基于HLW8012的智能节能插座方案
高精度、双通道的免校准计量芯片HLW8112
高精度、双通道的免校准计量芯片HLW8112未来几年，更多的家电产品将要步入智能化，而随着物联网的快速发展，基于数字化、物联网和大数据的智能家电将是未来的趋势。
智能家电发展主要有三个阶段，分别为联网控制阶段、局部智能阶段与生态智能阶段。
现在市面上的智能家电产品还处于联网控制阶段，比如WIFI电视、WIFI热水器等。
但部分大型品牌厂家已经开始尝试实现局部智能，比如具有PM2.5检测和用电计量功能的智能空调，具有水质检测、功率检测和滤芯寿命检测的智能净水器等。
智能家电产品升级除了满足基础功能和智能联网需求外，更重要的还有安全需求。
深圳市合力为科技推出的计量芯片HLW8112，是专为家电企业量身定做的一款产品，除了基础的用电量和功率检测外，还具有漏电检测功能,可以解决家用电器的用电安全问题，在家用电器使用过程中可以提前发现异常状态并报警，在漏电状态下可以快速切断电源，使得家电设备更加安全可靠。
下图是HLW8112的性能参数，HLW8112可以在3.3V电源下正常工作，目前市面上主流的计量芯片工作电压是5V。
它具有两路电流采样通道，当一路用于检测用电设备的漏电功能，另一路可以检测用电设备的功率大小、用电量和过载判断，并可以通过中断引脚对漏电和过载状态进行输出。
VDD IAP IAN SPIEN INT2IBP CLKI IBN VP GND VREF SDO/TXSCLK SCSN SDI/RXINT1家电产品在长期使用后，随着器件老化，会出现耗电量增加，甚至漏电，会造成安全隐患。
HLW8112在单通道基础上增加一路电流检测通道用于检测设备漏电状况。
下图是HLW8112的应用电路，A 通道用于检测负载设备的功率、电压、电流和用电量，通过UART 或SPI 接口传输数据至MCU ，通过INT1引脚对过载和过压等异常状态进行指示。
B 通道通过电流互感器对负载设备进行漏电检测，当负载设备发生漏电时，会及时判断出危险状态，通过INT2快速切断设备电源。
智能插座方案范文
智能插座方案范文智能插座是一种能够通过手机或其他智能设备进行远程控制的插座，它可以帮助用户更方便地控制家庭电器的开关、计时定时以及电器的用电量统计等功能。
下面我将为大家介绍一种智能插座的方案。
首先，我们需要确定智能插座的基本功能。
智能插座应具备以下几点功能：远程控制、计时定时、用电量统计以及安全防护等。
对于计时定时功能，我们可以设计一个简单的定时器。
用户可以在手机APP上设置定时开关时间，智能插座会在设定的时间自动开启或关闭电器。
通过这个功能，用户可以根据个人需求，合理分配家电的使用时间，避免长时间使用导致的电器过热等问题。
用电量统计功能可以帮助用户了解电器的用电情况，进而进行合理用电。
插座内部可以设计一个用电量统计芯片，它能够实时监测电器的用电量，并通过手机APP将统计数据反馈给用户。
用户可以根据用电量统计数据，判断是否有节约电能的空间，以便更好地做出调整。
在安全防护方面，我们可以设计插座内部的多重保护机制。
例如，插座可配备过流保护、过压保护、漏电保护等功能。
同时，为了保证插座的安全性，我们可以加入防火材料和防火设计，以保证用户的安全。
另外，为了提高插座的易用性，我们还可以考虑加入其他功能。
例如，可以设计一个智能插座报警系统。
一旦插座周围发生异常情况，如火灾、漏电等，插座可以自动向用户手机发送警报信息。
这样，用户可以及时了解到家庭的安全情况，并采取相应的措施。
在硬件方面，智能插座可以采用Wi-Fi或蓝牙等无线通信技术与手机进行连接。
此外，插座内部还需集成一块微控制器芯片，用于控制插座的开关、计时、用电量统计等功能。
为了保证插座的安全性和稳定性，我们需要选用高品质的元器件，并严格按照相关安全标准进行设计和制造。
总结起来，智能插座方案的核心是通过手机APP实现远程控制、计时定时和用电量统计等功能，同时要考虑到安全防护和易用性。
通过科技的力量，智能插座可以为用户提供更加便捷高效的家庭电器控制方式，并致力于促进节能减排，提高生活质量。
基于功率计量芯片HLW8012的电视节能插座方案
图 8 继电器控制电路 6、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。 （2）电压通道电阻分压网络，应呈阶梯式分布，逐渐降压，从输入端高压直至计量芯片的取样 电压，注意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布线，以最短路径走线到主板参考地线输入端（如 零线），减少对采样信号的干扰。 （4）采样信号线走线要平行且靠近，尽量缩短布线，减小对采样信号的干扰。 （5）芯片的地线要能够快速回到电源输入端压敏电阻的地上，减小地线对计量芯片的干扰。 （6）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。 （7）电压取样布线要和锰铜取样布线隔一定距离，以免相互干扰。 （8）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。
