
double voltage_rms = sqrt(voltage_mean);
voltage_squared_sum = 0;
voltage_count = 0;
return voltage_rms;
}
return 0;
}

// 初始化能量計量結構體
void init_energy(Energy *energy) {
energy->current_rms = 0;
energy->voltage_rms = 0;
energy->power = 0;
energy->energy = 0;
energy->time = 0;
}

int main(void) {
Energy energy;
init_energy(&energy);
while (1) {
uint16_t current_adc_value = adc_read(ADC_CURRENT_CHANNEL);
double current = calc_current(current_adc_value);
double current_rms = calc_current_rms(current);
energy.current_rms += current_rms;

    uint16_t voltage_adc_value = adc_read(ADC_VOLTAGE_CHANNEL);
    double voltage = calc_voltage(voltage_adc_value);
    double voltage_rms = calc_voltage_rms(voltage);
    energy.voltage_rms += voltage_rms;

    double power = calc_power(current_rms, voltage_rms);
    energy.power += power;

    energy.time += ENERGY_INTERVAL;
    if (energy.time >= ENERGY_TIME) {
        energy.energy += calc_energy(energy.power, ENERGY_TIME);
        printf("Current RMS: %.2f A\n", energy.current_rms / ENERGY_INTERVAL);
        printf("Voltage RMS: %.2f V\n", energy.voltage_rms / ENERGY_INTERVAL);
        printf("Power: %.2f W\n", energy.power / ENERGY_INTERVAL);
        printf("Energy: %.2f J\n", energy.energy);
        printf("Time: %.2f s\n", energy.time);
        printf("\n");
        init_energy(&energy);
    }

    delay_ms(1000);
}
return 0;
}



這是一個使用C語言編寫的程式碼示例，用於從ADC通道讀取電流和電壓，並計算它們的有效值、功率和電能。
在主循環中，程式會定期計算一次電能使用。