导言
比方智能插头和电器电度表等辅佐计量 (sub-metering) 运用使顾客能够了解和操控其电能运用情况。其他的辅佐计量运用（如服务器功率表）则可协助 IT 部分优化服务器群的功耗。在规划辅佐计量表时，像传感器、模仿前端 (AFE) 组件和微操控器 (MCU) 的挑选之类的考虑要素关于决议整体体系本钱与复杂性有着无足轻重的影响。作为一款有用的施行方案，其应易于规划并具有低量产本钱，一起满意运用的首要需求 － 可靠地丈量和陈述电能耗费信息。本文将评论 MSP430AFE2xx IC1 在能耗丈量运用中的特性与优势。尽管 MSP430AFE2xx 彻底合适公用事业级电力表中的能耗丈量，不过本文将专门评论其在辅佐计量中的运用。在本文中，辅佐计量指的是非公用事业型的电能计量运用，例如：智能插头、电器电度表和服务器功率表。
辅佐计量表的功用
辅佐计量表的方式可所以智能插头（见图 1），也能够集成在电器设备（见图 2）或服务器中。不管是哪一种方式，辅佐计量表一般履行的是下列功用：
丈量某种电器设备的实时能耗。
将能耗数据传送给用户。这能够运用辅佐计量表自身上的一个简略的 LCD 读出器完结。或许，辅佐计量表也能够以无线或有线通讯的办法将数据传送到一个长途终端，前者选用 Wi-Fi™ 或 ZigBee® 技能，而后者则运用串行端口或电力线通讯 (PLC) 技能。
辅佐计量表能够挑选具有对输送至电器设备的功率施行调理的才能。例如：在尖峰负荷时刻关断电器设备或从某个长途方位进行操控。
用于能耗丈量的组件
能耗丈量体系需求运用电压和电流传感器、一个用于衔接这些传感器的 AFE 和一个担任完结能耗丈量核算的 MCU。能耗丈量成果可显现在 LCD 屏之上，或经过串行总线发送至其他设备以进行无线通讯，如下一页上的图 2 所示。
图 1：MSP430™ 动力看门狗 (Energy Watchdog)2 智能插头参阅规划
图 2：能耗丈量体系方框图
功率是瞬时电压与电流的乘积。如下面的公式所示，有功用耗为功率的时刻积分，以千瓦-小时 (kWh) 为单位来表明。
式中的 Vsamp 为电压样本，Isamp 为电流样本，N 为样本数量。
能耗丈量的第一步是别离选用电压和电流传感器来丈量输入电压和负载电流。
挑选电压和电流传感器
在辅佐计量表中，能够选用简略的电阻分压器作为电压传感器。应挑选正确的电阻值以对交流电源电压（一般为 230 VAC 或 120 VAC）进行分压，然后合适模数转换器 (ADC) 的输入规模。图 3 中所示的电阻分压器电路可用于将 230 VAC 的交流电源电压分压至大约 350 mV RMS（其峰值为 495 mV），然后再馈送至 ADC 的正输入3。电阻器具有最大额外电压，假设超越此电压就会在电阻器本体上引起电弧。假如选用串联的分立电阻器（R1、R2 的 R3）代替单个 1MΩ 电阻器，则答应运用规范电阻器，而不会超越其最大额外电压。
图 3：MSP430AFE2xx 能耗丈量 IC 的电压检测电路
电压传感器的另一种代替挑选是电压变换器，其可提供与高电压交流电源的阻隔。不过，与分立式电阻器比较，电压变换器较为贵重。
电流传感器的挑选取决于家用电器所运用的输入交流电源的类型。在美国，比方冰箱和洗衣机等家用电器依托单相 120 VAC 电源运作，而大功率电器（比方：干衣机和伙食电炉等）则选用分相 240 VAC 电源作业。关于单相运用，能够在中性线中布设一个低阻值的分路电阻器（图 4），并可丈量分路两头的电压降以核算电流。分路电阻器的阻值由负载电流的规模、ADC 的增益设定值和传感器上的功率耗散决议。分路电阻器的特点是本钱低价且简略易用，但其并未提供电阻隔。关于比方干衣机和伙食炉具等运用分相电源的电器而言，在两条载电线上均有必要选用电流变换器。电流变换器可提供电阻隔，但本钱要比分路电阻器高。
图 4：MSP430AFE2xx 能耗丈量 %&&&&&% 的电流检测电路
坐落检测级之后的是无源接口电路，担任在输入信号馈入 ADC 之前对其做进一步的调理。该电路包含一个滤波器，用于消除有或许导致不精确丈量的寄生宽带噪声。关于单相家用电器（如冰箱），需求两个 ADC：一个用于丈量电压，另一个用于丈量电流。而关于干衣机和伙食炉具，则需求 4 个 ADC，用于丈量两个电压和两个电流。可选用具有 16 位或 24 位分辨率及一起采样才能的 ADC 来生成精确的能耗丈量成果。