电视节能插座，电能计量，功率计量，节能插座，智能插座，HLW8012，智能家电 【正文】
一、电视节能插座原理
电视节能插座需要测量功率，同时电视节能插座产品内部空间小，本次设计使用功率计量 芯片 HLW8012 作为测量器件。因为 HLW8012 内置晶振、参考源，SOP8 封装，外围电路简单， 在满足性能要求的同时，可以做到体积更小。 HLW8012 主要特性 （1）高频脉冲 CF，指示有功功率，在 1000:1 范围内达到±0.3%的精度 （2）高频脉冲 CF1，指示电流或电压有效值，使用 SEL 选择，在 500:1 范围内达到±0.5%的精度 （3）内置晶振、2.43V 电压参考源及电源监控电路 （4）5V 单电源供电，工作电流小于 3mA HLW8012 输入输出
功率计量芯片HLW8012
SEL 是输入端口，CF、CF1 输出的脉冲占空比为 50%。
REV 1.1
5/9
HLW8012
2.6 极限额定值
数字电源 模拟电源 VDD to GND V1P, V1N, V2P 模拟输入电压 数字输入电压 数字输出电压 工作环境温度 存储温度
参数
符号 VDD VDD
引脚序号 1 2，3 4 5 6 7,
引脚名称 VDD V1P，V1N V2P GND CF CF1
8
SEL
表1 HLW8012 引脚说明 输入/输出 芯片电源 芯片电源
说明
输入 输入 芯片地
电流差分信号输入端，最大差分输入信号为±43.75mV 电压信号正输入端。最大输入信号±700mV 芯片地
输出 输出
数显表等。
1.2 芯片结构描述
HLW8012 的功能框图如图 1 所示
VDD
Internal Clock
Power On Reset
V1P V1N
PGA
V2P
PGA
1k
GND
ADC ADC
Sigma_I Sigma_V
Active Power I_rms V_rms
calculation
Reference Voltage
1.1 芯片主要特性功能............................................................................................................. 2 1.2 芯片结构描述..................................................................................................................... 2 1.3 芯片引脚说明..................................................................................................................... 3 2 芯片特性说明................................................................................................................................. 4 2.1 推荐工作条件..................................................................................................................... 4 2.2 模拟特性............................................................................................................................. 4 2.3 内置参考电压..................................................................................................................... 