### WIFI小型断路器检测电路设计：电压、电流与温度采集方案

#### **一、系统架构设计**
1. **核心模块划分**
- **电压/电流采集模块**：通过高精度传感器（如霍尔传感器、分压电阻网络）实现实时监测。
- **温度采集模块**：采用数字温度传感器（如TMP35）或热敏电阻，直接输出与温度成比例的电压信号。
- **主控与通信模块**：以低功耗MCU（如STM32F103）为核心，集成WIFI功能（如ESP8266/ESP32模块），实现数据传输与远程控制。
- **电源管理模块**：提供多路稳压输出（如3.3V、5V），支持宽电压输入（AC85-265V），确保系统稳定运行。

2. **通信协议选择**
- **WIFI协议**：支持IEEE 802.11b/g/n标准，兼容2.4GHz频段，传输距离≥50米（视距环境）。
- **数据格式**：采用JSON或二进制协议封装采集数据，减少传输开销。
- **安全机制**：支持WPA2加密，防止数据泄露。

#### **二、关键电路设计**
1. **电压采集电路**
- **分压电阻网络**：将输入电压（如0-300V AC）通过高精度电阻（0.1%精度）分压至0-3.3V DC，供MCU的ADC输入。
- **隔离设计**：采用光耦或变压器隔离高压侧与低压侧，提升安全性。
- **校准电路**：通过精密基准源（如TL431）生成参考电压，补偿ADC误差。

2. **电流采集电路**
- **霍尔传感器方案**：选用高线性度霍尔芯片（如ACS712），直接输出与电流成比例的电压信号（0-5V对应0-30A）。
- **采样电阻方案**：在火线串联低阻值采样电阻（如0.01Ω），通过差分放大器（如INA128）放大微弱电压信号。
- **抗干扰设计**：在传感器输出端添加RC低通滤波器（截止频率1kHz），抑制高频噪声。

3. **温度采集电路**
- **数字传感器方案**：使用TMP35（输出10mV/℃），直接连接MCU的ADC输入，无需外部校准。
- **热敏电阻方案**：采用NTC热敏电阻（如10kΩ@25℃），通过分压电路输出电压信号，需软件进行温度换算。
- **布局优化**：将温度传感器紧贴断路器触头或散热片，减少热阻。

4. **WIFI通信电路**
- **模块选型**：选用ESP8266-01S（低成本）或ESP32-WROOM（高性能），支持STA/AP双模式。
- **天线设计**：采用PCB天线或外置IPEX天线，确保信号强度（≥-70dBm）。
- **电源滤波**：在WIFI模块电源端添加LC滤波器（如10μF+100nH），抑制电源噪声。

#### **三、软件设计要点**
1. **数据采集与处理**
- **ADC配置**：设置MCU的ADC为12位分辨率，采样率≥1kHz，启用硬件平均功能减少噪声。
- **数字滤波**：对电压/电流数据实施滑动平均滤波（窗口大小16），抑制脉冲干扰。
- **温度补偿**：根据传感器特性曲线，对温度数据进行非线性校正。

2. **WIFI通信实现**
- **AT指令模式**：通过MCU的UART接口发送AT指令控制WIFI模块（如连接路由器、发送数据）。
- **Socket编程**：在MCU上实现TCP/UDP客户端，定期向服务器发送采集数据（间隔1秒）。
- **低功耗优化**：启用WIFI模块的睡眠模式，数据发送后进入深睡状态（功耗<1mA）。

3. **远程控制逻辑**
- **手机APP/网页端**：开发基于HTML5的Web界面，实时显示电压、电流、温度曲线，支持远程分合闸操作。
- **安全机制**：采用OAuth2.0认证，确保仅授权用户可访问设备。
- **故障报警**：当电流超过阈值（如30A）或温度过高（如85℃）时，通过短信/邮件推送报警信息。

#### **四、性能优化与测试**
1. **精度验证**
- **电压测试**：使用标准源（如FLUKE 5520A）输出0-300V AC，对比断路器采集值，误差≤±0.5%。
- **电流测试**：通过可调负载（如电子负载仪）输出0-30A，采集误差≤±1%。
- **温度测试**：对比红外测温仪（如FLUKE 62 MAX+）与传感器读数，误差≤±2℃。

2. **可靠性测试**
- **高温老化**：在70℃环境下连续运行72小时，无死机或数据丢失现象。
- **电磁兼容（EMC）**：通过辐射发射（RE）与静电放电（ESD）测试，符合IEC 61000-4标准。
- **寿命测试**：模拟10万次分合闸操作，触头无烧蚀或接触不良。

3. **成本优化**
- **器件选型**：采用国产MCU（如GD32）替代进口型号，成本降低30%。
- **PCB设计**：使用4层板替代6层板，减少布线复杂度，降低制板费用。
- **量产方案**：通过SMT贴片工艺实现自动化生产，单台成本控制在￥80以内。