HLW8032-ESP32(計量模塊)

• 1 HLW8032能耗采集數據

有效電壓、有效電流、有效功率、1°電所需脈沖、上電記錄的脈沖、已用電量

 

• 2 HLW8032的UART通訊接口

　　HLW8032 具有一個簡單的 UART 接口，采用異步串行通訊方式，允許用兩個單向引腳進行
數據通訊。UART 接口只需要一個低成本光電藕合器，就可以實現隔離通信。UART 接口以 4800
bps 的固定頻率工作，發送數據的間隔時間是 50mS，適合低速設計。
　　HLW8032 的 UART 使用兩個引腳，TX 引腳用於從 HLW8032 發送數據，數據以低位(LSB)優
先發送，RX 引腳用於來接收來自微控制器的數據。

 

• 3 數據的計算

 

• 4 串口數據處理代碼

 

.cpp部分

#include "HLW8032.h"

HLW8032::HLW8032()
{
}

void HLW8032::begin(HardwareSerial &SerialData, byte IO) //此處IO是供電使能
{
    _IO = IO;
    pinMode(_IO, OUTPUT);
    digitalWrite(_IO, LOW);
    delay(10);
    SerialID = &SerialData;
    SerialID->begin(4800, SERIAL_8E1); //指定4800波特率，偶校驗  符號為->指針調用
    //while(SerialID->read()>= 0){}
    digitalWrite(_IO, HIGH);

    setVF(1.88);
    setCF(1);
    // VF = VolR1 / VolR2;              //求電壓系數
    // CF = 1.0 / (CurrentRF * 1000.0); //計算電流系數
}

//寫入電壓系數,輸入值為電壓值，計算后得到修正值
void HLW8032::setVF(float Data)
{
    VF = Data;
}

//寫入電流系數
void HLW8032::setCF(float Data)
{
    CF = Data;
}

void HLW8032::SerialReadLoop()
{
    if (SerialID->available() > 0) //檢查串口是否有數據，並且緩沖區是否可用
    {
        delay(55);
        SeriaDataLen = SerialID->available();

        if (SeriaDataLen != 24)
        {
            while (SerialID->read() >= 0)
            {
            }
            return;
        }

        for (byte a = 0; a < SeriaDataLen; a++) //獲取所有字節數
        {
            SerialTemps[a] = SerialID->read();
        }
        //Serial.println(SerialID->available());

        /*處理字節*/

        if (SerialTemps[1] != 0x5A) //標記識別,如果不是就拋棄
        {
            while (SerialID->read() >= 0)
            {
            }
            return;
        }
        if (Checksum() == false) // 校驗測試，如果錯誤就拋棄
        {
            //Serial.println("crc error");
            return;
        }

        //如果通過了以上測試，則說明數據包應該沒問題，獲取其中的數據
        SerialRead = 1;                                                                               // 數據包完備標記
        VolPar = ((uint32_t)SerialTemps[2] << 16) + ((uint32_t)SerialTemps[3] << 8) + SerialTemps[4]; //獲取電壓參數寄存器
        if (bitRead(SerialTemps[20], 6) == 1)                                                         //如果電壓寄存器刷新，則取數據
        {
            VolData = ((uint32_t)SerialTemps[5] << 16) + ((uint32_t)SerialTemps[6] << 8) + SerialTemps[7]; //獲取電壓寄存器
        }
        CurrentPar = ((uint32_t)SerialTemps[8] << 16) + ((uint32_t)SerialTemps[9] << 8) + SerialTemps[10]; //電流參數
        if (bitRead(SerialTemps[20], 5) == 1)                                                              //如果電流寄存器更新，則取數據
        {
            CurrentData = ((uint32_t)SerialTemps[11] << 16) + ((uint32_t)SerialTemps[12] << 8) + SerialTemps[13]; //電流
        }
        PowerPar = ((uint32_t)SerialTemps[14] << 16) + ((uint32_t)SerialTemps[15] << 8) + SerialTemps[16]; // 功率參數
        if (bitRead(SerialTemps[20], 4) == 1)                                                              // 如果功率寄存器數據更新，則取數據
        {
            PowerData = ((uint32_t)SerialTemps[17] << 16) + ((uint32_t)SerialTemps[18] << 8) + SerialTemps[19]; //功率數據
        }
        PF = ((uint32_t)SerialTemps[21] << 8) + SerialTemps[22]; //脈沖數量寄存器

        // 確認 PF進位寄存器是否進位，進位則添加1
        if (bitRead(SerialTemps[20], 7) == 1)
        {
            PFData++;
        }
        Active_Volt = GetVol();
        Serial.print("Get_Vol: ");
        Serial.printf("%.2f", Active_Volt); //電壓
        Serial.println(" V");

        Active_Current = GetCurrent();
        Serial.print("Get_I: ");
        Serial.printf("%.3f", Active_Current); //電流
        Serial.println(" A");

        Active_Power = GetActivePower();
        Serial.print("GetActivePower: ");
        Serial.printf("%.3f", Active_Power); //有效功率
        Serial.println(" W");

        PF_One = GetPFOne();
        Serial.print("GetPFOne: ");
        Serial.printf("%d", PF_One); //1°電脈沖數
        Serial.println("");

        PF_All = GetPFAll();
        Serial.print("GetPFAll:");
        Serial.printf("%d", PF_All); //已記錄脈沖
        Serial.println("");

        Used_KWh = GetKWh();
        Serial.print("GetKWh: ");
        Serial.printf("%.5f", Used_KWh);
        Serial.println(" KW/h");
    }
}

// 獲取電壓
float HLW8032::GetVol()
{
    float Vol = GetVolAnalog() * VF; //求電壓有效值
    return Vol;
}