5 2.4 数字特性............................................................................................................................. 5 2.5 开关特性............................................................................................................................. 5 2.6 极限额定值......................................................................................................................... 6 3 芯片应用......................................................................................................................................... 7 3.1 HLW8012 典型应用 ............................................................................................................ 7 3.2 CF、CF1 的频率.................................................................................................................. 7 3.3 芯片的启动阈值与潜动预防............................................................................................. 8 3.4 内置振荡器......................................................................................................................... 8 3.5 内置基准源......................................................................................................................... 8 4 HLW8012 封装 ................................................................................................................................ 9
智能节能插座方案深度剖析
智能节能插座方案深度部析智能插座系统设计本设计由计量模块、显示模块和控制模块三部分组成（见图1），本文将对关键的计量模块设计进行重点讲述。
图1：基于CSE7780智能插座系统框图1、计量功能设计本系统采用的是CSE7780，该芯片能够提供有功功率、有功能量、电流有效值、电压有效值、线频率、过零中断等功能，提供全数字增益、相位、偏置电流校准，有功能量脉冲从PF管脚输出。
此外，CSE7780提供一个SPI串行接口，可以与外部MCU进行通信，而且内部具有电源监控电路，可以保障芯片的正常作。
如图2所示，本系统计量包括电流、电压采样两部分。
（1）电流信号采样电流采样电路中，电流流经锰铜分流器时会在计量芯片的电流采样通道上产生一个压降，不同的电流信号在分流器上形成的压降不同，计量芯片通过采集在分流器上形成的电压信号，从而实现了对电流信号的采集。
（2）电压信采样电压采样通常是采集的是零线上的信号，由于电压信号较大，本系统设计直接通过电阻网络降压的方式实现对电压信号的采样。
图2：基于CSE7780智能插座的计量电路2、显示模块设计本系统设计方案的显示部分采用的液晶驱动控制芯片为HT1621，该液晶驱动能够4*32的液晶段码，完全能够满足显示驱动的要求，可显示电量、电压有效值、电流有效值、有功功率等信息。
3、电源模块从产品的空间因素方面考虑，本系统设计的电源采用了非隔离电源，该电源电路能够提供大约60mA的电流。
智能插座软件设计1、电参数的计算以设计一块额定电压220V（Un）、10（60）A电流规格、常数1600imp/KWh插座为例，由于电流输入通道允许输入最大信号为±700mV的峰峰值（有效值为495mVrms），10（60）A的表考虑到通道A发热的情况，可选择200~250μΩ的锰铜，若以250μΩ的锰铜来采样，在Imax=60A时，通道A的采样信号为60A*250μΩ=15mV.由于电流通道A的允许最大输入信号为495mV，因此电流通道的增益选择可配置成16，通道B采用2500:1的互感器；负载电阻10Ω，电流通道B增益设置为1.电压通道允许最大输入信号为±700mV的峰峰值，考虑到电压会有130%Un过压，可将电压采样信号通过网络电阻将220V交流电压信号降至220mV左右，电压通道增益选择为1.通过上述的论述，我们需将电流通道A的增益设置为16，电压通道的增益设置为1，因此SYSCON寄存器应设置为0080H.CSE7780寄存器的配置流程如图3所示。
