【应用】Silicon Labs EFM8SB1 8位MCU与龙尚A8900无线模块为光伏系统提供低成本无线监控系统
随着光伏发电系统的日益普及，在中国的偏远地区以及一些非洲的一些地区，光伏发电在当地作为主要的电能提供方式，给当地居民提供了很大的生活便利。一般大型的光伏发电系统都配有专业的电力监控系统，该电力监控系统一般通过光线利用以太网协议提供实时的发电网点的实时监控。但是一些中小型光伏发电系统一般在荒郊野外或室外的屋顶，没有专业的电力监控系统，一般靠人工的定期巡检维护，不能及时发现问题，而且效率不是很高。本文利用SILICON LABS公司的8位低功耗MCU做主控外挂龙尚的GPRS/GPS模块设计了小型光伏系统的低成本无线监控系统。
图一 典型光伏系统
图一是典型的小型光伏发电系统框图，蓝色模块是光伏系统的无线检测通信模块，通常通过GPS定位，利用MPPT控制器的UART接口从控制器获取电压，电流信息再上传到网云端或后台服务器端构成分布式在线检测系统。但是该方案需要MPPT控制器在实时调节充放电的同时兼顾实时的监测上报光伏系统的电压电流以及温度等参数，而且逆变器的工作环境相对恶劣，对监测通信模组影响较大。正是由于以上原因我们提出一种相对隔离的实时监控方案。EFM8SB1是Silicon Labs公司Sleepy Bee 产品系列的 MCU，是全球最节能的小封装且功能全面的多用途 8 位微控制器。该MCU具有低电流电压比较器可以作为门限电压报警。EFM8SB1的12位ADC可以通过耦合变压器监测电流同时通过多路复用到芯片内部的温度传感器监测温度。另外EFM8SB1的超低功耗和多种唤醒模式可在光伏系统失效的情况下仅仅利用电池供电可以持续工作一周以上的时间，方便维护人员利用上报的数据实时分析故障原因。
龙尚的A8900 是一款支持 GSM/GPRS 通信和提供 GPS 定位服务的无线模块。对于 GSM/GPRS，它可以在世界上任何存在 GSM 的场合使用；工作在GSM850/EGSM900/DCS1800/PCS1900 频段，可支持 GPRS 多时隙 class 12 和编码方案 CS-1、CS-2、CS-3、CS-4。这样就解决了例如不同地区电信运行商通信制式不同的问题，特别是对非洲一些国家的客户，我们可以在国内调试好，直接安装到客户那里只用换上当地电信运营商的SIM卡就可以工作了。A8900 同时提供 GPS 定位服务。GPS 可支持 56 通道，跟踪和导航的灵敏度可达-162 dBm，首次定位冷启动时间为 26s，热启动 1s。为云端或后台服务器端实时绘制分布式光伏系统监控图提供了准确的位置数据。
TE Connectivity （泰科电子有限公司）是全球性技术领导厂商，设计制造 500,000 多种产品，用于连接和保护触及我们生活各个方面的产品中的电源和数据流。泰科公司的天线组件以性能优越，可靠性高著称。该公司的Molded Stamped Antenna GPS天线和GSM四频PCB天线可以直接利用SMT技术贴装在PCB板上。方便组装而且提升了整机的可靠性。有了以上三大核心部件，于是有了如图二的小型光伏系统低成本无线监控系统的框图。
图二 小型光伏系统低成本无线监控系统
该系统在我公司的分布式光伏系统中，运行良好，降低了成本，得到了客户的一致好评。
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SILICON LABS 8-bit Microcontroller选型表
SILICON LABS 8位MCU选型，MCU Core 8051，频率20MHz~100MHz，Flash存储2kB~120kB，RAM存储0.25kB~8kB。
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产品型号
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品类
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系列
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Frequency（MHz）
|
Flash (kB)
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RAM (kB)
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Vdd min（V）
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Vdd max（V）
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Package Type
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Package Size (mm)
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Internal Osc.
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Dig I/O Pins
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ADC 1
|
Temp Sensor
|
Timers (16-bit)
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PCA Channels
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DAC
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Comparators
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UART
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SPI
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I2C
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HS I2C Slave
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EMIF
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CAN
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LIN
|
VREF
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Debug Interface
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C8051F392-A-GM
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8位MCU
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C8051F39x Small Form Factor
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50
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16
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1
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1.8
|
3.6
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QFN20
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4x4
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±2
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17
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10-bit, 16-ch., 500 ksps
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Temp Sensor
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6
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3
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10-bit, 2-ch.
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1
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1
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1
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2
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0
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0
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0
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0
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VREF
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C2
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选型表 - SILICON LABS 立即选型
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SILICON LABS EFM8 Sleepy Bee 8-bit Microcontrollers选型表
SILICON LABS 8位MCU选型，基于25MHz Frequency,2~64kB Flash,0.25~4kB RAM等参数进行选型
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产品型号
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品类
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MCU Core
|
Frequency（MHz）
|
Flash (kB)
|
RAM (kB)
|
Dig I/O Pins
|
ADC 1
|
Temp Sensor
|
Timers (16-bit)
|
PCA Channels
|
Comparators
|
UART
|
SPI
|
I2C
|
HS I2C Slave
|
I2S
|
EMIF
|
CAN
|
LIN
|
Vdd min（V）
|
Vdd max（V）
|
Package Type
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Package Size (mm)
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Internal Osc.
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VREF
|
Debug Interface
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Temperature Range (ºC)
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|
EFM8SB10F8G-QFN20
|
Microcontroller
|
8051
|
25
|
8
|
0.5
|
16
|
12-bit, 9-ch.
|
Temp Sensor
|
4
|
3
|
1
|
1
|
1
|
1
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0
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0
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0
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0
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0
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1.8
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3.6
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QFN20
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3x3
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±2
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VREF
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C2
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-40 to 85
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选型表 - SILICON LABS 立即选型
电子商城
现货市场
服务
支持GSM / GPRS 等多种制式产品的射频测试，覆盖所有上行和下行的各项射频指标，包括频差、相差、调制、功率、功控、包络、邻道泄漏比、频谱、杂散、灵敏度、同道干扰、邻道干扰、互调、阻塞等等。满足CE / FCC / IC / TELEC等主流认证的射频测试需求。
实验室地址： 深圳 提交需求>
可定制无线位移传感器量程范围10~600mm，采用了无线传输方式，可远程自动实时检（监）测位移量值，准确度级别(级)：0.2、0.5;内置模块：无线传输模块、供电模块;传输距离L(m)：可视距离1000 (Zigbee、 LORA)。
最小起订量： 1pcs 提交需求>
授权代理品牌：集成电路
授权代理品牌：分立元件
授权代理品牌：接插件及结构件
授权代理品牌：部件、组件及配件
授权代理品牌：电源及模块
授权代理品牌：电子材料
授权代理品牌：仪器仪表及测试配组件
授权代理品牌：电工工具及材料
授权代理品牌：机械电子元件
授权代理品牌：加工与定制
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