基于ZigBee技术的白色家电创新解决方案

在今天的住房市场中，包括电器在内的大厨房是家庭的主要卖点。为此，传感器技术正被用于增强设备，使其变得更具创新性和能效。家用电器是主要的能源用户，传感器用于帮助降低功耗，从而减少二氧化碳排放。

从监控干燥机的湿度到保持洗衣机的最佳水位（图1），以及控制洗碗机的喷雾压力到监控为了获得更好的烘焙效果，传感器在白色家电设计中起着主导作用，提供顶级电器制造商所需的测量精度，而这些制造商反过来又在努力使客户的生活更轻松，环境更好更好。

图1：垫圈和干燥器需要大量传感器才能有效运行。 （由Epcos提供）

简单地说，传感器驱动的白色商品现在只是简单明了。不久之前，打我们厨房的最聪明的事情就是一个浓缩咖啡机 - 这是对咖啡师质量的一次小尝试 - 但需要你测量，泡沫和好的一个，自己动手做。现在，基于集成，小型化和传感器技术的进步，许多设备可以更高效，更准确地执行工作，因此，智能设备有望在2015年成为整个设备市场的主要部分。最近Navigant能源实践¹研究的智能家电报告显示，市场将从2012年的6.13亿美元增长到2020年的349亿美元。

现在让我们来看一下传感器驱动设备创新的一些具体例子。触摸

按钮和滑块正在让位于触觉反馈 - 使用用户界面中的触觉来向最终用户提供信息。它过去需要大约八个机械组件来完成单个触摸传感器现在所做的事情。此外，机械开关磨损。触摸传感器具有高灵敏度，并具有广泛的检测区域。

安森美半导体LC717A00AR（图2）是一款用于静电电容式触摸传感器的高性能，低成本电容数字转换器LSI，尤其专注于可用性。它有一个8通道电容传感器输入和一个内置逻辑电路，可检测每个输入的状态（ON/OFF）并输出结果。

图2：框图ON Semi LC717A00AR。

在电源激活期间或环境变化期间，内置逻辑电路自动执行校准功能。当应用推荐的开关模式时，LC717A00AR可以独立运行。它具有与I²C和SPI总线兼容的串行接口，可根据需要使用外部设备调整参数。 8输入电容数据的输出可以作为8位数据进行检测和测量。

安森美半导体生产的视频（“用于小型白色家电应用的触摸传感器开关解决方案”）提供了对机械开关与触摸的基本理解专门针对小型白色家电应用的开关解决方案。 ON Semi选择普通的厨房搅拌机在其演示中使用，以帮助展示设计的灵活性和在各种终端市场应用中实施类似解决方案的能力。

小型化，低功耗和更高的可用性都很重要在研究白色家电中使用的传感器技术时的要素。无论应用如何，这三者都很重要。例如，SM351LT是霍尼韦尔磁阻式纳米功率传感器IC系列（图3）的一部分，用于门和抽屉位置检测以及白色物品中的流体流动等应用。传感器IC是超灵敏设备，具有大气隙，小磁场和低功耗要求。这些传感器IC使用极低的平均电流消耗和推挽输出，不需要上拉电阻。传感器IC采用低至1.65 V的电源供电，确保能效。

图3：霍尼韦尔磁阻传感器IC模块/电气图。

Nanopower系列有两种磁敏感性，适用于各种应用。 SM351LT用于需要超高磁灵敏度（7 G典型操作，最大11 G操作）和极低电流消耗（典型值360 nA）的应用中。相比之下，SM353LT具有极高的磁灵敏度（14 G典型工作，20 G最大工作）和极低电流消耗（典型值310 nA）。

压力传感器可用于测量电平在洗衣机的滚筒中的水。 Amphenol的NPA系列压力传感器（例如NPA-100B-10WD）是Amphenol的先进传感器的SenStable硅熔接压力模具技术和封装电子产品的组合（图4）。 NPA产品系列具有微型尺寸，是一种经济高效的解决方案，适用于需要校准性能的应用。它有压力表，绝对压力或差压范围，有mV，放大模拟或数字输出。

图4：Amphenol NPA系列压力传感器有压力表，绝压表或差压表压力范围。

该系列可在经济高效的表面贴装封装中提供高度稳定，放大和校准的压力测量。这些传感器用于印刷电路板安装，并以卷带形式交付，以简化制造处理。

电机控制

根据德州仪器（TI）出版的白色家电解决方案指南²，白色电机是通常超大以考虑负载转矩变化和瞬变，导致低效率和噪声条件。结果，能源效率受到影响。相比之下，该指南报告说，通过使用数字信号控制器，设计人员可以实现更小，更安静的电机，能效高达85％至90％，而在前一种情况下高达50％。

通过使用这种技术作为电源因子校正（PFC）用于抵消电动机中固有的连续瞬态和浪涌电流，例如，在器具清洗循环期间，PFC现在由专用IC或MCU上的软件在外部执行。

符合IEC 60730管理微控制器等元素的规范，详细介绍了实时嵌入式软件的新测试和诊断方法，确保了嵌入式控制硬件和软件的安全运行。

仅仅五年前，IEC改变了低功耗电路的定义从100 W到15 W.所有用户可访问的控件必须是低功耗电路。大多数家庭通常都提供离线12 V至24 V电源线。降压控制器和线性稳压器将此离线电压转换为恒温器或室内控制器单元上的MCU可以使用的电压 - 即5 V，3.3 V或1.8 V.当可靠性和电机控制精度是关键时，隔离产品阻断高电压，隔离使用接地和防止噪声电流进入本地接地。

连接

对白色家电，特别是大型家电的最大影响将是云计算和智能家居的扩展。家庭网状网络由远程控制的无线连接设备组成。基于ZigBee的解决方案，射频（RF）IC，Wi-Fi，近场通信（NFC）和支持每个接口的软件的组合正在迅速将更多的设备迁移到云上。