智能插座方案
-采取加密算法，保障通信过程的安全性。
五、合规性及合法性
1.确保产品符合国家相关电器安全标准和无线电管理规定。
2.遵守网络安全法律法规，保护用户数据安全。
3.获取必要的认证和许可，如CCC认证、无线电发射设备型号核准证等。
六、项目实施步骤
1.市场调研：分析用户需求，评估市场潜力，确立产品定位。
5.状态反馈：实时反馈电器工作状态，便于用户监控。
四、技术方案
1.硬件设计
-采用低功耗、高性能的微控制器作为核心处理单元。
-使用可靠的继电器作为开关控制元件。
-配置精确的电流传感器，以实现电流监测和安全保护功能。
-通过Wi-Fi或蓝牙等无线通信模块，实现与用户移动设备的连接。
2.软件设计
-开发跨平台的移动应用程序，提供直观的用户界面和流畅的操作体验。
2.产品遵循国家关于无线电管理的规定，取得无线电发射设备型号核准证。
3.产品符合我国网络安全法规定，保护用户信息安全。
六、项目实施
1.市场调研：深入了解用户需求，分析竞争对手，为产品研发提供方向。
2.研发阶段：完成硬件设计、软件开发、功能测试等工作。
3.生产阶段：选定合适的生产厂家，确保产品质量。
4.市场推广：通过网络、实体店等多渠道推广，提高产品知名度。
（4）采用无线通信模块，实现与手机APP的远程通信。
2.软件设计
（1）开发基于Androidபைடு நூலகம்iOS平台的手机APP，实现用户界面、控制指令发送等功能。
（2）设计智能插座固件，实现与手机APP的通信、控制指令解析、状态反馈等功能。
（3）采用加密算法，确保通信安全。
基于STM32与HLW8012的单相智能电表的设计
基于STM32与HLW8012的单相智能电表的设计张庭亮;甄倩倩;杨满意【摘要】单相智能电表是一种电能计量工具,随着物联网的快速发展,智能单相计量电表逐渐走进人们的生活.针对电力系统使用机械式单相计量电表出现的功耗大、精度低与抄表人工成本问题,系统以STM32为主控,HLW8012为单相计量芯片,实现电压、电流、功率实时显示及电量计量,无线抄表等功能.系统电量计量精度为0.3％,功耗低,易于观察,可实现无线抄表功能.【期刊名称】《电子世界》【年(卷),期】2017(000)020【总页数】2页(P107-108)【关键词】单相计量;无线抄表;电量显示【作者】张庭亮;甄倩倩;杨满意【作者单位】安阳工学院电子信息与电气工程学院;安阳师范学院软件学院;安阳工学院电子信息与电气工程学院【正文语种】中文智能电网是以特高压电网为骨干网，以各级电网协调发展为基础，以信息平台为支撑，具有信息化、自动化特征，包含电力系统的发电、输电、变电、配电、用电和调度各个环节，覆盖所有电压等级，实现“电力流、信息流、业务流”一体化融合的现代电网[1]。
在智能电网的发展趋势中，电表的智能化是重要的一个环节。
国内电表处于新旧更替阶段，家庭对智能电表的需求量逐渐增加。
我国很多地方使用的机械式计量电表，功耗大，计量精度低，抄表困难，误差较大。
国内能够实现无线远程控制抄表要求的AMI系统[2-3]，价格及性能属于中高端，成本高。
随着NB-loT技术的飞速发展，智能家电及设备逐渐走进千家万户，远程无线控制给人们带来便捷的同时，安全监控成了重中之重[4-6]，多功能智能电表可以实时监测家庭用电情况，能起到节能减排的作用。
合力为公司HLW8012单相多功能计量芯片提供高频脉冲CF用于电能计量和高频CF1用于指示电流有效值或者电压有效值[7]，内置了晶振和参考电源，不需设计复杂的电路和软件，具有外围电路简单、价格便宜的优点[8]。
HLW8012计量芯片内部的资源有两个PGA模块和两路ADC转换模块，锰铜采样电阻采集电压、电流后通过ADC模块转换得到数字信号，计算参数以占空比为1:1的方式输出[7]。
基于功率测量芯片HLW8012的功率显示表设计
基于功率测量芯片HLW8012的功率显示表设计[摘要] 功率显示表是一种用于显示电量数据的仪表，是针对电力系统、公共设施、智能大厦的电力监控需求而设计的。
本文主要讲述功率显示表的主要功能、硬件原理图和软件设计等。
该功率显示表可以对单相交流电路中的用电设备进行功率、电压和电流等参数的检测。
仪表采用HLW7021作为控制MCU,以专用电能计量集成电路芯片HLW8012为电量采集的核心器件，显示电路由芯片SM1642驱动4位数码管显示。
