SMA-C76 应用指导书

SMA-C76 应用指导书 - 图1图片描述

版本V1.0

版权©2019

关于本手册

  1.          本手册介绍了SMA-C76应用指导书产品参数，包含以下章节。
章 标题 内容
第一章 产品简介 概述SMA-C76的特点和功能应用
第二章 电气特性 介绍模块的电气性能基本参数
第三章 管脚定义 提供管脚布局、定义及管脚功能说明
第四章 功能描述 描述模块功能及具体说明
第五章 WIFI射频指标 介绍模块的射频指标
第六章 应用电路及PCB设计 介绍CSE7759B典型应用电路及PCB layout 注意事项
第七章 封装信息 提供模块封装尺寸图

一、 产品简介

​ 

  1.            SMA-C76是深圳酷宅科技有限公司（简称：酷宅科技）一款基于 ESP8266 Wi-Fi SOC的低功耗单相多功能电

量计量模块，计量芯片可采用CSE7759B，其通过提供高频脉冲CF用于电能计量，ESP8266与计量芯片通过串口连

接，能直接读取用电设备电流、电压和功率的相关参数，且通过连接Wi-Fi无线网络，进行互联网或局域网通信，

实现远程控制，专为移动设备和物联网应用设计。

  1.     SMA-C76可广泛应用于需要测量电压、电流和功率的智能电网、智能交通、智能家具、手持设备、工业控制

等领域。

​

产品特性

  • 内置 32 位 MCU，可兼作应用处理器
  • 支持无线802.11 b/g/n 标准
  • Wi-Fi @2.4 GHz，支持WPA/WPA2安全模式
  • 802.11b 模式下+20.5dBm的最大输出功率
  • 支持本地硬件开关控制
  • 支持定时器操作
  • 支持 Wi-Fi 远程控制
  • 支持兼容配对模式 / 快速配对模式
  • 支持OTA升级

二、电气特性

2.1、额定参数

  1.                                   条件：VDD=3.3V±10%，GND=0V；室温25°C下测试。
型号 类型
型号 SMA-C76
主芯片 ESP8266
硬件接口 UART，GPIO
工作电压 2.7V~3.6V
GPIO驱动能力 Max：12mA
工作电流 平均电流：≈80mA，
最大工作电流：210mA
待机: <200uA
工作温度 0℃~45℃
存储环境 温度：-10℃~75℃，相对湿度：20%RH~80%RH
无线网络类型 STA/AP/STA+AP
安全机制 WEP/WPA-PSK/WPA2-PSK
加密类型 WEP64/WEP128/TKIP/AES
固件升级 OTA 远程升级

2.2、Wi-Fi 参数

  1.                                          条件：VDD=3.3V±10%，GND=0V；室温 25°C 下测试。
类型 参数
无线标准 IEEE 802.11b/g/n
频率范围 2.412GHz-2.484GHz
发射功率 802.11b: 20±2dBm (@11Mbps)
802.11g: 17±2dBm (@54Mbps)
802.11n: 14±2dBm (@HT20,MCS7)
接收灵敏度 802.11b: -91 dBm (@11Mbps ,CCK)
802.11g: -75 dBm (@54Mbps, OFDM)
802.11n: -72 dBm (MCS7)
天线类型 PCB板天线

三、管脚定义

3.1、脚位排列顺序

  1.                            SMA-C76模块提供单通道开关控制接口，Wi-Fi指示灯接口，UART串口。

图片描述

  1.                                                                               模块引脚正面图

图片描述

  1.                                                                               模块引脚反面图

