專利名稱：家庭節(jié)電器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及家庭節(jié)電器領(lǐng)域，具體為一種家庭節(jié)電器。
背景技術(shù)：
當(dāng)前市場(chǎng)上銷售的家庭節(jié)電器，基本上都是將一定容量的補(bǔ)償電容并聯(lián)在線路上，而不判斷線路上是否需要補(bǔ)償，補(bǔ)償多少。家庭使用的感性負(fù)載，如家用空調(diào)、冰箱、洗衣機(jī)、抽油煙機(jī)、電磁爐等都是斷續(xù)使用的，如果在線路不需要補(bǔ)償時(shí)而進(jìn)行過(guò)補(bǔ)償，就會(huì)使負(fù)載變成容性負(fù)載，同樣也會(huì)消耗無(wú)用功。

實(shí)用新型內(nèi)容本實(shí)用新型目的是提供一種家庭節(jié)電器，以解決現(xiàn)有技術(shù)家庭節(jié)電器無(wú)法判斷線路是否需要補(bǔ)償?shù)膯?wèn)題。為了達(dá)到上述目的，本實(shí)用新型所采用的技術(shù)方案為家庭節(jié)電器，所述家庭節(jié)電器包括有控制單元、交流電流信號(hào)采集單元、電壓信號(hào)采集單元、電容補(bǔ)償單元，控制單元包括型號(hào)為AT89C4051的單片機(jī)，所述單片機(jī)的VPP引腳通過(guò)電阻接地，VCC引腳接外部+5V電源，且VPP引腳與VCC引腳之間接有電容，單片機(jī)的XTALl引腳與XTAL2引腳之間接有晶振電路，單片機(jī)的GND引腳接地，Pl. 0引腳通過(guò)二極管接地，Pl. 0引腳還通過(guò)電阻接外部電源，所述交流電流信號(hào)采集單元的輸出接入單片機(jī)的Pl. 1引腳，電壓信號(hào)采集單元的輸出接單片機(jī)的Pl. 2引腳，單片機(jī)的Pl. 6引腳、Pl. 7 引腳分別接有電容補(bǔ)償單元；所述交流電流信號(hào)采集單元包括型號(hào)為AH3144E的單極霍爾元件，所述單極霍爾元件通過(guò)檢測(cè)“C”型磁環(huán)中是否感應(yīng)到交流線路中電流的磁場(chǎng)變化，將單片機(jī)的Pl. 1腳信號(hào)從高電位下拉為低電平，促使單片機(jī)內(nèi)部比較器輸出端P3. 6發(fā)生反轉(zhuǎn)；所述電壓信號(hào)采集單元包括型號(hào)為PC817的光耦合器，所述光耦合器兩輸入端分別通過(guò)二極管接入家庭用電線路中，且光耦合器兩輸入端的二極管方向相反，光耦合器兩輸入端之間還接有另一穩(wěn)壓二極管，所述光耦合器一個(gè)輸出端接地，另一個(gè)輸出端與單片機(jī)的Pl. 2引腳連接，且光耦合器與單片機(jī)Pl. 2引腳連接的輸出端還通過(guò)上拉電阻接外部 +5V電源；所述電容補(bǔ)償單元包括兩個(gè)三極管，兩個(gè)三極管的發(fā)射極分別接地，其中第一個(gè)三極管集電極與第二個(gè)三極管基極連接，第一個(gè)三極管的基極、集電極分別各自通過(guò)電阻接外部電源，第二個(gè)三極管的集電極接有繼電器，所述繼電器的輸出上連接有補(bǔ)償電容，所述補(bǔ)償電容接入家庭用電線路中，所述單片機(jī)的Pl. 6引腳、Pl. 7引腳分別與各自接入的電容補(bǔ)償單元中第一個(gè)三極管的基極通過(guò)電阻連接。本實(shí)用新型能夠有效提高家庭用電的功率因數(shù)，并實(shí)時(shí)智能化檢測(cè)無(wú)功功率，實(shí)現(xiàn)自動(dòng)補(bǔ)償，進(jìn)而提高家用空調(diào)、冰箱、洗衣機(jī)、抽油煙機(jī)、電磁爐等感性負(fù)載的功率因數(shù)， 以達(dá)到節(jié)約用電的目的。

圖1為本實(shí)用新型節(jié)電器控制單元一電路原理圖。圖2為本實(shí)用新型交流電流信號(hào)采集單元電路原理圖。圖3為本實(shí)用新型交流電壓信號(hào)采集單元電路原理圖。圖4為本實(shí)用新型單片機(jī)Pl. 6引腳上的電容補(bǔ)償執(zhí)行單元電路原理圖。圖5為本實(shí)用新型單片機(jī)Pl. 7引腳上的電容補(bǔ)償執(zhí)行單元電路原理圖。
具體實(shí)施方式