[关键词] 功率显示模块，功率计量，功率检测，功率计量模块，，功率计量方案，HLW8012，智能家电，功率监测模块[正文]一、功率显示表原理为了能够测量单相电路中的电流、电压、功率、电量和功率因系素等有效值，本次设计的采样电路以电能计量芯片HLW8012为主，不需使用复杂的设计电路和编写复杂的软件。
因为HLW8012内置了晶振和参考电源，所以外围电路非常简单。
HLW8012主要特性● 高频脉冲CF ，指示有功功率，在1000:1范围内达到±0.3%的精度● 高频脉冲CF1，指示电流或电压有效值，使用SEL 选择，在500:1范围内达到±0.5%的精度● 内置晶振、2.43V 电压参考源及电源监控电路 ● 5V 单电源供电，工作电流小于3mA HLW8012输入输出VIPVINSELCF 选择CF1输出电流/电压值/电压值图1 芯片引脚图功率显示表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，并通过4位数码管进行显示。
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。
功率检测模块主要包含以下几个系统模块:电源模块，功率采集模块，主控制器模块和显示模块。
功率显示表的原理框图如下:图1 功能显示表原理框图二、功率显示表硬件设计电能检测有两种方法，一是隔离采样，二是非隔离采用。
智能节能插座的方案原理与实现
智能节能插座的方案原理与实现来源：IC猫[导读]随着物联网的快速发展，使节能插座产品延伸到智能家居领域，节能插座朝着智能化的方向发展，出现了智能节能插座，智能插座与普通节能插座相比，多出了一个 WIFI 模块，通过接入网络的手机能接收开启和关闭指令，通过切断电源来实现与之接驳电器的开关，不仅能帮助你远程关闭家中的电器，还能够提前开启。
关键词：HLW8012智能插座物联网随着物联网的快速发展，使节能插座产品延伸到智能家居领域，节能插座朝着智能化的方向发展，出现了智能节能插座，智能插座与普通节能插座相比，多出了一个 WIFI 模块，通过接入网络的手机能接收开启和关闭指令，通过切断电源来实现与之接驳电器的开关，不仅能帮助你远程关闭家中的电器，还能够提前开启。
一、智能插座方案主芯片HLW8012 介绍HLW8012 为插座厂家和智能家居厂家提供了一个高度精确且成本低廉的电能测量解决方案。
该集成芯片专为住宅用单相电能表或智能插座设计，可精确测量电流有效值IRMS 和电压有效值VRMS、有功功率和电量。
HLW8012 的内部结构HLW8012 的内部结构如图1 所示。
它由2 个可编程增益放大器、2 个Δ－Σ调制器、配套的高速滤波器、功率计算、功率监测、串行接口及相应功能寄存器等组成。
两个可编程放大器采集电压和电流数据，Δ－Σ调制器对模拟量采样处理，滤取可用电压、电流数字信号，并将计算的功率值、电压有效值和电流有效值通过脉冲指示方式对外输出。
二、芯片HLW8012 工作原理HLW8012 的V1P 和V1N 引脚输入电流信号波，电流通道集成一个固定增益放大器，允许的最大差分输入信号为±43.75mV；电压通道允许的最大输入信号是±700mV。
HLW8012 可以使用低成本的锰铜采样电阻或电流互感器来测量电流，并使用分压电阻或电压互感器来测量电压，其芯片的脉冲输出频率与有功能量成正比。
三、HLW8012 的主要特性·高频脉冲CF，指示有功功率，满足50/60Hz IEC 687/1036 标准的准确度要求，在1000:1范围内达到±0.2%的精度。
节能智能插座方案
节能智能插座方案“芯”动向摘要：电器使用越来越多，能源消耗越来越大，尤其是由于人为习惯造成的待机功耗浪费更大。
面对生活更加便利，电器更加智能，电器更加节能的要求，节能智能插座成为现在最有效提高人们生活品质、解决节能问题的方法之一。
关键词：电能计量芯片、节能智能插座、计量插座、主副孔插座、无线智能插座、待机功耗、智能家居一、节能背景随着科技进步，越来越多的数码产品、电器已进入家庭，如电视机、空调、冰箱、热水器等高能耗电器，为人类的生活创造了非常多的便利，但同时也造成家庭能源消耗的急剧增长，尤其是待机功耗的浪费，与全球范围开始倡导的低碳地球背道而驰。
根据国际经济合作组织的一项调查称，各国因待机而消耗的能量约占能耗总数的3％～13％。
统计数据为：澳大利12％左右，韩国11％左右，德国10％左右，英国8％左右，日本7％左右，美国5％左右，芬兰5％左右。
目前我国城市家庭的平均待机能耗已经占到了家庭总能耗的10%左右，相当于每个家庭使用着一盏15~30W的“长明灯”。
待机能耗像一只隐形的吸血虫，在浪费能源的同时形成了巨大的环保压力。
“待机能耗”是指具有待机功能的电器设备在不使用的时候，没有断开电源所发生的电能消耗。