//獲取電壓ADC值
float HLW8032::GetVolAnalog()
{
    float FVolPar = VolPar; // float 計算
    float Vol = FVolPar / VolData;
    return Vol; //返回廠商修正過的ADC電壓值
}

//獲取有效電流
float HLW8032::GetCurrent()
{
    float Current = GetCurrentAnalog() * CF; //計算有效電流
    return Current;
}

//獲取電流廠商修正adc原始值
float HLW8032::GetCurrentAnalog()
{
    float FCurrentPar = CurrentPar;
    float Current = FCurrentPar / (float)CurrentData;
    return Current;
    //return CurrentData;
}

//計算有功功率
float HLW8032::GetActivePower()
{
    float FPowerPar = PowerPar;
    float FPowerData = PowerData;
    //float Power = ((float)PowerPar/(float)PowerData) * VF * CF;  // 求有功功率
    float Power = FPowerPar / FPowerData * VF * CF; // 求有功功率
    return Power;
}

//計算視在功率
float HLW8032::GetInspectingPower()
{
    float vol = GetVol();
    float current = GetCurrent();
    return vol * current;
}

//計算功率因數
float HLW8032::GetPowerFactor()
{
    float ActivePower = GetActivePower();         //獲取有功功率
    float InspectingPower = GetInspectingPower(); //視在功率
    return ActivePower / InspectingPower;
}

//獲取脈沖計數器值
uint16_t HLW8032::GetPF()
{
    return PF;
}

//獲取總脈沖數
uint32_t HLW8032::GetPFAll()
{
    return PFData * PF;
}

//1°電所需的脈沖數
uint32_t HLW8032::GetPFOne()
{
    PFone = 3600000000000 / PowerPar / 1.88;
    return PFone;
}

//獲取累積電量
float HLW8032::GetKWh()
{
    // float InspectingPower = GetInspectingPower();                                //視在功率
    // uint32_t PFcnt = (1 / PowerPar) * (1 / InspectingPower) * 1000000000 * 3600; //一度電的脈沖數量
    // float KWh = (PFData * PF) / PFcnt;                                           //總脈沖除以1度電的脈沖量
    // return KWh;
    KWh = GetPFAll() / (float)PFone; //整型除法轉換成浮點型，否則為0.0000000000
    return KWh;
}

//校驗測試
bool HLW8032::Checksum()
{
    byte check = 0;
    for (byte a = 2; a <= 22; a++)
    {
        check = check + SerialTemps[a];
    }
    if (check == SerialTemps[23])
    {
        //校驗通過
        return true;
    }
    else
    {
        return false; //校驗不通過
    }
}

 

.h部分

#ifndef HLW8032_h
#define HLW8032_h

#if ARDUINO >= 100
#include "Arduino.h"
#else
#include "WProgram.h"
#endif

class HLW8032
{
public:
    HLW8032();
    void begin(HardwareSerial &SerialData, byte IO);
    void setVF(float Data);     //寫入電壓系數
    void setCF(float Data);     //寫入電流系數
    void SerialReadLoop();      //串口循環業務 獲取數據，並且解碼數據
    float GetVol();             // 獲取電壓
    float GetVolAnalog();       // 獲取電壓原始ADC值
    float GetCurrent();         //獲取電流
    float GetCurrentAnalog();   //獲取電流原始ADC值
    float GetActivePower();     //獲取有功功率
    float GetInspectingPower(); //獲取視在功率
    float GetPowerFactor();     //獲取功率因數
    uint16_t GetPF();           //獲取電脈沖計數器
    uint32_t GetPFAll();        //獲取總脈沖數
    uint32_t GetPFOne();        //獲取總脈沖數
    float GetKWh();             // 獲取累積電量

    byte SerialTemps[25];  //串口緩沖區
    byte SeriaDataLen = 0; //數據長度計數器
    bool SerialRead = 0;   //串口數據OK標記

    uint32_t VolPar;      //電壓參數
    uint32_t CurrentPar;  //電流參數
    uint32_t PowerPar;    //功率參數
    uint32_t CurrentData; //電流數據
    float VF;             //電壓系數
    float CF;             //電流系數
    int PFone;            //1°電用的脈沖數（一定要另外算的，不可調用函數）
    float KWh;            //已用電量（一定要另外算的，不可調用函數）

    float Active_Volt;    //存有效電壓
    float Active_Current; //存有效電流
    float Active_Power;   //存有效功率
    uint32_t PF_One;      //存1°電需要的脈沖數
    uint32_t PF_All;      //上電開始記錄的脈沖數
    float Used_KWh;       //存已使用的電量

private:
    bool Checksum(); //校驗函數

    byte _IO;
    HardwareSerial *SerialID;
    uint8_t SysStatus; //系統狀態寄存器

    uint32_t VolData; //電壓數據

    uint32_t PowerData;       //功率數據
    uint16_t PF;              //脈沖計數器
    uint32_t PFData = 1;      //脈沖溢出計數器
    uint32_t VolR1 = 1880000; //電壓電阻1 470K*4  1880K
    uint32_t VolR2 = 1000;    //電壓電阻2  1K
    float CurrentRF = 0.1;    // 電流采樣電阻 0.1 歐姆
};

#endif

 

• 5 串口打印(此部分已在HLW8032.cpp里面)

　        　

       

 　　PS：各種數據我都已經存儲，需要哪個就直接調用

    float Active_Volt;    //存有效電壓
    float Active_Current; //存有效電流
    float Active_Power;   //存有效功率
    uint32_t PF_One;      //存1°電需要的脈沖數
    uint32_t PF_All;      //上電開始記錄的脈沖數
    float Used_KWh;       //存已使用的電量