振南技术干货集：制冷设备大型IoT监测项目研发纪实（2）

注解目录

1.制冷设备的监测迫在眉睫

1.1 冷食的利润贡献

1.2 冷设监测系统的困难

（制冷设备对于便利店为何如何重要？了解一下你所不知道的便利店和新零售行业。关于电力线载波通信的论战。）

2、电路设计

2.1 防护电路

2.1.1 强电防护

2.1.2 弱电防护

（浪涌、脉冲群、静电、过压、雷击，你的电路扛得住吗？加些防护吧。）

2.2 电路复用（电路设计，仔细思考一下，不要作重复劳动。）

3、协议设计

3.1 内外机通信协议

（电力线通信环境是复杂而恶劣的。振南设计的时分复用与冗余编码协议，了解一下。）

3.2 主机与 WIFI Agent 通信协议

（乐鑫 ESP8266 连接 WIFI，数据上私有云。Json 了解一下。）

4、自动化生产与测试

4.1 自动化烧录

4.2 自动化测试

（芯片预处理、自动化烧录和测试，半个月生产 9000 套硬件，看看我是如何作到的。）

5、工程测试与安装

5.1 工程测试（手机蓝牙远程调试）

5.2 工程安装

（看我们上天入地安装设备。蓝牙调试，几十米外无线烧录，一部手机全搞定。）

6、冷设监测数据分析

（开放一些内部数据，看看实际效果。）

7、冷设监测故障预判作用评估

6.1 故障预判时效

6.2 对维修保养的验收指导作用

6.3 故障报警受气温的影响

（努力没有白费，省下的是实实在在的真金白银。）

8、冷设预警的典型案例

1）申虹路某店

2）恒通商务园某店

（这里有 ABC IOT 系统的内部监测数据，一切的努力都归结于这些曲线上。）

电路设计

先来看一下电路的整体框图,它体现了设计思想,如图8.9所示。

图8.9 基于电力线载波的冷设外机监测系统电路总体框图

2.1 防护电路

1.强电防护

我们知道通常交流电力线火零(L与 N)之间的等效电压为 220V(峰值约可达到 311V),很多的 AC-DC 模块或适配器上都会写明其交流输入范围,比如 110~220V 50/60Hz,一旦超出这个范围,则可能导致其输出的直流电压不正常,或将模块烧坏。所以我们要在 220V 交

流输入端加人防护电路,即本节所说的强电防护。振南主攻方向并非电力专业,很多知识也是自学而得,有些描述可能会有所偏颇或不全请读者见谅。强电防护我们可以使用保险丝或压敏电阻,前者又可分为可恢复和不可恢复两种。具体连接与使用方法如图 8.10 所示。

原理说明;振南不会去用很专业的语言对原理进行描述,想必那样大家看得反而一知半解，而且可能还会产生逆反心理。振南就用切身的宏观理解来进行描述,这样还能通俗一些乐敏电阳有一个特性.就是加在它两端的电压在耐受电压以下时，其阻值变化很小;一旦超过耐受电压之后,其电阻值将很快下降,这样压敏电阻将分走大量的能量,从而保护了后面的负载。当然,压敏电阻也是有一个能接受的电压上限的。如果电力线上的浪涌非常强烈,此时因为压敏电阻阻值过小而使电线上流经较大的电流，当此电流超过保险耐受电流时，保险将立即切断,这样就使得后级的负载得以保全。

当然,很多时候线路单单切断还不行，还需要恢复供电，使负载可以继续工作。常用的保险有两种如图 8.11 所示

如果用切断型的话，就需要人工去更换，才能恢

图8.10 强电防护中的保险与压敏电阻

图8.11 切断型保险丝与自恢复型保险丝

复线路供电,而自恢复型保险丝则可在线路事故过去之后自行恢复。它们各有优点,前者较后者保险电流通常较大,可以达到 20A 左右，通常用于大型用电器的保护。

五、 巧取数值的各位数码

首先是一个问题:“既然强电端已经作了防护,为什么弱电还要作防护?”强电防护并不一定能把所有冲击和干扰都拦在前面,比如脉冲群干扰,更重要的是 ESD即静电释放。这些都可能使弱电端的电压超出其允许的范围,从而对元器件造成损坏。我们可以使用压敏电阻MOV 或 TVS 二极管来进行解决，如图 8.12 所示。

图8.12 弱电防护中的 TVS与 MOV

TVS 二极管会和要保护的电路并联。当其电压超过崩溃电压时，可以直接分流过多的电流。TVS 二极管是箱位器，会抑制超过其崩溃电压的过高电压。

TVS 二极管与 MOV 似乎很像，都是改变自身的内阻来引流多余的电流。但是在高频电子线路中(电源线与信号线),我们更多用的是 TVS,因为它的反应速度更快,能达到 ps 级别,从而能够更快速有效的保护元器件免收损坏。

加入了强电与弱电防护电路之后的电路,我们将它放到冷设外机的线路中,连续运行 3 个月.没有出现过死机和损坏的现象,这表明浪涌冲击这一关我们已经过去了。

2.2 电路复用

电路复用说白了就是“模块化电路”,关于模块化的好处振南就不再赘述了。但要作好模块化,就要从整体全局来审视,把可以共用的部分充分的提炼出来,请看图 8.13。

仔细看过上图,结合上文振南的描述,大家会发现这套系统需要两套电路,一个放在室内，通过电力线通信接收采集数据通过 WiFi 上传到云端:另一个放在室外的冷设外机中,接收室

图8.13 基于电力线载波的冷设外机监测系统整体架构

内机的命令,采集温度和功率,通过电力线通信传给室内机。这两套电路除了一个需要 WiFi.-个需要采集功能,其他的功能都是一样的。所以我们需要设计 3 套电路,1 是 Wii 模块;2是温度与功率采集模块;3 是主板,如图 8.14 所示。

图8.14 主板、采集模块与 WiFi模块示意图

它们之间通过插接方式进行组合使用,如图8.15所示。

图8.15 由模块构成的外机与室内机用电路