具有待机能耗的电器设备主要有空调、电脑与通讯系统（包括电脑主机、显示屏、电脑音响、打印机、扫描仪、充电器、路由器等）、家庭视频与音频系统（包括电视机、DVD、VCD、音响、功放、机顶盒、卫星接收器等）。
为了避免频繁插拔电器插头的麻烦，许多用户很习惯地采用不断开电源，使电器长期处于待机状态。
待机功能在为居民用户提供便利的同时，也造成了大量的能源浪费。
同时不断开电器电源，电器长期处于待机或工作状态，还可能会引起灾难性事件。
下面是常见电器的待机功耗：如上表，一个家庭中电器齐全，若用户全年不关闭电器，电器处于待机状态，待机功耗浪费956.1度电。
若一个城市有50万户家庭，一年的能源浪费可达到4.8亿度电。
功率测量芯片HLW8012
最小值 典型值 最大值 单位
-
±0.2
-
%
-
±0.5
-
%
-
±0.5
-
%
-1
-
1
V
-
-100
-
dB
-
6.4
-
pF
500
kΩ
-
6
MΩ
-
-
2
µVrms
-
-
20 µVrms
3
-
mA
-
15
mW
-
4
-
V
-
4.3
-
V
REV 1.2
4/9
HLW8012
2.3 内置参考电压
基准电压 温漂
高频脉冲 CF1，可配置成为输出电流有效值或者电压有效值，在 500:1 范围内达到±0.5%的 精度。
内置电源监控电路，当电源电压低到 4V 时，芯片进入复位状态。 内置 2.43V 的电压参考源。 5V 单电源供电，工作电流小于 3mA。 主要应用领域：需要测量电压、电流和功率的场合，例如单相多功能电能表、智能插座、
VINA VIND VOUTD TA Tstg
最小值 -0.3 -0.3 -0.3 -2 -0.3 -0.3 -0.3 -40 -65
典型值 -
-
最大值 +6.0 +6.0 +6.0 +2
VDD+0.3 VDD+0.3 VDD+0.3
85 150
单位 V V V V V V V °C °C
REV 1.2
REV 1.2
HLW8012
历史修改记录
零待机功耗节能插座的设计和实现
此外，长时间的待机还可能会引发待机安全问题。由于现在大部分电器均要通过交直流转换来 给设备供电，而电器在关闭状态下，电源部分仍在工作。长期在交流环境下待机，当电器自身绝缘老 化或者遭遇强烈的雷雨天气、电网电压参数剧烈波动时，就极有可能危及待机设备的安全［２］。由长 期待机引发的电器安全问题已经屡见不鲜，新闻中经常报道的电器故障问题很多是由此造成的。在 未来电器产品的设计中，不仅要追求低的待机能耗，更要重视待机过程中的安全问题，而要解决待机 安全问题比进一步降低待机能耗更加重要。
随着时代的发展、互联网技术的深入推广，目前市场上的用电器逐步的从传统电器向智能式电器 普及。智能电器由于其功能的多样性、使用的便捷性已经被广大的消费者所青睐。其大都会具备外 部电源、数字显示、定时、保温、遥控等待机功能，虽然功能强大但是在待机过程中其损失掉的电能不 容忽视［１］。据数据显示，我国城镇居民平均待机能耗已占家庭总能耗的 １０％左右，平均每月一家用 户待机耗电量接近 ２０度，每年国家因待机而消耗掉的电能多达数百亿度，这相当于一个中型火力发 电站的年发电总量。待机能耗不仅仅加大了国家的能源消耗，更使原本紧张的环境压力雪上加霜。
收稿日期：２０１８—０３—１１ 作者简介：刘鑫豪（１９９４— ），男，湖北黄冈人，硕士研究生，主要从事嵌入式、物联网等应用研究．
基于电能计量芯片HLW8012的应用研究
基于电能计量芯片HLW8012的应用研究一、引言HLW8012是一款单相交流电电能计量芯片，可以测量有功功率、电量、电压有效值、电流有效值，广泛应用于智能家电、智能电能采集终端，如WIFI智能插座、普通计量插座、电视智能节能插座、电脑智能节能插座，智能路灯、智能LED灯等应用场合。
本文主要介绍HLW8012软硬件设计，应用场合。
二、HLW8012介绍1、HLW8012主要特性（1）高频脉冲CF，指示有功功率，在1000:1范围内达到±0.3%的精度（2）高频脉冲CF1，指示电流或电压有效值，使用SEL选择，在500:1范围内达到±0.5%的精度（3）内置晶振、2.43V电压参考源及电源监控电路（4）5V单电源供电，工作电流小于3mA2、HLW8012输入输出VIPSELCF选择CF1输出电流/电压值/电压值图1芯片引脚图●模拟信号输入（1）V1P，V1N输入电流采样信号：峰峰值V P-P：±43.75mV，最大有效值：±30.9mV。
（2）V2P输入电压采样信号：峰峰值V P-P：±700mV，最大有效值：±495mV。
●数字信号输出（1）高频脉冲CF（PIN6）：指示功率，计算电能；输出占空比为1:1的方波。
（2）高频脉冲CF1（PIN7）：指示电流或电压有效值，SEL选择；输出占空比为1:1的方波。
注：MCU与HLW8012的接口不是使用协议进行读取，而是通过测量CF、CF1引脚输出高频脉冲的周期来计算功率、电流、电压值。