如圖1所示，家庭節(jié)電器包括有控制單元、交流電流信號(hào)采集單元、電壓信號(hào)采集單元、電容補(bǔ)償執(zhí)行單元，控制單元包括型號(hào)為AT89C4051的單片機(jī)UOl，單片機(jī)UOl的VPP 引腳通過(guò)電阻ROl接地，VCC引腳接外部+5V電源，且VPP引腳與VCC引腳之間接有電容 CE01，單片機(jī)UOl的XTALl引腳與XTAL2引腳之間接有晶振電路，單片機(jī)UOl的GND引腳接地，Pl. 0引腳通過(guò)二極管DOl接地，Pl. 0引腳還通過(guò)電阻R02接外部電源，交流電流信號(hào)采集單元的輸出接入單片機(jī)UOl的Pl. 1引腳，電壓信號(hào)采集單元的輸出接單片機(jī)UOl的Pl. 2 引腳，單片機(jī)UOl的Pl. 6引腳、Pl. 7引腳分別接有電容補(bǔ)償單元。如圖2所示，交流電流信號(hào)采集單元包括型號(hào)為AH3144E的單極霍爾元件U04，單極霍爾元件U04通過(guò)檢測(cè)“C”型磁環(huán)中是否感應(yīng)到交流線路中電流的磁場(chǎng)變化，將單片機(jī)的Pl. 1腳信號(hào)從高電位下拉為低電平，促使單片機(jī)內(nèi)部比較器輸出端P3. 6發(fā)生反轉(zhuǎn)。如圖3所示，電壓信號(hào)采集單元包括型號(hào)為PC817的光耦合器U02，光耦合器U02 兩輸入端分別通過(guò)二極管D02、D03接入家庭用電線路中，且光耦合器U02兩輸入端的二極管D02、D03方向相反，光耦合器U02兩輸入端之間還接有另一穩(wěn)壓二極管D04，光耦合器 U02—個(gè)輸出端接地，另一個(gè)輸出端與單片機(jī)UOl的Pl. 2引腳連接，且光耦合器U02與單片機(jī)UOl的Pl. 2引腳連接的輸出端還通過(guò)上拉電阻R04接外部+5V電源。如圖4所示，接入單片機(jī)UOl的Pl. 6引腳的電容補(bǔ)償執(zhí)行單元包括兩個(gè)三極管 Q01、Q02，兩個(gè)三極管Q01、Q02的發(fā)射極分別接地，其中第一個(gè)三極管QOl集電極與第二個(gè)三極管Q02基極連接，第一個(gè)三極管QOl的基極、集電極分別各自通過(guò)電阻R06、R07接外部電源，第二個(gè)三極管Q02的集電極接有繼電器K01，繼電器KOl的輸出上連接有補(bǔ)償電容 C03，補(bǔ)償電容C03接入家庭用電線路中，單片機(jī)UOl的Pl. 6引腳與第一個(gè)三極管QOl的基極通過(guò)電阻R08連接。如圖5所示。接入單片機(jī)UOl的Pl. 7引腳的電容補(bǔ)償執(zhí)行單元包括兩個(gè)三極管 Q03、Q004，兩個(gè)三極管Q03、Q004的發(fā)射極分別接地，其中第一個(gè)三極管Q03集電極與第二個(gè)三極管Q004基極連接，第一個(gè)三極管Q03的基極、集電極分別各自通過(guò)電阻R09、RlO接外部電源，第二個(gè)三極管Q004的集電極接有繼電器K02，繼電器K02的輸出上連接有補(bǔ)償電容C04，補(bǔ)償電容C04接入家庭用電線路中，單片機(jī)UOl的Pl. 7引腳與第一個(gè)三極管Q03 的基極通過(guò)電阻Rll連接。本實(shí)用新型中，首先要測(cè)量家庭用電線路中電壓、電流之間的相位差Φ，因?yàn)榧彝ビ秒娭?，一般只有兩種一種為純電阻型負(fù)載，如電飯鍋、電熱水器、電熱毯等；另一種為感性負(fù)載，如家用空調(diào)、冰箱、洗衣機(jī)、抽油煙機(jī)、電磁爐等。眾所周知電阻型負(fù)載功率因數(shù)為1. 0，而電感型負(fù)載，功率因數(shù)一般都低，只有0. 8左右，這時(shí)就需要檢測(cè)出電流滯后于電壓相位差的多少，來(lái)進(jìn)行電容的補(bǔ)償。交流電有正負(fù)半周，當(dāng)電壓在正半周過(guò)零點(diǎn)時(shí)，通過(guò)高低壓光電隔離，使單片機(jī)Pl. 2腳采集到電壓信號(hào)后，單片機(jī)內(nèi)部TO計(jì)時(shí)器開(kāi)始計(jì)時(shí)，一直等到單片機(jī)內(nèi)部比較器輸出端P3. 6由高電平變?yōu)榈碗娖綍r(shí)，停止計(jì)時(shí)，此計(jì)時(shí)時(shí)間的大小與相位差成正比。當(dāng)計(jì)數(shù)為零時(shí)，即表示負(fù)載為純電阻型，不需要進(jìn)行電容補(bǔ)償；當(dāng)計(jì)數(shù)值越大，補(bǔ)償電容投入越多。