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[转载] 智能家电的功率检测模块

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发表于 2015-11-17 16:22:00 | 显示全部楼层 |阅读模式 来自 广东省深圳市罗湖区
现在智能家居这么热,看到一篇关于智能家居的电能计量的论文,发上来跟大家分享一下。

     随着信息技术的发展,日常生活使用的家电产品也朝着网络化、信息化、智能化方向发展,网络家电是将普通家用电器利用数字技术、网络技术设计改进的家电产品。网络家电可以实现互联组成一个家庭内部网络,同时又可以与Internet相连接。目前认为比较可行的网络家电包括网络冰箱、网络空调、网络洗衣、网络微波炉等。目前家用电器能够采集到的数据比较有限,尤其是对用户产生价值的数据。电能监测模块很好的解决了关于用电数据这块的问题,使用户可以随时的了解家用电器的用电量、功率,以及通过这些数据了解家用电器的健康状况。
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         基于HLW8012设计的电能计量模块,可以有效的检测家用电器的负载功率、用电量、当前电压、电流及功率因素。基于功率测量芯片HLW8012的电能信息采集模块,采集的电能数据通过脉冲的方式传输给单片机。单片机采用STC15F102作为主控制器,对采集到的数据进行分析和处理后,将用电数据进行保存,并通过UARTSPI通讯方式,传送给信息处理终端,信息处理终端通过采集得到的数据,可以清楚的了解到家用电器的用电状况及使用状态是否良好,同时也可以将这些数据实时的反馈给用户,让用户也可以实时了解家用电器的使用情况。

一、功率检测模块原理
功率检测模块是对负载设备的用电情况进行实时的检测,将负载设备的用电数据进行收集,提供给控制终端。使用HLW8012设计的功率检测模块的测量精度<0.3%,可以准确的测量功率、用电量等信息,具有性能稳定、设计简单等特点。
功率检测模块的原理框图如下:
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此电路可以提供50mA以内的电流,具有较宽的电源输入范围,能够保证在AC85V~265V的交流范围内,实现稳定的电压输出,纹波也很小,在50mV左右。
2功率检测模块
HLW8012内置了晶振及参考电源,所以外围采样电路非常精简,外围只需要12个电阻电容器件,即组成了对电量信息的采集电路。电压采样通过电阻分压的方法进行测量,将市电上的电压经5个电阻进行分压,降至100mV左右进行采样。电流采样部分由0.002欧姆的鏮铜电阻,及R28,C11等滤滤阻容件组成。负载电流从鏮铜电阻流过,使得电流信号转换成电压信号,再通过HLW8012进行采集。图3是功率检测模块的原理图。
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4隔离模块
因为是采用的非隔离方法进行采样,所以模块需要对强电进行隔离,这里采用光藕的方法对采样部分进行隔离,并通过光藕将数据传送给控制模块。

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四、PCB layout注意事项
1、芯片电源引脚处的去耦电容尽量靠近芯片的引脚,这样才能起到比较好的滤波效果。
2、电压通道电阻分压网络,应呈阶梯式分布,逐渐降压(从输入端强压直至计量芯片的取样电压),应注意电阻与电阻之间的爬电距离。
3、电流采样电阻的地线应和其它地线分开走线,减少其它信号对采样信号的干扰。
4、采样信号线走线要平行且靠近,尽量缩短他们的走线,这样可以减小外界对计量芯片的干扰。
5、芯片的地线要让它能够快速的回到电源输入端压敏电阻的地上,这样可以减小地线上对计量芯片的干扰。
电源走线不要走成环形,环形的电源走线容易受外界的电磁场干扰。
电压取样连接线要和锰铜取样连接线分隔一定距离,以免相互干扰。
6、所有引线不宜太长,尤其是PCB装配固定后,所有引线不能直接接触计量芯片及其它外围电路。确实无法避免时,所有导线应分组加黄蜡套管,提高绝缘度。
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发表于 2015-11-19 14:20:49 | 显示全部楼层 来自 广东省深圳市罗湖区
楼主,其他的原理图呢??
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 楼主| 发表于 2015-12-2 15:37:56 | 显示全部楼层 来自 广东省深圳市罗湖区
xkwssq 发表于 2015-11-19 14:20
楼主,其他的原理图呢??

隐藏了,回复才可以看到的
发表于 2016-7-15 08:44:19 | 显示全部楼层 来自 江西省抚州市
谢谢楼主分享
发表于 2016-9-13 12:43:02 | 显示全部楼层 来自 河南省郑州市
看下,学习学习
发表于 2016-10-12 19:46:06 | 显示全部楼层 来自 湖北省武汉市
学习学习
发表于 2016-10-12 19:46:22 | 显示全部楼层 来自 湖北省武汉市
zan yi ge
发表于 2017-2-16 12:57:07 | 显示全部楼层 来自 河北省石家庄市
学习学习
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发表于 2017-2-16 14:03:25 | 显示全部楼层 来自 广东省深圳市
学习
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发表于 2017-2-17 18:05:34 | 显示全部楼层 来自 广东省
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