精品文檔-下載后可編輯WIFI智能節(jié)能插座設(shè)計(jì)方案-技術(shù)方案導(dǎo)讀：近，五花八門的智能設(shè)備不斷映入我們眼簾。在物聯(lián)網(wǎng)電子市場發(fā)展的浪潮推動(dòng)下，許多家用電器逐漸從有線到無線、從端到云，我們的生活以虛擬連接的方式與物聯(lián)網(wǎng)聯(lián)系到了一起。例如智能節(jié)能插座，智能化的普及實(shí)實(shí)在在的為我們生活提供了很多方便。下面將介紹WIFI智能節(jié)能插座設(shè)計(jì)方案。

主芯片HLW8012

HLW8012為插座廠家和智能家居廠家提供了一個(gè)高度且成本低廉的電能測量解決方案。該集成芯片專為住宅用單相電能表或智能插座設(shè)計(jì)，可測量電流有效值IRMS和電壓有效值VRMS、有功功率和電量。

HLW8012的內(nèi)部結(jié)構(gòu)如圖1所示。它由2個(gè)可編程增益放大器、2個(gè)Δ-Σ調(diào)制器、配套的高速濾波器、功率計(jì)算、功率監(jiān)測、串行接口及相應(yīng)功能寄存器等組成。兩個(gè)可編程放大器采集電壓和電流數(shù)據(jù)，Δ-Σ調(diào)制器對模擬量采樣處理，濾取可用電壓、電流數(shù)字信號，并將計(jì)算的功率值、電壓有效值和電流有效值通過脈沖指示方式對外輸出。

HLW8012工作原理

HLW8012的V1P和V1N引腳輸入電流信號波，電流通道集成一個(gè)固定增益放大器，允許的差分輸入信號為±43.75mV;電壓通道允許的輸入信號是±700mV.HLW8012可以使用低成本的錳銅采樣電阻或電流互感器來測量電流，并使用分壓電阻或電壓互感器來測量電壓，其芯片的脈沖輸出頻率與有功能量成正比。

HLW8012特性

·高頻脈沖CF,指示有功功率，滿足50/60HzIEC687/1036標(biāo)準(zhǔn)的準(zhǔn)確度要求，在1000:1范圍內(nèi)達(dá)到±0.2%的精度。

·高頻脈沖CF1,可配置成為輸出電流有效值或者電壓有效值，在500:1范圍內(nèi)達(dá)到±0.5%的精度。

·內(nèi)置電源監(jiān)控電路，當(dāng)電源電壓低到4V時(shí)，芯片進(jìn)入復(fù)位狀態(tài)。

·內(nèi)置2.43V的電壓參考源。

·5V單電源供電，工作電流小于3mA。

智能插座電源功能原理

電源電路有兩路，一路是將交流220V經(jīng)AC-DC轉(zhuǎn)換成12V電源，采用SY50103芯片，可以提供1A的電流，紋波控制在100mV以內(nèi)。開關(guān)電源的優(yōu)勢在于功率小、轉(zhuǎn)換效益高，同時(shí)體積也小，適合放入較小體積的插座內(nèi)。開關(guān)電源電路圖如下圖所示：繼電器選用12V10A繼電器，12V繼電器相比5V繼電器的成本要低一些。由于主控制器和電能計(jì)量IC需提供5V電源，而無線WIFI模塊采用是3.3V電源供電，所以12V電源出來之后，又分為兩路，一路使用穩(wěn)壓芯片78L05,將電源降到5V,給MCU和HLW8012提供電源；另一路采用DC-DC芯片，將12V轉(zhuǎn)為3.3V給無線模塊提供電源。

采樣電路包括電流信號采樣和電壓信號采樣兩部分。

電壓采樣采集的是零線信號上的電壓，由于電壓信號較大，有效值是220V,需通過電阻網(wǎng)絡(luò)降壓的方式實(shí)現(xiàn)采樣，通過串聯(lián)6個(gè)470K的電阻和1個(gè)1K的電阻進(jìn)行分壓，然后接入計(jì)量芯片HLW8012的電壓輸入采樣端V2P引腳。

HLW8012的V1P和V1N引腳是電流采樣通道，采集錳銅電阻兩端的電壓降，電流流經(jīng)錳銅電阻后，會(huì)產(chǎn)生一個(gè)壓降，不同阻值的錳銅電阻電壓降不同，錳銅電阻的阻值一般選用2豪歐或5豪歐，阻值不宜過大，當(dāng)有大電流通過的時(shí)候，采樣電阻的阻值過大容易造成發(fā)熱，就會(huì)影響到采樣電阻的阻值，使測量結(jié)果不準(zhǔn)確。

智能插座軟件設(shè)計(jì)流程