交流電流的檢測(cè)沒(méi)有采用體積龐大的電流互感器，因?yàn)榇斯?jié)電器僅需要采集正半周電流過(guò)零點(diǎn)時(shí)的信號(hào)，所以選用體積小的單極霍爾開(kāi)關(guān)采集電流相位傳感器，當(dāng)“C”狀的磁環(huán)中有交流電流產(chǎn)生的變化磁場(chǎng)時(shí)，單片機(jī)的Pl. 1腳將采集到單極霍爾開(kāi)關(guān)輸出變化信號(hào)，促使單片機(jī)內(nèi)部比較器輸出端P3. 6發(fā)生反轉(zhuǎn)，基于此計(jì)時(shí)時(shí)間的多少，單片機(jī)進(jìn)行邏輯判斷，是否進(jìn)行電容補(bǔ)償，補(bǔ)償量多少，先補(bǔ)償?shù)南惹谐?，后補(bǔ)償?shù)难訒r(shí)切除。
權(quán)利要求1.家庭節(jié)電器，所述家庭節(jié)電器包括有控制單元、交流電流信號(hào)采集單元、電壓信號(hào)采集單元、電容補(bǔ)償單元，控制單元包括型號(hào)為AT89C4051的單片機(jī)，所述單片機(jī)的VPP引腳通過(guò)電阻接地，VCC引腳接外部+5V電源，且VPP引腳與VCC引腳之間接有電容，單片機(jī)的 XTALl引腳與XTAL2引腳之間接有晶振電路，單片機(jī)的GND引腳接地，Pl. 0引腳通過(guò)二極管接地，Pl. 0引腳還通過(guò)電阻接外部電源，所述交流電流信號(hào)采集單元的輸出接入單片機(jī)的 Pl. 1引腳，電壓信號(hào)采集單元的輸出接單片機(jī)的Pl. 2引腳，單片機(jī)的Pl. 6引腳、Pl. 7引腳分別接有電容補(bǔ)償單元；所述交流電流信號(hào)采集單元包括型號(hào)為AH3144E的單極霍爾元件，所述單極霍爾元件通過(guò)檢測(cè)“C”型磁環(huán)中是否感應(yīng)到交流線路中電流的磁場(chǎng)變化，將單片機(jī)的Pl. 1腳信號(hào)從高電位下拉為低電平，促使單片機(jī)內(nèi)部比較器輸出端P3. 6發(fā)生反轉(zhuǎn)；所述電壓信號(hào)采集單元包括型號(hào)為PC817的光耦合器，所述光耦合器兩輸入端分別通過(guò)二極管接入家庭用電線路中，且光耦合器兩輸入端的二極管方向相反，光耦合器兩輸入端之間還接有另一穩(wěn)壓二極管，所述光耦合器一個(gè)輸出端接地，另一個(gè)輸出端與單片機(jī)的 Pl. 2引腳連接，且光耦合器與單片機(jī)Pl. 2引腳連接的輸出端還通過(guò)上拉電阻接外部+5V電源；所述電容補(bǔ)償單元包括兩個(gè)三極管，兩個(gè)三極管的發(fā)射極分別接地，其中第一個(gè)三極管集電極與第二個(gè)三極管基極連接，第一個(gè)三極管的基極、集電極分別各自通過(guò)電阻接外部電源，第二個(gè)三極管的集電極接有繼電器，所述繼電器的輸出上連接有補(bǔ)償電容，所述補(bǔ)償電容接入家庭用電線路中，所述單片機(jī)的Pl. 6引腳、Pl. 7引腳分別與各自接入的電容補(bǔ)償單元中第一個(gè)三極管的基極通過(guò)電阻連接。
專利摘要本實(shí)用新型公開(kāi)了一種家庭節(jié)電器，包括有控制單元，以及接入控制單元的交流電流信號(hào)采集單元、交流電壓信號(hào)采集單元、電容補(bǔ)償控制單元，控制單元由單片機(jī)構(gòu)成，交流電流信號(hào)采集單元由單極霍爾開(kāi)關(guān)構(gòu)成，電壓信號(hào)采集單元由光耦合器構(gòu)成，電容補(bǔ)償執(zhí)行單元由三極管和繼電器構(gòu)成。本實(shí)用新型能夠有效提高家庭用電的功率因數(shù)，并實(shí)時(shí)智能化檢測(cè)無(wú)功功率，實(shí)現(xiàn)自動(dòng)補(bǔ)償，進(jìn)而提高家用空調(diào)、冰箱、洗衣機(jī)、抽油煙機(jī)、電磁爐等感性負(fù)載的功率因數(shù)，以達(dá)到節(jié)約用電的目的。
文檔編號(hào)G01R15/22GK202142863SQ20112022301
公開(kāi)日2012年2月8日 申請(qǐng)日期2011年6月28日 優(yōu)先權(quán)日2011年6月28日
發(fā)明者李祖軍, 梁秀滄, 羅來(lái)偉 申請(qǐng)人:六安天時(shí)節(jié)能科技服務(wù)有限公司