MCU、计量等创新硬件技术助力家电智能化转型

在大比特举办的“第八届家电智能化技术与节能管理研讨会”上,芯海科技、君耀电子以及芯旺微等企业带来了家电智能化所需的硬件技术。

智能计量方案

芯海科技的总工程师陆让天首先介绍了智能硬件行业情况。据统计,部分家电市场规模为:洗衣机市场7202万台/年、彩电市场

12776万台/年、空调市场11133万台/年、冰箱市场8900万台/年、热水器市场3369万台/年,合计为4.338亿台/年。

以上述数据为基础,对家电行业智能化升级过程带来的新增市场空间进行测算,智能家电升级存在1890亿元市场空间。

接下来,陆总对未来智能硬件产业格局进行了分析。(如图)

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陆总介绍道,所有的智能互联产品都具备三个共通的核心元素:物理部件(例如机械和电子零件)、智能部件(传感器、微处理器、数据存储装置、控制器、软件、内置操作系统和数字用户界面)、互联部件(互联网接口、天线、连接协议、联通产品的网络以及在远程服务器运行并含外部操作系统的产品云)。

传统家电在智能家电升级的路上,需要增加的不仅仅是无线互联技术,同时需要增添更加人性化的功能。陆总此次关注的是小家电与大家电如何快速实现计量功能(重量信号、电能信号)的新增,并保证信号的准确性和可靠性以及测试方法。其中重量信号的处理技巧主要适用于如电饭煲、咖啡机、洗衣机、果汁机等配方类家电;电能信号的处理技巧主要适用于空调、洗衣机、冰箱、电饭煲等需要增加保护控制与诊断的家电。

陆总重点介绍了智能称重、压力触控和智慧计量等智能化方案。

智能称重模组。使用了该模块的电饭煲可以自动称重计算煮饭所需时间,让米饭达到最佳口感。市场上已经有带有称重功能的面包机,咖啡机、果汁机等厨电也会相继增加称重功能。

智能称重模块方案的特点包括:供电电压为3V ~

5V;模块的规格暂定为3000g/1g,可根据需求进行修改;模块有4个全桥传感器的接口,可以根据实际需求选择合适规格(量程、灵敏度等参数)的称重传感器、模块可以使用SPI或UART接口进行通信(主机目前只需3条命令)、提供定制服务(可以根据实际需求修改通信协议、命令、通信接口等)。

智能电能计量模组的特点包括业内领先的分时计量算法;具有智能断电功能;防触电、过载保护,支持新国标要求的防触电保护机制。

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压力触控可应用于油烟机、电磁炉、饭煲、冰箱、洗衣机、电脑、打印机、门铃以及灯控、电源开关等场景。虽然目前白色家电市场主流仍是机械按键,但正在向触摸按键转变。

MCU方案

芯旺微的技术销售经理卢恒洋首先介绍了适用于家电的KungFu8V高性价比单片机,随后重点介绍了KF8S/TS电容触摸型MCU以及ChipON

加湿器方案。

关于KF8S/TS电容触摸型MCU的应用,卢经理分享了一些案例,例如KF8TS触摸按键应用于滑轮滑条方案和KF8TS触摸墙壁开关解决方案。(如图)

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基于ChipON

KF8V211单片机开发的数字式加湿器,可以自动追频到谐振点。振荡片两端的电压和它的振荡频率的关系呈正太分布的关系,如下图所示:

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通过电压与频率的变化关系,利用软件算法可实现最佳频率点的追踪,让雾化片始终工作在最佳频率点。

衡量数字式加湿器最重要的指标就是工作频率与振荡片谐振频率相差不能太大。传统的MCU PWM的计算方式是F=Fosc/(PPx+1),如图所示:

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传统PWM频率调节分辨率太低,无法满足精细化追频振荡片谐振频率。而ChipON MCU可在高频PWM输出情况下,将分辨度到提高到6.7KHz。

浪涌保护

据研究,电子产品超过百分之七十的故障是由各种各样的浪涌造成的,如何有效的进行浪涌抑制、延长家电产品寿命,是智能家电行业亟待解决的重要课题。对此,君耀电子的FAE工程师钟茂锋带来了智能家电的浪涌防护方案。

钟工介绍了一系列智能家电浪涌防护的相关产品,包括氧化锌压敏电阻MOV、瞬态电压抑制二极管TVS、陶瓷气体放电管GDT、正温度系数热敏电阻PPTC等。同时,钟工还展示了一些保护方案。

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