三、HLW8012硬件设计所有电能计量测量，电压、电流通道的采样方式有2种：互感器采样方式、电阻采样方式。
互感器采样方式成本高，本文只介绍电阻采样方式。
1、电源电路为了配合电阻采样方式（即从电网直接采样信号，非隔离），电源电路必须为非隔离电源，非隔离电源有2种方式：AC-DC 非隔离电源、阻容降压电源。
两者的比较如下： 序项目 AC-DC 非隔离电源 阻容降压电源1驱动电流（5V 时） 最大可达到150mA 约35mA （电容为0.68uF 时） 2体积 小 大 3成本 高 低 4可靠性 高 低 5输入电压影响驱动能力 基本不影响 电压下降，驱动能力下降 6 零负载功耗 基本为零 与驱动电流一致 用户可根据产品的不同要求，选用不同的电源电路。
智能插座解决方案
4.售后服务阶段：建立完善的售后服务体系，为用户提供专业、及时的售后服务。
五、总结
本方案旨在为用户提供一套合法合规、功能完善、易用性强、安全可靠、节能环保的智能插座解决方案。通过严格的研发、生产、销售和售后服务流程，确保产品在市场中的竞争优势，为用户带来美好的智能家居体验。
第2篇
智能插座解决方案
一、项目概述
智能插座作为智能家居生态系统中的重要组成部分，其通过远程控制、定时操作等功能，为用户提供便捷、节能的用电体验。本方案旨在制定一套详细、合法合规的智能插座解决方案，以满足市场需求并保障用户权益。
二、目标设定
1.符合法律法规：确保方案遵守国家相关法律法规，保障用户信息安全及产品合法性。
-硬件设计：选用高性能、低功耗的处理器，确保产品运行稳定；采用优质电气连接，降低故障率。
-软件设计：开发具有远程控制、定时操作、电量统计等功能的智能插座专用软件，注重用户隐私保护。
2.功能实现
-远程控制：用户可通过手机APP或其他智能设备实现对插座的远程开关控制。
-定时操作：用户可根据需求设置定时开关，实现电器自动化运行。
智能插座解决方案
第1篇
智能插座解决方案
一、项目背景
随着科技的不断发展，智能家居产品逐渐走入千家万户。智能插座作为智能家居生态系统的重要组成部分，通过远程控制、定时操作等功能，为用户提供便捷、节能、环保的用电体验。为满足市场需求，制定一套合法合规的智能插座解决方案，成为当务之急。
二、方案目标
1.合法合规：确保方案符合国家相关法律法规，保障用户信息安全。
5.售后服务与支持
-建立完善的售后服务体系，提供专业、及时的售后服务。
一种新型的电脑专用智能节电插座[实用新型专利]
![一种新型的电脑专用智能节电插座[实用新型专利]](https://img.taocdn.com/s3/m/eab8bae379563c1ec5da71e9.png)
专利名称：一种新型的电脑专用智能节电插座专利类型：实用新型专利
发明人：刘海洋
申请号：CN201120332075.1
申请日：20110906
公开号：CN202308636U
公开日：
20120704
专利内容由知识产权出版社提供
摘要：一种新型的电脑专用智能节电插座，它涉及节电保护控制领域。
它包含插座壳体(1)、插孔(2)、遥控信号灯(3)、电源指示灯(4)和电源导线(5)，插座壳体(1)上设置有插孔(2)、遥控信号灯(3)和电源指示灯(4)，插座壳体(1)与电源导线(5)连接。
它满足人们的使用习惯，使用电器的遥控器即可控制进行各种智能控制，达到待机零损耗和保护智能家电的功能，具有使用方便，小巧美观，经济高效的特点。
申请人：南通完美网络科技有限公司
地址：226600 江苏省南通市海安县城东镇迎宾路8号
国籍：CN
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基于HLW8012的智能节能插座方案
关键词: 节能插座 智能插座节能 智能家居 物联网 电能计量
摘要
本文介绍一种智智能节能插座方案的基本原理与实现,详细讨论了硬件功能电路的设计方法。
它包括电源模块、计量模块、控制模块、显示模块、存储模块和无线模块等。
该方案选用深圳市合力为科技有限公司的HLW8012电能专用计量芯片,并以NEC的9234作为系统控制处理器。
一 引言
节能减碳一直是环保团体讨论的话题之一，我们常常让家电一直处于通电状态，即使我们不使用它们，少量的电能一样会被消耗，而节能插座可以轻松的解决这一难题。
节能插座适用于家庭、办公室或是公共场所，在家庭、公共场所和办公室因为频烦使用电视、电脑、空调，使节能插座可以一键消除待机功耗，在不改变使用习惯的情况下方便的节约了电能，同时保护了电器的安全。
随着物联网的快速发展，使节能插座产品延伸到智能家居领域，节能插座朝着智能化的方向发展，出现了智能节能插座，智能插座与普通节能插座相比，多出了一个WIFI模块，通过接入网络的手机能接收开启和关闭指令，通过切断电源来实现与之接驳电器的开关，不仅能帮助你远程关闭家中的电器，还能够提前开启。
