關鍵詞： 電子開關 ， 家居電能監(jiān)測

　　您愿意額外支付10美元獲得改善家庭供電質(zhì)量的一些寶貴信息嗎？例如冰箱、除濕器和空調(diào)的實際功耗信息？我的答案是“也許”。

　　是否投資電能檢測技術，確實取決于很多因素。我馬上想到的是：安裝是否簡單？什么時候能訪問這些信息？是否可靠？數(shù)據(jù)是否精確？數(shù)據(jù)測量信息是否足以使我做出正確的結論？是否能夠拿來就用呢？

　　接下來，我們花費幾分鐘的時間來了解一些背景知識。

　　家居監(jiān)控確保安全和安心

　　當我不住在湖邊別墅時，我制作了一個技術含量不高的部件，作為防盜措施，晚上在不同的時間將電視和照明燈打開或關閉。我使用的是圖1所示12美元一個的機械定時器。這種基礎架構具有顯而易見的局限性。我得不到關于工作是否正常的任何反饋，也得不到關于開關信號的任何信息。小偷費不了多長時間就會知道房間內(nèi)實際沒有任何人，尤其是當某個燈泡壞掉時。我在下文將解釋我為什么希望了解關于電信號的信息。幸運的是，現(xiàn)在有一套很棒的方案可解決機械式定時器的部分缺陷。

　　圖1.典型的機械式定時器。

　　Belkin公司的WeMo Switch墻壁開關（圖2）作為現(xiàn)代化方式，提供變化的打開/關斷時間，尤其是與其運動傳感器組合使用時。Belkin的WeMo Switch及其配套的app利用家里的Wi-Fi網(wǎng)絡，使我能夠通過智能手機、平板電腦或計算機進行控制。最初，49.99美元的價格使我覺得有些貴，但我們接下來可稍微做一下分析。

　　圖2.Belkin WeMo Switch墻壁插座。以無線方式控制電視、照明燈、立體聲音響、加熱器、風扇等。

　　作為構建家域網(wǎng)的平臺，我不需要支付任何安裝費用，并且完全是模塊化。直觀、設置簡單，費用允許時，只要連接至現(xiàn)有Wi-Fi路由器，即可每次添加一個WeMo開關。我可以將任何設備插入插座，只要愿意，隨時可以更改。我通過移動設備定制通知規(guī)則，以及定時器打開/關閉周期。當沒有互聯(lián)網(wǎng)可用時，WeMo Switch就像一個機械定時器。

　　現(xiàn)在，我能夠?qū)崿F(xiàn)機械開關無法辦到的事情；但是，慢著。..實際上我還沒有買呢。為什么？因為Belkin有另一套我更喜歡的方案。

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　　第1頁：家居監(jiān)控確保安全和安心

　　第2頁：為家居電能監(jiān)控增加智能化

　　第3頁：整合就是協(xié)作

　　為家居電能監(jiān)控增加智能化

　　我需要的不僅僅是防止小偷進入房間。畢竟，有了正確的“智能”開關，可通過互聯(lián)網(wǎng)完全訪問我家里的每個電氣設備。例如，我希望遙控了解潛水泵、除濕器、冷凍柜或冰箱是否存在故障。如果地下室被淹、設施損壞或一批食物霉爛變質(zhì)，所造成的損失很容易超過200美元。什么投資能夠幫助我減少損失，避免電器故障帶來的不便？

　　我需要豐富、有用的信息來幫助我更多地了解電器及其電源的狀況。設備損壞的原因是因為電器質(zhì)量不好還是因為電源異常？常住房內(nèi)的電源控制是否比湖邊別墅的另外一家電力公司更好？在我居住的美國新罕布什爾州，每年要發(fā)生大約3次超過8小時的斷電。斷電期間，當切換到備用電源時，電氣設備是否壓力過大？某些關鍵電氣設備的電氣特性，例如水泵、除濕器、冰箱或冷凍柜，是否隨老化而發(fā)生變化？

　　如果要獲得更多數(shù)據(jù)，以及讓我能夠做出關于電氣連接、家用電器和使用模式的明智決定，需要多花費多少錢？甚至我能夠預測可能發(fā)生的故障嗎？

　　Belkin有一套簡單、實用的解決方案，可照顧到我大多數(shù)的想法。只需要多支付10美元，Belkin就能夠在其基本型WeMo Switch開關上增加“洞察”能力。其WeMo Insight Switch（圖3）內(nèi)部有一個微型電表，體積甚至比上一代還小。太棒了！對于這種撲克牌大小的開關中內(nèi)置只有10美元的電表，技術狂人們一定會欣喜若狂吧？這主意簡直棒極了。用戶界面（圖4）非常直觀，引發(fā)大量的家庭討論，因為無論是我10歲大的女兒還是年邁的老母親，都非常容易理解和控制。

