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在物聯(lián)網(wǎng)行業(yè)整體高速發(fā)展及市場驅(qū)動下，智能家居廠商迎來歷史性的發(fā)展機(jī)遇。智能電器最基本的參數(shù)為“電”參數(shù)，能夠直觀反映電器的運(yùn)行狀態(tài)，可通過嵌入電能傳感器測量各項(xiàng)“電”參數(shù)，而電能傳感器的核心部件是電能計量芯片。電能計量芯片在物聯(lián)網(wǎng)領(lǐng)域的應(yīng)用方向主要包括：智能插座、智能充電樁、智能路燈及智能空調(diào)等。WIFI智能插座是目前最為火熱的應(yīng)用方向，可通過用戶遠(yuǎn)程控制或插座根據(jù)電能及環(huán)境參數(shù)自動控制開關(guān)等方式，實(shí)現(xiàn)智能控制、節(jié)能、過流過壓過載保護(hù)、統(tǒng)計用電量信息及環(huán)境檢測等功能。

現(xiàn)在市場上知名的智能插座廠家有紫米、綠米、控客、悟空I8等，大家如果想了解這些插座的用料做工如何，可自行在網(wǎng)絡(luò)上搜索相關(guān)拆解文章。這些智能插座中常用的電能傳感部分大多是一款SOP8的電能計量芯片HLW8012，該芯片具有外圍元器件少、占用PCB面積小、軟件簡單等顯著特點(diǎn)，因此許多智能充電樁都采用HLW8012作為電能傳感核心部件。經(jīng)過長時間的市場考驗(yàn)，HLW8012已經(jīng)成為當(dāng)前物聯(lián)網(wǎng)行業(yè)中很成熟的電能計量解決方案。

基本型專用電能計量芯片HLW8012

HLW8012是合力為科技專門針對智能家居、工業(yè)測量等領(lǐng)域推出的專用電能計量芯片，內(nèi)置晶振、2.43V參考電源、電源監(jiān)控電路，外圍電路非常簡單。有功功率、電量、電流或電壓有效值以高頻脈沖的方式輸出，不需編寫復(fù)雜的軟件。產(chǎn)品經(jīng)過校準(zhǔn)后，有功功率在1000:1范圍內(nèi)可達(dá)到±0.3%的精度，電流電壓有效值在500:1范圍內(nèi)可達(dá)到±0.5%的精度。



圖1：HLW8012引腳圖



圖2：HLW8012典型應(yīng)用原理圖

串口免校準(zhǔn)型電能計量芯片HLW8032

合力為科技官網(wǎng)上還展示了一顆新的電能計量芯片HLW8032，以下為引腳圖：



圖3：HLW8032引腳圖

從芯片引腳上看，HLW8032在HLW8012的基礎(chǔ)上增加了UART接口。HLW8032的TX為PIN6，而HLW8012的PIN6為有功功率脈沖CF；HLW8032的RX為PIN8，而HLW8012的PIN8為SEL引腳。HLW8012的PIN6是必用引腳，對于許多ARM芯片來說，與CF連接的引腳非常容易切換為MCU的UART接口中RX端，這樣的設(shè)計提供了與HLW8012間便利的硬件兼容性。根據(jù)官方資料，當(dāng)HLW8032應(yīng)用到產(chǎn)品上，成品測量誤差要求最大為2%時，生產(chǎn)過程中可以節(jié)省掉校準(zhǔn)工序。不過合力為科技仍良心地保留了PF引腳用于整機(jī)校準(zhǔn)。

看來HLW8032的進(jìn)階，應(yīng)該是為了滿足不同設(shè)計對接口的要求；或者部分為了提升生產(chǎn)效率而節(jié)省校準(zhǔn)工序，且愿意將誤差指標(biāo)降低至一定范圍的應(yīng)用場合。HLW8032可以看作是基于HLW8012廣泛市場應(yīng)用基礎(chǔ)上，為滿足部分應(yīng)用場合，并考慮與HLW8012兼容性而設(shè)計的合適過渡型電能計量芯片。之所以說是過渡型，是因?yàn)橐院笪锫?lián)網(wǎng)應(yīng)用中電能傳感器的電參數(shù)將不止于現(xiàn)有的參數(shù)。

全能型電能計量芯片HLW811X

通過側(cè)面了解，筆者發(fā)現(xiàn)還有比HLW8032更全面應(yīng)用的進(jìn)階芯片，暫定型號是HLW811X，這款芯片的初步特性信息：

（1）集成內(nèi)置晶振、更靈活的通訊接口
（2）提供1路有功功率計算、1路電壓及1路電流有效值計算（精度更高）
（3）集成更多安全用電檢測，更多電參數(shù)測量并通過IO輸出
（4）誤差更低的免校準(zhǔn)功能
（5）工作電壓：3.3V

據(jù)官方透露，最終產(chǎn)品將超出以上預(yù)期，若屬實(shí)，這款芯片在物聯(lián)網(wǎng)領(lǐng)域的應(yīng)用將非常廣泛，筆者期待著。

市場前景廣闊

隨著物聯(lián)網(wǎng)和大數(shù)據(jù)的飛速發(fā)展，智能化生活對數(shù)據(jù)的需求必將越來越大。智能家電必然是集各類傳感器于一身，而電能傳感器作為最基本的傳感器，也將會變成一種標(biāo)準(zhǔn)品，更趨于體積小型化、接口簡單化、多功能化、智能化。作為電能傳感器的關(guān)鍵器件，電能計量芯片將會朝體積更小、功能更強(qiáng)、精度更高、集成度更高，具有簡單自我學(xué)習(xí)能力等方向發(fā)展。