hlw8012电能测量芯片(多组功率电流测量)

简介
- 硬件设计
- - 厂家推荐电路
  - 互感器采样方案
- 软件设计
- - 代码讲解
- 计算部分

软件设计、硬件设计

简介

合力为官网，hlw8012规格书中资料：

HLW8012 为单相多功能计量芯片，其提供高频脉冲 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。
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。
[说明]在满幅输入是 1000W 的条件，在 1W 到 1000W 的量程范围内，有功功率的测量精度(线性度)是 0.2%。  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。

硬件设计

厂家推荐电路

参考合力为推荐的方案

互感器采样方案

220v情况下，将采样电阻换成1Ω，并且与电流互感器相连
关注获取方案

软件设计

使用GPIO中断测量的方案网上有很多，所以不做介绍
此处介绍的是需要测量很多组电能时，需要使用mcu上20，30甚至更多gpio的情况，每个hlw8012芯片测量时需要至少2个gpio，所以其他带uart、spi的芯片也不适合使用。

使用单片机测量频率或周期，通常是利用单片机的定时计数器来完成的，测量的基本方法和原理有两种：
测频法：在限定的时间内（如1秒钟）检测脉冲的个数。（采用此法）
测周法：测试限定的脉冲个数之间的时间。

采样频率根据实际测量频率决定，设置为100us测量一次引脚电平状态-----采样函数在100us的定时器中断函数中。
假设总共测量时间为200ms，启动测量时，先记录一次电平状态begin，之后每100us判断一次，当两次电平状态不一致时，count++，到200ms后停止测量。
此时 count/2 = 脉冲个数，脉冲个数/200ms = 频率。

代码讲解

第一部分限定时间控制与逻辑控制，在1ms软件定时器中执行（可先看第二部分），可参考我的其他文章参考单片机框架。

static float PulseTemp = 0;     //脉冲个数
static float TimeTemp = 0;         //总时间if(GbHlw200MsTimerEnable)     //需要启动测量时，此标志位置1
{GbHlw100UsScanEnable = 1; //启动采样if(Gu16HlwTimeCnt++ == 200)    //200ms的总时间{GbHlw100UsScanEnable = 0;     //到时间先关Gu16HlwTimeCnt = 0;GbHlw200MsTimerEnable     = 0;PulseTemp = 0;TimeTemp = 0;PulseTemp = ((Gu16PulseJumpCount*1.0 + 1.0) / 2.0);    //脉冲个数 +1为补偿TimeTemp = 200 * 0.001;   //总时间   //换算成 SGu16HlwTempFrequency = PulseTemp / TimeTemp;  //最终的频率Gu16PulseJumpCount = 0;                    //翻转次数清零}
}

第二部分为采样函数，每100us访问一次

void  HlwPinScan(void)       //在100us定时器中扫描
{static bit SbTempPin;   //临时static bit SbBeginFlag;  //记录刚进来时电平状态bit TempStatus;if(GbHlw100UsScanEnable)           //在1ms定时器中开启扫描后{if(SbBeginFlag == 0)      //记录第一次判断时的电平状态{SbBeginFlag = 1;       //开始采样Gu16PulseJumpCount = 0; SbTempPin = Pin5;      //读取电平状态 }else{if(Pin5 != SbTempPin){SbTempPin = Pin5;             //记录当前状态Gu16PulseJumpCount++; //记录翻转次数，全局变量，配合使用}}}elseSbBeginFlag = 0;
}

计算部分

高精度：
最好分段校正，分段计算斜率
用固定交流负载，例如100w，频率实际测得f1，110w时，频率测得f2，计算小区段的斜率，通过多次测量校正，最后得到的结果会很准确。

低精度：
按照计算格式来即可：

使用8012测量10组以上的功率、电流，可评论获取代码