找方案 | 基于ST 意法半导体BLUENRG-M2SP的智能插头解决方案

STDES-BLUEPLUG2 是用于家庭自动化和物联网 (IoT) 应用的智能插头解决方案。

BLUENRG-M2SP 超低功耗蓝牙应用处理器模组符合蓝牙低功耗 (BLE) 规范 5.2，可以将计量数据从特定电气负载安全地传输到支持 BLE 的智能手机。同时支持多种角色，可同时作为蓝牙智能主或从设备。

交流电源上的设备电流消耗为 3 至 7 mA。该设备充当 BLE 周边设备，可以使用 Android ST BLE PLUG 应用程序（可在智慧手机APP免费下载）连接到任何智能设备，以控制和监控负载及其能量参数。该应用程序具有负载开/关、调度(scheduling) 、调光和计量参数。

STDES-BLUEPLUG2 嵌入了一个 STPM32 计量芯片，用于使用分流电流传感器、一个三端 TRIAC（用于控制通过各种电气系统应用的交流开关的电流）对电力线系统中的功率和能量进行高精度测量及基于VIPER06XS的一个非隔离式降压转换器电源。这种类型的电源非常适合不需要大量电流且需要小尺寸的应用。

主电源和负载由 STPM32TR 标准计量 IC 监控，而 BLUENRG-M2SP低功耗蓝牙模块处理 ST BLE PLUG Android 应用程序的数据和命令接口开发板，可通过 EEPROM 连接器存储数据。12 A 的TRIAC 用作负载开关和调光相位控制器。IC 的电源由 VIPER06XS 降压转换器输出调节。过零电路是一种在交流循环中以接近 0 V 的交流负载电压开始工作的电路。过零检测用于调光参考点以相应地触发 TRIAC。该电路有三个电阻连接到交流线路的相位以降低合成电压，以及一个 PNP 晶体管基极上的电阻，用作上拉电阻：当基极的电压低于基极工作电压时，晶体管切换到低输出。电路设计的目的是在负载电压过零伏的瞬间启动 TRIAC（在每个交流周期的开始或中间，由正弦波表示），因此，可以通过改变 TRIAC 的触发角来修改输出电压，从而改变所需的输出波形。

手机APP控制画面如下：

运行状态流程图如下：

在上图中的状态中会进行以下动作：

1、外设初始化，包括：

– STPM 的 USART

– 触发 TRIAC 的定时器

– 用于 NFC/RFID EEPROM 的 I2C

– GPIO 和系统时钟。

2、在 RUN 状态下，API 不断检查来自 BLE 设备的数据包。

3、计量中断以1Hz执行，数据发送到BLE设备，根据用户设置。

4、中断更新数据包。

5、TRIAC 根据数据包触发。

ST 意法半导体VIPER06系列 是一款用于直接反馈的节能高压离线转换器，具有 800 V突崩坚固型(avalanche rugged)功率部分、PWM 控制器、用户可设定的过流限制、开环故障保护、迟滞(hysteretic)热保护、软启动和任何故障后的安全自动重启。该器件能够直接从整流电源自行供电，无需辅助偏置绕组(auxiliary bias winding)。先进的频率抖动(jittering)降低了 EMI 滤波器成本。突发(burst)模式操作和设备的极低功耗都有助于满足节能法规设定的标准。

STPM3x 是一个特定应用标准产品IC(ASSP)，设计用于对使用 Rogowski 线圈、电流互感器或分流电流传感器的电力线系统中的功率和能量进行高精度测量。STPM3x 提供瞬时电压和电流波形，并计算电压和电流、有功(active)、无功(reactive)和视在(apparent)功率和能量的均方根( RMS)值。STPM3x 是一个混合信号 IC 系列，由类比和数位部分组成。类比部分由最多两个可编程增益低杂讯低失调(offset)放大器和最多四个二阶 24 位 Σ-Δ类比数位转换器( ADC)、两个带独立温度补偿的带隙(bandgap)参考电压、一个低压降稳压器和直流缓冲器组成。数位部分由数字滤波级、硬接线 DSP、输入的 DFE 和串行通信接口（UART 或 SPI）组成。STPM3x 是完全可配置的，并允许在整个电流动态范围内的单点进行快速数位系统校准。

►展示板照片

►方案方块图

►核心技术优势

设计及元件用料精简

设计搭配APP容易客制化

可延伸于智慧电表跟智慧照明的应用

►方案规格

具有无线连接的智能电表设计

BLE（低功耗蓝牙）v5.2 连接到：

控制（打开/关闭）

显示计量参数

NFC 接口：用于配置设计和存储日志

额定低于 12 A 的 TRIAC 可调光负载的调光

额定电压：240/120 VAC（典型值）

额定电流：12 A（典型值）

插头功耗：0.7 W（最大）

瞬时功率和平均功率

有效值和瞬时电压和电流

BLUENRG-M2SP 模块无线电认证：

FCC认证：S9NBNRGM2SP

IC认证：8976C-BNRGM2SP