3.2、管脚定义

  1.                                                                          管脚定义及功能说明
管脚 名称 功能
1 3V3 电源
2 TX 用于烧写Flash时UART_TX
3 RX 用于烧写Flash时UART_RX、CSE7759B串口输入
4 GPIO15 NC
5 GPIO4 用于电量校准和数据烧写时的串口D_RX
6 GPIO5 用于电量校准和数据烧写时的串口D_TX
7 GPIO12 继电器开关，高电平有效，上电默认低电平。注：作为开关按键，上电瞬间会有一段时间高电平，需要下拉（1~4.7K）电阻到地。
8 GPIO2 可用作烧写闪存时UART1_TX
9 TOUT ADC端口、NC
10 GPIO0 1、开关引脚，低电平有效
2、配网模块
11 E-D2 NC
12 E-D3 NC
13 IO14 GPIO14、NC
14 GPIO13 Wi-Fi状态指示灯，接LED灯串联限流电阻到3V3
15 GPIO16 NC
16 GND GND

四、功能描述

4.1、模块功能

  1.         SMA-C76模块可作为一个单通道的开关设备，既可以在本地控制开关，也可以通过APP远程控制开关。以
  3.   下是功能说明：

  1. 配置方式：快速配对模式/兼容配对模式 。长按按键（IO0下拉，默认高电平）5s以上进入快速配对模式，在

    此状态下，再长按按键5s以上进入快速配对模式，两种状态都可以配置APP。配置方式具体说明见4.3。

  2. 开关：

    a、正常状态下，单击按键（IO0下拉超过100ms），控制继电器通断（IO12输出高/低电平）。

    b、配置状态下，单击按键可退出配置状态。

  3. 定时：包括单次定时、延时定时、循环定时及重复定时，具体说明见4.5。

  4. 上电状态配置：可通过APP端配置上电开关状态开或是关，默认上电关。

4.2、Wi-Fi状态灯闪烁方式说明

  1.                                 设备端Wi-Fi状态灯的闪烁方式表征设备当前的网络工作状态，具体状态包括以下七种：

图片描述

​ 设备状态与Wi-Fi状态灯闪烁方式关系示意图

​ Wi-Fi状态灯的闪烁特征以2秒为一个周期，如图所示，低电平灯亮，高电平灯灭。各状态详解：

A . Normal : 设备正常工作，与云服务器连接正常。此时可以通过APP操控设备。在其它任何模式下，

​ 都无法通过 APP操控设备。

B . NO Wifi：设备无法连接到无线路由器。

C . No Server：设备已经连接上无线路由器，但是无法连接到服务器（就是通常理解下的“无法上网”）。

D . Unregistered：表示设备还没有被绑定到任何账户下。一般的，设备需要与易微联账号绑定才可与云服务器 

  1.   通信。在易微联APP“添加设备”可完成绑定操作。

E . Upgrade：表示设备正在固件升级。

F . Setting G1：表示设备正处于兼容配对模式。配置模式用于设备获取移动终端APP提供的加入服务网络的必要

  1.  信息，包括路由器ssid、password和服务器ip、端口号等。

G . Setting G2：表示设备正处于快速配对模式。配置模式用于设备获取移动终端APP提供的加入服务网络的必要

  1.   信息，包括路由器ssid、password和服务器ip、端口号等。两种配置，设备获取相关信息的方式不同，详见下
  3.   节所述。

4.3、Wi-Fi模块的基本工作流程

​ I． 配置

  1.             设备模块在未加入局域网时就是一个“信息孤岛”，设备端操作配合易微联APP设置，使设备获取加入服务

网络的必要信息，包括路由器ssid、password和服务器ip、端口号等。模块内置两种配置方式：

​ 1、兼容配对模式：移动终端作为station加入该AP组成局域网实现数据交互。快速配对模式（G状态，

​ 详情见4.2 Wi-Fi状态灯闪烁方式说明）下长按配置按键5S，设备进入兼容配对模式。点击易微联APP

  1.    添 加设备（iOS移动终端需在“设置”菜单内手动连接ssid：ITEAD-10000XXXX， password12345678
  3.    的热Android终端无需此操作），输入家庭路由器的ssid和password，完成设备的上线准备工作。