　　圖3.利用Belkin WeMo Insight Switch，您可以在世界的任何地方將設備打開、關閉、定制通知以及更改設備狀態(tài)。

　　圖4.平板電腦的用戶界面截屏。

　　WeMo Insight Switch非常具有創(chuàng)新性，采用專為電表的電能測量而設計的芯片。芯片為Maxim的78M6610+LMU電能測量處理器，支持諸如電流、電壓、功率及諧波失真等測量值。另外，該芯片也特別精確。雖然不能通過WeMo app訪問全部數(shù)據(jù)，但我對功率測量很滿意。任何選擇使用78M6610+LMU設計此類設備的人，都能利用78M6610+LMU提供的信息增強設備。

　　78M6610+LMU自身具有RC振蕩器，以及兩個低波特率光耦，將其數(shù)據(jù)傳輸至Belkin的通信處理器。該應用中，低速其實是一件好事。通常情況下，設計中的波特率越高，光耦價格越高；元件數(shù)量越多，總材料清單（BOM）越高。78M6610+LMU中的電能測量技術壓縮了這些成本。78M6610的自動報告功能能夠以定期間隔發(fā)送累積數(shù)據(jù)包，降低了光耦數(shù)量及速度要求。主處理器可選擇接收每個數(shù)據(jù)包，或者僅僅是監(jiān)測感興趣的數(shù)據(jù)包。永遠不會丟失信息。

　　78M6610+LMU的電表計量技術的精度和線性度也都高于Belkin對監(jiān)測家用電器的要求，但設計者都非常清楚如何發(fā)揮優(yōu)勢。78M6610+LMU使Belkin能夠滿足其設計要求，而不產(chǎn)生任何額外的校準費用。

　　最后，此類設備的一項設計考慮是功耗和空間問題——保持低功耗及大小合適。Belkin可以使用電流變壓器將電阻損耗降至最低，但那樣將永遠無法適應開關的小巧尺寸。替代方法是選擇2mΩ旁路電阻檢測電流，不妨礙整個電流范圍內(nèi)的精度；該方法有效，但是功耗比例如200μΩ旁路電阻方案高10倍。78M6610+LMU的占位面積非常小，功耗低得令人難以置信，是解決這一困難的最佳方案。

　　78M6610+LMU方框圖（圖5）表明，芯片內(nèi)集成了模擬和數(shù)字技術。芯片以地為參考，與通信處理器共用電源。

　　圖5.78M6610+LMU方框圖標出了集成的元件：輸入復用器、22位Δ-Σ ADC、24位RISC處理器（時鐘為20MHz）、RAM和非易失存儲器，以及串行接口選項。芯片也具有前置放大器增益級、溫度補償基準、RC振蕩器、溫度傳感器，以及圖中未標出的多個電壓故障比較器。

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　　整合就是協(xié)作

　　最后，介紹一個關于Belkin和Maxim開發(fā)團隊通力協(xié)作的故事。Belkin通過與Maxim工程師一起合作，增加智能電能監(jiān)測功能，充分發(fā)揮其在包裝及通信領域的最新技術成果。Belkin的WeMo Insight Switch為消費者監(jiān)測和管理家庭用電提供了一套經(jīng)濟、適用的解決方案。Belkin實際上是將科技的力量置于我們手心中，以及電源插座上。只需59.99美元即可購得WeMo Insight Switch，現(xiàn)在就能夠開始構建您的家庭網(wǎng)絡。

　　利用諸如WeMo Insight Switch這樣的工具，您能夠預見到什么呢？您有任何關于將微型電表嵌入到產(chǎn)品內(nèi)部的想法嗎？您是否有項目可利用Maxim的電能測量技術進行增強呢？您有任何想法，均可通過Twitter和Facebook聯(lián)系我們。非常感謝。

　　WeMo是Belkin International， Inc的注冊商標。

　　Wi-Fi是Wi-Fi Alliance Corporation的注冊商標。

　　About the Author

　　Paul Michael Daigle is a technology enthusiast who is fond of using closed-loop decision processes that rely on accurate measurement. He has a Master of Science in Electrical Engineering from Syracuse University. He expands depth of B2B customer engagement at Maxim Integrated in his role as a Business Development Executive. Paul specializes in electronic components that enable OEMs to build devices such as utility meters that are so accurate and reliable that they are trusted as the means of accounting and billing for power consumption of residential， commercial， or industrial buildings.

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