二 芯片HLW8012介绍
HLW8012为插座厂家和智能家居厂家提供了一个高度精确且成本低廉的电能测量解决方案。
该集成芯片专为住宅用单相电能表或智能插座设计，可精确测量电流有效值IRMS和电压有效值VRMS、有功功率和电量。
图1
HLW8012的内部结构如图1所示。
它由2个可编程增益放大器、2个Δ－Σ调制器、配套的高速滤波器、功率计算、功率监测、串行接口及相应功能寄存器等组成。
两个可编程放大器采集电压和电流数据，Δ－Σ调制器对模拟量采样处理，滤取可用电压、电流数字信号，并将计算的功率值、电压有效值和电流有效值通过脉冲指示方式对外输出。
三 芯片HLW8012工作原理
HLW8012的V1P和V1N引脚输入电流信号波，电流通道集成一个固定增益放大器，允许的最大差分输入信号为±43.75mV；电压通道允许的最大输入信号是±700mV。
HLW8012可以使用低成本的锰铜采样电阻或电流互感器来测量电流，并使用分压电阻或电压互感器来测量电压，其芯片的脉冲输出频率与有功能量成正比。
HLW8012的主要特性如下:
●高频脉冲CF，指示有功功率，满足50/60Hz IEC 687/1036标准的准确度要求，在1000:1
范围内达到±0.2%的精度。
●高频脉冲CF1，可配置成为输出电流有效值或者电压有效值，在500:1范围内达到±0.5%
的精度。
●内置电源监控电路，当电源电压低到4V时，芯片进入复位状态。
●内置2.43V 的电压参考源。
●5V单电源供电，工作电流小于3mA。
SOP8封装
四 硬件电路设计
图2为智能节能插座的功能框图，由电源模块、主控制器模块、电能信号采集电路、无线通信模块组成。
图为智能节能插座的功能框图，由电源模块、主控制器模块、电能信号采集电路、无线通信模块组成。
主控器为NEC的9234，为消除串行通讯波特率误差，晶振设为11.0592M。
电源部分采用AC-DC电路，由220V转为12V，再经稳压芯片转换成5V给主控MCU NEC9234，电能计量IC HLW8012和继电器提供电源。
由于现在的无线模块大多采用3.3V 的工作电源，所以5V电源需经DC-DC降压为3.3V后，提供给WIFI无线模块，如定时开关，过载报警等。
4.1 电源电路
电源电路有两路，一路是将交流220V经AC-DC转换成12V电源，采用SY50103芯片，可以提供1A的电流，纹波控制在100mV以内。
开关电源的优势在于功率小、转换效益高，同时体积也小，适合放入较小体积的插座内。
开关电源电路图如下图所示：
继电器选用
12V 10A 继电器，12V 继电器相比5V 继电器的成本要低一些。
由于主控制
器和电能计量IC 需提供5V 电源，而无线WIFI 模块采用是3.3V 电源供电，所以12V 电源出来之后，又分为两路，一路使用稳压芯片78L05，将电源降到5V，给MCU 和HLW8012提供电源；另一路采用DC-DC 芯片，将12V 转为3.3V 给无线模块提供电源。
4.2 计量功能电路
采样电路包括电流信号采样和电压信号采样两部分。
电压采样采集的是零线信号上的电压，由于电压信号较大，有效值是220V，需通过电阻网络降压的方式实现采样，通过串联6个470K 的电阻和1个1K 的电阻进行分压，然后接入计量芯片HLW8012的电压输入采样端V2P 引脚。
HLW8012的V1P 和V1N 引脚是电流采样通道，采集锰铜电阻两端的电压降，电流流经锰铜电阻后，会产生一个压降，不同阻值的锰铜电阻电压降不同，锰铜电阻的阻值一般选用2豪欧或5豪欧，阻值不宜过大，当有大电流通过的时候，采样电阻的阻值过大容易造成发热，就会影响到采样电阻的阻值，使测量结果不准确。
HLW8012的内部DSP 具有一定的增益，经过频率转换模块后，有功功率、电流有效值和电压有效值的输出频率可由以下公式计算：
（1）有功功率计算公式： =
× ×
×
（2）电流有效值计算公式： =
× ×
（3）电压有效值计算公式： = ×
×
V1：电流通道引脚上的电压信号 V2：电压通道引脚上的电压信号
Fosc ：内置晶振，典型频率约为3.579MHz Vref ：内置基准源，典型电压为2.43V
4.3 控制电路
主控器为单片机NEC 9234，是整个电路的核心控制器，读取负载电流有效值、电压有效值及负载功率。
并可以通过继电器，对负载的电源进行开启或关闭。
控制器通过无线WIFI 模块可以将继电器的开关状态、工作时间、用电量、电压有效值和电流有效值数据传输给服务器，服务器对数据进行存储和分析，以达到更加智能化的控制目的。
五 软件设计
主程序流程图：
六 结束语
采用HLW8012的智能插座方案,能够准确的实现对用电器器用电情况的计量;该方案减少了外围元器件数目，提高了系统的测量精度，具有可靠性高、精度高、成本低等优点。