​ 2、快速配对模式：此方式Wi-Fi模块处于混杂模式（Wi-Fi Promiscuous），通过空快速配对模式：此方

  1.    式Wi-Fi模块处于混杂模式（Wi-Fi Promiscuous），通过空空抓包的形式获取移动终端发出的包含ssid
  3.    和password等信息的加密报文。上节所述A~D任意一个状态内长按配置按键5S，设备进入快速配对模
  5.    式。点击易微联APP添加设备，输入家庭路由器的ssid和password，完成设备的上线配置工作。

​

​ II． 上线

​ 设备模块从上电到连接服务器，需经历以下流程：

​ 1、加入所配置路由器，连接Internet。

​ 2、连接服务器。

​ 3、注册设备，绑定至易微联账户。

​ 4、获取设备应用参数，保持在线 。

​ 以上各个步骤，当连接/获取失败时，均有相应的退避策略和重连接机制，确保设备稳定、实时在线。

​ III． 升级

  1.      模块设备连接升级服务器，下载更新至最新版本固件，实现设备的在线升级。

4.4、定时器功能

​ 定时器功能通过APP配置，定时器分为以下四种:

  1. 单次定时器：在指定时间执行操作。

  2. 延时定时器：经过所设置的时间执行操作。

  3. 循环定时器：周循环执行操作。

  4. 重复定时器：日重复执行操作。

    ​

4.5、定时功能说明

  1.         SMA-C76支持定时器操作，为了方便客户使用以及让其使用在更多的场景下，易微联APP提供了四种定时
  3.    模式：

  1. 单次定时：这个是最普通的定时设置，让用户可以设置这个设备的工作日程。比如那一天几点几分启动或者关

    闭，或者每周三几点几分启动或者关闭等。跟闹钟的设置类似，尤其是对重复在某些时刻要运行的设备，定时

    后使用起来非常方便。

  2. 延时定时：延时是为了方便用户进行一次性快速的定时操作，比如在多久之后执行启动或者关闭的动作，可以

    非常方便的将某个设备打开后，让它运行一段时间然后关闭。本设备最多支持24小时的延时操作。

  3. 循环定时：对于某些设备，为了可以更方便的在某个场景下使用，易微联推出的循环定时设置，可以让一个设

    备从某个时刻开始，不断循环做一个事情。比如，让鱼缸的打氧泵从现在开始，每一小时启动一次，每次打氧

    20分钟后关闭，然后重复自动循环，保证鱼缸的氧气充足而无需人工干预。

  4. 重复定时：重复定时是方便无需在次日进行同时间设置定时操作。比如，设定上班时间闹钟，时间设置好后，

    选择日期（日期天数为一周可选），闹钟就会在选择的日期内设定的时间开启。

4.6、电量统计功能说明

  1.         模块支持APP实时显示当前功率通路的电量使用情况，同时支持记录功率通路的电量统计情况。具体说明如
  3.    下：

  1. 支持本次用电量统计。

  2. 开始用电量统计后一直停留在该界面时，不刷新用电量或切换界面不应显示增加。

  3. 只要开始统计，断网也还是会统计到用电量。

  4. 支持100天的历史用电量存储。

  5. 有阈值报警功能，设置范围区间如下：

    a、实时功率最小阈值：[0.1，3300]

    1. b、实时功率最大阈值：[10，3300]
    3. c、电压阈值：[0.1，300]
    5. d、电流阈值：[0.1，15]

五、WIFI射频指标

描述 最小值 典型值 最大值 单位
输入频率 2412 - 2484 MHz
输出阻抗 - 50 - Ω
输入反射 - - -10 dB
72.2Mbps 下， PA 的输出峰值功率 15.5 16.5 17.5 dbm
802.11b 模式下， PA 的输出峰值功率 19.5 20.5 21.5 dbm

