【应用】基于低功耗32位MCU EFM32G2X的智能温控器节能解决方案

2019-07-30 电子系统设计(世强编辑整理)

建筑能耗即建筑的运行能耗,就是人们日常用能,如采暖、空调、照明、炊事、洗衣等的能耗,是建筑能耗中的主导部分。随着城市化进程的加快和人民生活质量的改善,我国建筑能耗的总量逐年上升,建筑节能状况落后,浪费及其严重。因此建筑智能化刻不容缓,Silicon Labs公司采用ARM Cortex-M3内核设计而来的EFM32是全球最低功耗的32位微控制器,对于用电池供电的温控器来说,大大延长电池的使用寿命,实现了节能环保。


下面就是基于EFM32G2X MCU的智能温控器的原理框图,其利用各种传感器、无线WIFI模块接收网络上的天气信息,以及通过网络传送的控制命令来达到控制功能。


图1:智能温控器框图


EFM32G系列MCU内核采用运算性能突出的Cortex-M3设计,极大地缩短了温控器应用中的算法处理时间,提高了系统的性能。它具有5大超低功耗模式,其中,停止模式能耗低至0.6µA/MHz,关闭模式仅为20nA/MHz。如此低功耗的MCU对于用电池供电的温控器来说,既实现了节能环保,又将大大延长电池的使用寿命


另外,EFM32G系列MCU还具有低功耗性能优异的外设
片上12bit的ADC在1Msps的速率下,功耗电流仅需350μA

模拟比较器工作仅需100nA

LCD驱动 8×36段LCD显示,仅需0.55μA

全功能的LEUART,在9600bps的速率下,功耗电流仅需150nA

AES执行128/256bit AES加/解密仅需54/75个时钟周期


综上可以看出, EFM32G系列MCU既可以缩短运算处理时间,又能在超低能耗模式下实现自主运行,还具有丰富的外围设备,非常适合低功耗要求的智能温控器


电容触摸按键

EFM32G系列MCU特有的LESENSE模块,使得用户在外围硬件上仅用几个PCB上的铜箔即可实现触摸电容的功能,免除了机械按键长时间开关老化等问题。

LCD显示
EFM32G系列MCU内部自带了TFT的驱动,可以直接驱动TFT LCD,使智能温度控制器能更清晰地显示更多的客户定制化信息。

红外及温湿度传感器
温湿度传感器用来感知室内的温度和湿度,将测得的温度和湿度,发给MCU进行相应的处理,然后由MCU控制相应的设备对室内的温度和湿度进行相应的调节。


Si7020是Silicon labs公司推出的一款数字式温湿度一体传感器芯片。该芯片采用低K电介质聚合物检测温湿度的专利设计,具有低漂移和迟滞及卓越的长期稳定性。标准I2C数字输出,宽的工作电压范围,同时具有很高的温度精度(+/-0.3℃)和湿度精度(+/-2%RH),且体积仅为3*3*1mm,专为极低功耗、小体积应用设计。此外,还具有良好的品质、快的响应速度、抗干扰能力强、性价比高等优点。


红外传感器在智能温控器中的作用是用来感应是否有人在家。如传感器感测到长时间无人在家,然后将信息发给主控MCU,再由MCU控制实现自动关闭空调,从而实现降低能耗的问题。

WIFI模块
无线WIFI模块可以用来接收网络上的天气预报信息以及用户通过网络传送的控制命令来达到智能控制的目的。WGM110是Silicon labs公司推出的一种功能全面的 Wi-Fi模块,具有卓越的射频性能,并可提供远程范围的稳定无线连接和安全性。

总结:
在智能化建筑市场的迅速崛起中,采用节能型的技术技术、工艺、设备及材料来改善建筑物用能系统的运行管理越来越普遍。EFM32微控制器完美助力智能温控器,以其低功耗高性能的产品特性真正将建筑节能落实到了实处,同时还能使人们享受舒适的生活环境。


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