新闻中心

EEPW首页 > 嵌入式系统 > 设计应用 > 面向家庭局域网设备的新型架构

面向家庭局域网设备的新型架构

作者:飞思卡尔公司时间:2012-03-21来源:电子产品世界收藏

  摘要:在配备了能源利用领域的最新技术成果之后,家庭局域网()开始准备取代传统的家电生态系统。本文介绍了设备体系架构,该架构不仅与家庭局域网无缝集成,还可以充当低成本的电表,监控电气设备的电能消耗和运行。

本文引用地址:http://www.eepw.com.cn/article/130511.htm

  随着能源生产成本的飞速上涨,能源消耗流程的效率变得越来越重要。这在电气设备制造和电能计量基础设施领域引发了一场革命。家庭局域网()是一种先进的电气生态系统,在这个生态系统中,智能电表和HAN设备通过相互通信来控制电能消耗情况。 在HAN生态系统中,一个基本的HAN设备与电表之间建立一条双向通信链路,还可选择与其他HAN设备建立双向通信链路;共享所连设备的电能消耗数据,还接收指令将未使用的设备关闭或置于休眠状态。以下部分详细介绍了基本HAN设备架构的某些增强特性;这些特性扩展了它的功能并丰富了特性集。

  架构概述

  HAN可以被视为一种智能电源插座,一端连接普通的电源插座,另一端提供可插拔的连接接口,用于连接微波炉和空调等家用电器。它可以由电表通过RF(射频)等无线接口或电线通信(如HomePlug)等有线接口直接控制。另外,其固件可以由电表通过RF/PLC接口升级。在LCD上,它可以显示设备的各种能源参数。它还支持电池备份选项,可以不间断地显示时间和日期。图1显示了HAN设备的应用图。

  

 

  HAN设备包括以下组件:

  1. 一个;

  2. 230V至3.3V转换器;

  3. 继电器;

  4. 信号调节电路;

  5. IR接口(同时支持发送和接收);

  6. LCD面板;

  7. RF/电线通信 PHY。

  图2所示为以上组件的方框图。

  

 

  HAN设备的重要组件

  

  /片上系统在设备运行时扮演重要角色。除了控制其他组件,它还在其内部闪存中存储应用固件。为了支持HAN设备的各种功能,微控制器应具有以下特性:

  1. 低功耗处理内核,能够执行能耗计算所需的复杂算术运算;

  2. RF PHY通信接口,或用于电线通信PHY的相应接口(如果使用的话);

  3. 片上闪存和SRAM,用于存储应用固件和加快运算;

  4. LCD显示器的LCD驱动;

  5. UART等接口,可以支持红外通信;

  6.具有可编程增益放大器(PGA)的高分辨率ADC,用于电压和电流测量;

  7. 用于驱动继电器的I/O端口;

  8. 用于计时的实时计数器。

  微控制器通过信号调节电路和ADC、PGA感应电压和电流,计算一段时间内(可以是一个月或更长)的RMS(均方根)电压和电流值、瞬时电量消耗和总耗电量。然后,它通过RF或电线通信PHY将该数据发送至电表,并将其显示在LCD中。当收到命令关闭设备时,它将在其I/O端口上驱动相应的逻辑以运行继电器。微控制器通过230V-3.3V转换器由电源线供电。该转换器可以根据微控制器的工作电压进行适当配置。片上闪存固件可以通过电表的RF或PLC接口更新。协议和固件更新的准确细节将取决于具体的实施。

  信号调节

  信号调节单元有一个模拟前端用于电压和电流测量。线路电压首先通过梯形电阻器下调,然后进行测量,其后的DC过滤和DC偏置也采用相同方式。与电压测量相比,电流测量所涉比较少。首先,线路电流使用电流转换器调低,然后通过低阻值的高精度分流电阻传输。整个分流电阻的电压降可测量出线路电流。因为该电压降非常小,所以必须进行适当地放大才能馈送至ADC。该放大器包括可设置的增益层级,可仅放大AC组件;从而防止放大器输出饱和。

  红外线接口

  红外线接口可以根据范围和功耗进行适当配置。该接口为HAN设备提供了远程配置支持。 它使用户可以远程打开/关闭与HAN设备连接的家电。协议和运行的具体细节可以针对特定实施灵活选择。

  LCD面板

  LCD面板显示以下参数:瞬时能耗;上月/当月的总能耗;当日的日期和时间;RMS电压;RMS电流。

  LCD面板提供了一些电表显示内容;因此可以作为低精确度智能AC电表使用。

  小结

  总之,以上架构概念化了经济高效且用途极为广泛的HAN设备,它包含所有关键的HAN设备特性,并支持多种高级特性,例如固件升级和通过RF/PLC接口全面地控制家电;另外还可以作为低成本智能AC电表使用,提供24小时家电能耗详细信息。尽管本文将其描述为独立的智能电源插座,它也可以在家电内部实施。

  参考文献

  [1]Smart grid [R/OL].http://en.wikipedia.org/wiki/Smart_grid

  [2] Smart Energy Initiative[R/OL].http://www.homeplug.org/tech/smart_energy

  [3]Fermoso J.Smart plug could save you $150 in Electricity[R/OL].(2008-12-23).http://www.wired.com/gadgetlab/2008/12/smart-plug-powe/

  [4]AVR465: 具有篡改检测功能的单相功率/电表(应用说明)[R/OL].http://www.atmel.com/dyn/resources/prod_documents/doc2566.pdf



关键词: HAN 微控制器 201203

评论


相关推荐

技术专区

关闭