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可預警的智慧安全計量芯片HLW8112
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發(fā)布時間：2020-06-24 09:19
安全知識
行業(yè)規(guī)定:安全電壓為不高于36V，持續(xù)接觸安全電壓為24V，安全電流為10mA。 電擊對人體的危害程度，主要取決于通過人體電流的大小和通電時間長短。電流強度越大，致命危險越大；持續(xù)時間越長，死亡的可能性越大。
能引起人感覺到的最小電流值稱為感知電流，交流為1mA，直流為5mA；人觸電后能自己擺脫的最大電流稱為擺脫電流，交流為10mA，直流為50mA；在較短的時間內(nèi)危及生命的電流稱為致命電流，致命電流為50mA。在有防止觸電保護裝置的情況下，人體允許通過的電流一般為30mA。
人體對電流的反映:
8~10mA 手擺脫電極已感到困難,有劇痛感(手指關(guān)節(jié))
20~25mA 手迅速麻痹,不能自動擺脫電極,呼吸困難
50~80mA 呼吸困難,心房開始震顫
90~100mA 呼吸麻痹,三秒鐘后心臟開始麻痹,停止跳動
現(xiàn)有產(chǎn)品
現(xiàn)有漏電保護器漏電動作電流為30ma，漏電動作時間小于等于0.1S，所以漏電器是完全可以起到保護作用的。這個參數(shù)是確保人發(fā)生觸電事故后，身體不會產(chǎn)生病理和生理反應。
漏電保護器按不同方式分類來滿足使用的選型。如按動作方式可分為電壓動作型和電流動作型；按動作機構(gòu)分，有開關(guān)式和繼電器式；按極數(shù)和線數(shù)分，有單極二線、二極、二極三線等等。
下面按動作靈敏度和按動作時間分類：
按動作靈敏度可分為：
1、高靈敏度：漏電動作電流在30mA以下；
2、中靈敏度：30~1000mA；
3、低靈敏度：1000mA以上。
按動作時間可分為：
1、快速型：漏電動作時間小于0.1s；
2、延時型：動作時間大于0.1s，在0.1-2s之間；
3、反時限型：隨漏電電流的增加，漏電動作時間減小。當額定漏電動作電流時，動作時間為0.2s~1s；1.4倍動作電流時為0.1s-0.5s；4.4倍動作電流時為小于0.05s。
所以為了達到安全用電的標準，實際產(chǎn)品應該優(yōu)于上述條件，漏電電流的檢測反應時間應小于50mS，甚至可以達到30mS以內(nèi)，
從以上的條件可以看出，漏電保護器至少需要能夠分辨出30mA的電流，反應時間需要達到50mS，在設計時，一般需要留有溢值，則產(chǎn)品的內(nèi)部分辨率至少可以分辨出10-15mA電流，反應時間需要提高到10-30mS。
升級產(chǎn)品
現(xiàn)有漏電保護器，都在升級成具有無線通訊功能的漏電保護器，內(nèi)部會增加WIFI模組、LCD顯示模組和計量模組,可以遠程實時控制開啟和關(guān)斷功能，能夠?qū)崟r查詢用電數(shù)據(jù)。
WIFI模組：將電能數(shù)據(jù)傳回服務器，和服務器進行雙向通訊
LCD顯示模組：顯示電能參數(shù)數(shù)據(jù)、如電壓、電流、功率和用電量
計量模組:測量電能參數(shù)的核心模塊，可以測量實時電壓、電流和功率等參數(shù)
下圖是HLW8112的計量和漏電測量的解決方案：
HLW8112的漏電保護方案
A通道用于檢測負載設備的功率、電壓、電流和用電量，通過UART或SPI接口傳輸數(shù)據(jù)至MCU，通過INT1引腳對過載和過壓等異常狀態(tài)進行指示。B通道通過電流互感器對負載設備進行漏電檢測，當負載設備發(fā)生漏電時，會及時判斷出危險狀態(tài)，通過INT2快速切斷設備電源。
HLW8112可以記錄實時的用電參數(shù)、比如電壓、電流和用電負載功率的實時數(shù)據(jù)，同時也可以測量漏電電流。HLW8112還可以提供電壓、電流、功率等的過載報警。
如果對檢測電流的精度要求比較高，對檢測速度要求不太高的條件下，可以使用B通道的電流檢測功能用于漏電檢測，因為B通道的最小可檢測4mA(30A量 程)，輸出速度最慢3.4Hz,最快27.2Hz;
如果對檢測電流的精度要求不太高，但對速度有要求，可以使用B通道的過流檢測功能，在2個周期內(nèi)(50HZ,一個周期約20ms)的時間內(nèi)檢測出過流信號。
可否完全替代傳統(tǒng)方式
漏電保護器的主要功能，就是具有漏電保護功能，能夠在安全時間內(nèi)，迅速關(guān)斷電源。
傳統(tǒng)的漏電保護的結(jié)構(gòu)單一，反應時間迅速。
新型的電子升級方案，需要考慮到以下三個方面的響應時間，計量芯片的漏電檢測時間和MCU檢測到漏電信息之后給繼電器發(fā)送斷開指令，繼電器的響應時間，不同類型繼電器的響應時間是不同的，同樣需要考慮到。從現(xiàn)在產(chǎn)品看，新型的純電子方案反應時間是不如傳統(tǒng)漏電保護器方案迅速的，所以需要根據(jù)產(chǎn)品使用環(huán)境和條件，進行選擇。
漏電保護器同時還具有過流跳閘功能，新型的電子案建議需要保留這個功能，因為電子方案的檢測條件，前提是要保證電子模塊的功能是完好的，不被損壞，一旦損壞，所有的檢測功能都會失效，新型的電子升級方案和傳統(tǒng)方案配合使用，才是最安全的。
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