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WIFI计量插座之计量芯片选型
合力为小默 | 2018-05-09 10:51:26    阅读:186   发布文章

WIFI计量插座之计量芯片选型

        

我们公司是一家消费电子产品的开发公司,随着这几年智能家居的火热,也转型开发智能家居产品,首先开发的是就是智能插座。

         在前期设计的时候,主要考虑的是安全,其次是体积,在第一版方案进行选型的时候基本是都是照抄同行的设计,除了WIFI模组,因为WIFI模块是云服务商指定使用乐鑫的ESP32模组。插座是一个强电类的产品应用,以前一直开发是弱电类产品,没有接触过计量这块,所以一开始就在市面上买一些同类产品过来拆解,其实这也是我们电子行业普遍的一种做法,先模仿,再超越。

下图是在网上找的小米WIFI插座拆解的图片,他们WIFI 模块选用的是 Marvell 出品的型号为88MW330 WiFi 控制芯片,电源芯片选用的是矽力杰的SY50281,将电源从12V转到5V,计量芯片选用的是HLW8012,用于测量功率等电能参数。

 

001.jpg

经过反复研究,整理出WIFI计量插座的硬件原理框图,主要模块包含AC-DC模块、WIFI模组和计量模块,还有就是继电器控制、按键和显示。

图1.png

1 WIFI计量插座原理框图

先找HLW8012的原厂FAEdatasheet和参考设计资料,然后发现有两款封装比较小的计量芯片,HLW8012HLW8032;原厂还免费赠送的DEMO板,用于测试。上面的电源芯片使用的是MPSMP150,驱动电流约100MA左右。

图2.jpg

2 DEMO板图

 

下图是资料里的HLW8012的参考电路,外围电路也是比较简单,所有电阻电容加起来一共12个器件,相当简洁,现在的插座体积越做越小,HLW8012就非常合适。这里面R4采样电阻选用的是合金电阻,阻值是1mR,功率2W2512封装,最大可以测量30A的电流。电压采样选用4470K0805封装的贴片电阻和11K电阻进行分压,分压后电压大约是110mV,然后通过V2P脚进行电压信号检测,因为0805封装的电阻耐用是150V,选用4个串联分压,耐压可以达到600V,如果只选用2个电阻,当电网电压有毛刺时,电网电压瞬间峰值有可能400-500V,这样2个电阻就会耐压值不够,严重情况下会烧毁。

图3.png

3 参考设计原理图

 

        

 

 

 

 

 

 

 

同时从合力为FAE那了解到还有一款新的芯片HLW8032,采用的是UART口的输出方式,硬件上和HLW8012兼容,HLW8032的工作电流是4mA,HLW8012的工作电流是3mA,其它功能都相同,详细功能对比见表1

图4.png

4 HLW8012HLW8032管脚图

 

表1.png

1 HLW8012HLW8032功能对比表

除了国内的计量芯片外,也找了ADI的一款IC ADE7953,但因为封装太大,还没有内置晶振,因为成本和体积原因选择放弃了。

图5.jpg

5 ADE7953管脚图

 

 

 

          我个人是比较倾向HLW8032的,因为串口比较方便,软件上也比较方便,但最后还是选用了HLW8012,主要是基于以下几点考虑:

1、  成本,HLW8012的成本要低于HLW8032。市场上的WIFI插座售价越来越低,成品利润也没有刚开始的那么高了。

2、  可靠性,HLW8012毕竟己经出来很久,也经过市场验证,小米等大厂也一直在使用,而HLW8032是刚出不久,所以还是可以再等等。

3、  软件调试HLW8012也比较简单,原厂提供了参考设计和参考程序,上手也会比较快,现在大部分模组开发商也有标准的8012API接口程序。

4、  精度方面,因为是消费类的产品,而HLW8012是用于电表的芯片,所以精度是没有问题的。

 

WIFi插座其实还有几块需要仔细考虑,比如继电器,普通继电器成本低但寿命短,使用固态继电器成本就上去了;还有就是保险丝,现在有两种方案,一种是使用普通保险丝,缺点是电流过载后不可恢复,另一种是使用自恢复保险丝,优点是电流过裁后可恢复,但是缺点也明显,精度不太高,设置过载电流后有一定误差,今天就先写到这里,这两块以后再码。


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袁浅  2018-08-14 21:23:56 

写的很棒,期待下次内容的更新,支持

赵默  2018-08-09 14:35:48 

写的很棒,很详细,可以学习

赵默  2018-07-20 11:07:57 

谢谢您的分享,点赞

廖工  2018-06-27 11:46:54 

写的很棒,支持一下

叶苏巧  2018-06-12 11:41:04 

写的很棒,值得学习

13827857826  2018-05-21 10:25:11 

支持一下

叶苏巧  2018-05-16 10:35:17 

谢谢您分享

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