1 . 灵敏度

描述 最小值 典型值 最大值 单位mA
CCK 1Mbps -98 dBm
CCK 11Mbps -91 dBm
6Mbps(1/2BPSK) -93 dBm
54Mbps(3/4 64-QAM) -75 dBm
HT20，MCS7（65Mbps，72.2Mbps) -72 dBm

2 . 邻频抑制

描述 最小值 典型值 最大值 单位mA
OFDM，6Mbps 37 dB
OFDM，54Mbps 21 dB
HT20，MCS0 37 dB
HT20，MCS7 20 dB 
  1.     注：
  3.         1、72.2Mbps是在802.11n模式下，MCS=7，GI=200uS时测得。
  5.         2、802.11b模式下最高可达+21.5dBm的输出功率。

六、应用电路及PCB设计

6.1、隔离方案

  1.        如图所示，在CSE7759B 的电源端，应并联两个小电容，以滤除来自电网高频及低频噪声。电流信号通过

锰铜电阻采样后接入CSE7759B，电压信号则通过电阻网络后输入到CSE7759B。

图片描述

  1.                                                                       CSE7759B隔离方案应用电路
  3. 注：
  5. 1、CSE7759B 为免校准电能计量芯片，芯片出厂校准后偏差为±2%，那么外部器件的精度最终影响客户产

品的整体精度，图中标识的1%精度器件，其精度越高则客户整机精度越高。

  1. 2、从图可看出，电流通道影响电流精度的元器件为1mR 锰铜电阻，电压通道影响电压精度的元器件为

1M电阻和与之相连的1K 电阻，当这三个元器件精度均在±1%内时，则CSE7759B 免校准整机误差可控制在±3%

内。

  1. 3、电压通道1M 电阻应选择耐高压1000V 1%电阻（或更高精度）；否则需拆分成5 个0805 1%（或更高精度）

电阻。避免使用过程中由于电阻耐压值不够造成整机损坏。

  1. 4、CSE7759B 部分采集强电信号，根据安规标准任何人体可能触碰的地方需进行隔离，图中使用光耦隔离

（客户自行选择隔离方式，并不限制）。

  1. 5、选择零线做地或火线做地均可，建议使用零线做地。

6.2、非隔离方案

图片描述

  1.                                                                   CSE7759B非隔离方案应用电路
  5.  注：CSE7759B 非隔离方案，MCU 工作电压3.3V。

6.3、Layout注意事项

  1. 1、根据不同的计量负载电流可以选用不同的采样电阻。
  3. 2、芯片电源引脚处的去耦电容尽量靠近芯片引脚，这样才能起到比较好的滤波效果。
  5. 3、电压通道采集的分压电阻网络，应呈阶梯式分布，逐渐降压（从输入端强压直至计量芯片的取样电压），应
  7.       注意电阻与电阻之间的爬电距离。
  9. 4、电流采样电阻地线应和评估板地分开走线，减少其它信号对采样信号的干扰。如图8所示，采样电阻信号线 
  11.       I+、I-应该从锰铜电阻两端之间焊盘引出，这对信号线为差分信号，应等长等距经过滤波电路后再到计量芯
  13.       片CSE7759B 管脚2、3。
  15.                                     ![图片描述](https://raw.githubusercontent.com/june0854/june0854.github.io/%E5%9B%BE%E7%89%87/CSE7759B%20PCB%20layout%20%E8%AE%BE%E8%AE%A1%E8%A6%81%E6%B1%82.bmp)
  19.   5、芯片的地线要让它能够快速的回到电源输入端压敏电阻的地上，这样可以减少外界对计量芯片的干扰。电  
  21.         源走线不要走成环形，环形的电源走线容易受外界的电磁干扰，本身也会对外产生干扰。电压取样连接线   
  23.         要和锰铜电阻取样线分隔一定距离，以免相互干扰。  
  25.   6、由于评估板是非隔离采样，如果需要示波器或其他电脑设备直接测量电信号，请使用隔离变压器后方可接
  27.         测量及连接。

七、封装信息

​ 

  1.          封装尺寸图：

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​

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