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可预警的智慧安全计量芯片HLW8112
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- 发布时间：2020-06-24 09:19
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【概要描述】
安全知识
行业规定:安全电压为不高于36V，持续接触安全电压为24V，安全电流为10mA。 电击对人体的危害程度 ，主要取决于通过人体电流的大小和通电时间长短 。电流强度越大 ，致命危险越大 ；持续时间越长 ，死亡的可能性越大 。
能引起人感觉到的最小电流值称为感知电流，交流为1mA ，直流为5mA ；人触电后能自己摆脱的最大电流称为摆脱电流，交流为10mA ，直流为50mA ；在较短的时间内危及生命的电流称为致命电流 ，致命电流为50mA。在有防止触电保护装置的情况下，人体允许通过的电流一般为30mA。
人体对电流的反映:
8~10mA 手摆脱电极已感到困难,有剧痛感(手指关节)
20~25mA 手迅速麻痹,不能自动摆脱电极,呼吸困难
50~80mA 呼吸困难,心房开始震颤
90~100mA 呼吸麻痹,三秒钟后心脏开始麻痹,停止跳动
现有产品
现有漏电保护器漏电动作电流为30ma，漏电动作时间小于等于0.1S ，所以漏电器是完全可以起到保护作用的 。这个参数是确保人发生触电事故后，身体不会产生病理和生理反应。
漏电保护器按不同方式分类来满足使用的选型。如按动作方式可分为电压动作型和电流动作型 ；按动作机构分 ，有开关式和继电器式；按极数和线数分，有单极二线、二极 、二极三线等等。
下面按动作灵敏度和按动作时间分类 ：
按动作灵敏度可分为：
1 、高灵敏度：漏电动作电流在30mA以下；
2、中灵敏度 ：30~1000mA ；
3、低灵敏度：1000mA以上。
按动作时间可分为：
1、快速型：漏电动作时间小于0.1s；
2 、延时型 ：动作时间大于0.1s，在0.1-2s之间；
3、反时限型：随漏电电流的增加，漏电动作时间减小。当额定漏电动作电流时，动作时间为0.2s~1s；1.4倍动作电流时为0.1s-0.5s；4.4倍动作电流时为小于0.05s。
所以为了达到安全用电的标准 ，实际产品应该优于上述条件，漏电电流的检测反应时间应小于50mS，甚至可以达到30mS以内，
从以上的条件可以看出，漏电保护器至少需要能够分辨出30mA的电流，反应时间需要达到50mS，在设计时，一般需要留有溢值 ，则产品的内部分辨率至少可以分辨出10-15mA电流 ，反应时间需要提高到10-30mS。
升级产品
现有漏电保护器 ，都在升级成具有无线通讯功能的漏电保护器 ，内部会增加WIFI模组、LCD显示模组和计量模组,可以远程实时控制开启和关断功能，能够实时查询用电数据。
WIFI模组 ：将电能数据传回服务器，和服务器进行双向通讯
LCD显示模组 ：显示电能参数数据、如电压 、电流、功率和用电量
计量模组:测量电能参数的核心模块 ，可以测量实时电压、电流和功率等参数
下图是HLW8112的计量和漏电测量的解决方案：
HLW8112的漏电保护方案
A通道用于检测负载设备的功率、电压 、电流和用电量，通过UART或SPI接口传输数据至MCU，通过INT1引脚对过载和过压等异常状态进行指示。B通道通过电流互感器对负载设备进行漏电检测 ，当负载设备发生漏电时，会及时判断出危险状态 ，通过INT2快速切断设备电源 。
HLW8112可以记录实时的用电参数、比如电压 、电流和用电负载功率的实时数据 ，同时也可以测量漏电电流。HLW8112还可以提供电压、电流、功率等的过载报警。
如果对检测电流的精度要求比较高，对检测速度要求不太高的条件下，可以使用B通道的电流检测功能用于漏电检测，因为B通道的最小可检测4mA(30A量 程) ，输出速度最慢3.4Hz,最快27.2Hz;
如果对检测电流的精度要求不太高，但对速度有要求，可以使用B通道的过流检测功能 ，在2个周期内(50HZ,一个周期约20ms)的时间内检测出过流信号 。
可否完全替代传统方式
漏电保护器的主要功能，就是具有漏电保护功能 ，能够在安全时间内，迅速关断电源。
传统的漏电保护的结构单一，反应时间迅速。
新型的电子升级方案 ，需要考虑到以下三个方面的响应时间 ，计量芯片的漏电检测时间和MCU检测到漏电信息之后给继电器发送断开指令 ，继电器的响应时间，不同类型继电器的响应时间是不同的，同样需要考虑到。从现在产品看，新型的纯电子方案反应时间是不如传统漏电保护器方案迅速的，所以需要根据产品使用环境和条件，进行选择。
漏电保护器同时还具有过流跳闸功能，新型的电子案建议需要保留这个功能，因为电子方案的检测条件，前提是要保证电子模块的功能是完好的，不被损坏，一旦损坏，所有的检测功能都会失效，新型的电子升级方案和传统方案配合使用，才是最安全的。
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