一、智能插座计划主芯片HLW8012 介绍
HLW8012 为插座厂家和智能家居厂家供给了一个高度精确且本钱低价的电能丈量解决计划。该集成芯片专为住所用单相电能表或智能插座规划，可精确丈量电流有效值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、功率核算、功率监测、串行接口及相应功用寄存器等组成。两个可编程放大器收集电压和电流数据，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，并将核算的功率值、电压有效值和电流有效值经过脉冲指示方法对外输出。
二、 芯片HLW8012 作业原理
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，答应的最大差分输入信号为±43.75mV;电压通道答应的最大输入信号是±700mV.HLW8012 可以运用低本钱的锰铜采样电阻或电流互感器来丈量电流，并运用分压电阻或电压互感器来丈量电压，其芯片的脉冲输出频率与有功用量成正比。
三、HLW8012 的首要特性
· 高频脉冲CF,指示有功功率，满意50/60Hz IEC 687/1036 规范的精确度要求，在1000:1范围内到达±0.2%的精度。
· 高频脉冲CF1,可装备成为输出电流有效值或许电压有效值，在500:1 范围内到达±0.5%的精度。
· 内置电源监控电路，当电源电压低到4V 时，芯片进入复位状况。
· 内置2.43V 的电压参阅源。
· 5V 单电源供电，作业电流小于3mA.
· SOP8 封装
图2 为智能节能插座的功用框图，由电源模块、主操控器模块、电能信号收集电路、无线通信模块组成。图为智能节能插座的功用框图，由电源模块、主操控器模块、电能信号收集电路、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差错，晶振设为11.0592M.电源部分选用AC-DC 电路，由220V 转为12V,再经稳压芯片转化成5V 给主控MCU NEC9234,电能计量IC HLW8012 和继电器供给电源。因为现在的无线模块大多选用3.3V的作业电源，所以5V 电源需经DC-DC 降压为3.3V 后，供给给WIFI 无线模块，如定时开关，过载报警等。
智能节能插座的功用框图
1 电源电路
智能插座电源电路
电源电路有两路，一路是将沟通220V 经AC-DC 转化成12V 电源，选用SY50103 芯片，可以供给1A 的电流，纹波操控在100mV 以内。开关电源的优势在于功率小、转化效益高，一起体积也小，合适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 继电器比较5V 继电器的本钱要低一些。因为主操控器和电能计量%&&&&&% 需供给5V 电源，而无线WIFI 模块选用是3.3V 电源供电，所以12V 电源出来之后，又分为两路，一路运用稳压芯片78L05,将电源降到5V,给MCU 和HLW8012 供给电源;另一路选用DC-DC 芯片，将12V 转为3.3V 给无线模块供给电源。
2 计量功用电路
采样电路包含电流信号采样和电压信号采样两部分。
电压采样收集的是零线信号上的电压，因为电压信号较大，有效值是220V,需经过电阻网络降压的方法完成采样，经过串联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，收集锰铜电阻两头的电压降，电流流经锰铜电阻后，会发生一个压降，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，当有大电流经过的时分，采样电阻的阻值过大简单形成发热，就会影响到采样电阻的阻值，使丈量成果不精确。
HLW8012 的内部DSP 具有必定的增益，经过频率转化模块后，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核算：
(1)有功功率核算公式：
(2)电流有效值核算公式：
(3)电压有效值核算公式：
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
主控器为单片机NEC 9234,是整个电路的中心操控器，读取负载电流有效值、电压有效值及负载功率。并可以经过继电器，对负载的电源进行敞开或封闭。操控器经过无线WIFI模块可以将继电器的开关状况、作业时间、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剖析，以到达愈加智能化的操控意图。
四 智能插座软件规划
主程序流程图：
五 结语
选用HLW8012 的智能插座计划，可以精确的完成对用电器器用电状况的计量;该计划减少了外围%&&&&&%数目，提高了体系的丈量精度，具有可靠性高、精度高、本钱低一级长处。
