柜式空調(diào)耗電量計量裝置制造方法
【專利摘要】本實用新型涉及一種柜式空調(diào)耗電量計量裝置，包括微處理器單元、采樣單元、串行接口和校表脈沖輸出單元及為整個柜式空調(diào)耗電量計量裝置提供工作電壓的電源單元，采樣單元的輸出端、串行接口及校表脈沖輸出單元分別和所述的微處理器單元相連，采樣單元的輸入端和柜式空調(diào)電源輸入端相連，串行接口和柜式空調(diào)主控電路相連，微處理器單元為單片機U3，單片機U3采用MSP430AFE253單片機。本實用新型安裝在柜式空調(diào)內(nèi)部，可同時測量電壓、電流、頻率、功率和功率因數(shù)等電參數(shù)，功耗低，有利于降低線路損耗。電流范圍比較大，在電流大于16A的電器中也能進行計量，滿足柜式空調(diào)電能計量的要求。安裝和使用方便，成本較低。
【專利說明】柜式空調(diào)耗電量計量裝置
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001 ] 本實用新型涉及一種耗電量計量裝置，尤其涉及一種柜式空調(diào)耗電量計量裝置?！颈尘凹夹g(shù)】
[0002]目前電器的用電量計量裝置一般都做成面板式計量插座結(jié)構(gòu)，安裝在墻體上，需要占用墻面位置及體積，計量插座上還得有顯示元件進行電量顯示，既不方便，又增加成本。也有將計量裝置安裝在電器內(nèi)部的結(jié)構(gòu)，一般都用ADE7753計量芯片或SD3003計量芯片實現(xiàn)，其電流范圍只適用于電流小于等于16A的電器，在電流大于16A的電器中無法進行計量，使用存在局限性。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]本實用新型主要解決原有計量插座需要占用墻面位置及體積，既不方便，又增加成本的技術(shù)問題，同時解決原有安裝于電器內(nèi)部的計量裝置只適用于電流小于等于16A的電器，在電流大于16A的電器中無法進行計量，使用存在局限性的技術(shù)問題；提供一種柜式空調(diào)耗電量計量裝置，其安裝在柜式空調(diào)內(nèi)部，利用柜式空調(diào)主顯示器顯示耗電量，不僅使用方便，而且減少成本，同時其計量芯片的電流范圍比較大，在電流大于16A的電器中也能進行計量，適于安裝在大電流的柜式空調(diào)中。
[0004]本實用新型的上述技術(shù)問題主要是通過下述技術(shù)方案得以解決的:本實用新型包括微處理器單元、采樣單元、串行接口和校表脈沖輸出單元及為整個柜式空調(diào)耗電量計量裝置提供工作電壓的電源單元，采樣單元的輸出端、串行接口及校表脈沖輸出單元分別和所述的微處理器單元相連，采樣單元的輸入端和柜式空調(diào)電源輸入端相連，串行接口和柜式空調(diào)主控電路相連，所述的微處理器單元為單片機U3，單片機U3采用MSP430AFE253單片機。本實用新型安裝在柜式空調(diào)內(nèi)部，采樣單元采集柜式空調(diào)電源輸入端(即供電進線)上的電流和電壓值，輸送給微處理器單元，由微處理器單元經(jīng)過分析和計算，計算出柜式空調(diào)工作時所消耗的電量，再通過串行接口輸送給柜式空調(diào)主控電路，最后在柜式空調(diào)的主顯示屏上顯示出所測得的電量值。通過串行接口，還能進行讀寫操作，豐富了計量裝置的功能。需要校表時，校表脈沖輸出單元連接到校表臺，MSP430AFE253單片機能直接輸出電能脈沖，通過校表脈沖輸出單元輸出校表脈沖給校表臺，用于電能計量的誤差修正和校對，確保耗電量計量裝置精確計量。本技術(shù)方案的電能計量芯片采用MSP430AFE253單片機，MSP430AFE253單片機的內(nèi)部集成了模擬前端，可實現(xiàn)電能計量功能，其性能、技術(shù)指標(biāo)完全符合單相計量技術(shù)要求，可同時測量電壓、電流、頻率、功率(包括有功、無功和視在功率)和功率因數(shù)等電參數(shù)，能保存有功電量信息，能查看柜式空調(diào)總共消耗的有功電能。MSP430AFE253單片機的結(jié)構(gòu)非常適合用作電能計量芯片，它內(nèi)部包含了很多硬件資源，因而大大降低了計量部分的成本，而且該電能計量芯片功耗低，降低了整個計量裝置的功耗，減少了電網(wǎng)上的消耗，有利于降低線路損耗。MSP430AFE253單片機作為電能計量芯片，其電流范圍比較大，在電流大于16A的電器中也能進行計量，滿足柜式空調(diào)電能計量的要求。[0005]作為優(yōu)選，所述的柜式空調(diào)耗電量計量裝置包括光耦隔離單元，光耦隔離單元的一端和所述的微處理器單元相連，光耦隔離單元的另一端和所述的串行接口相連。微處理器單元的串口，通過光耦隔離單元的隔離后，再與外部串行接口進行通信，保證了電路的完全隔離，提高電路工作的安全性和可靠性。
[0006]作為優(yōu)選，所述的采樣單元包括電流采樣電路和電壓采樣電路，電流采樣電路包括電阻R17、電阻R19和電容C17、電容C18、電容C19，電壓采樣電路包括電阻R7、電阻R8、電阻R9、電阻R10、電阻Rl1、電阻R12、電阻R13、電阻R14、電阻R15、電阻R16、壓敏電阻VRl和電容C14、電容C15、電容C16，所述的校表脈沖輸出單元包括電阻R6和三極管Ql ;電阻R17的一端、電阻R19的一端分別和單芯接口 J3、單芯接口 J4相連，電阻R17的另一端、電阻R19的另一端分別和單片機U3的I腳、2腳相連，電容C17和電容C19串聯(lián)，該串聯(lián)電路再和電容C18并聯(lián)，該并聯(lián)電路連接在單片機U3的I腳和2腳之間，電容C17和電容C19的連接點接地；兩芯接口 J2的兩個管腳并接，并且和電阻R15及壓敏電阻VRl的一端相連，壓敏電阻VRl的另一端接地，電阻R15和電阻R14、電阻R12、電阻R7、電阻R8、電阻R9、電阻RlO連成串聯(lián)電路，電阻RlO的另一端經(jīng)電阻Rll和單片機U3的3腳相連，電阻RlO和電阻Rll的連接點經(jīng)電阻R13接地，電阻R16 —端接地，其另一端和單片機U3的4腳相連，電容C14和電容C16串聯(lián)，該串聯(lián)電路再和電容C15并聯(lián)，該并聯(lián)電路連接在單片機U3的3腳和4腳之間，電容C14和電容C16的連接點接地；單片機U3的21腳經(jīng)電阻R6和三極管Ql的基極相連，三極管Ql的發(fā)射極接地，三極管Ql的集電極和兩芯接口 XS2的2腳相連，兩芯接口 XS2的I腳接電壓VCC ;單片機U3的5腳接電壓VCC，單片機U3的6腳接地，電容C9和電容C7的并聯(lián)電路連接在單片機U3的5腳和6腳之間，單片機U3的7腳經(jīng)電容C8接地，單片機U3的8腳、9腳、12腳、13腳、17腳、18腳、22腳、23腳和24腳均接地，單片機U3的16腳接電壓VCC，并且經(jīng)電容ClO和電容Cl I的并聯(lián)電路接地，單片機U3的14腳經(jīng)電容C12接地，單片機U3的15腳經(jīng)電容C13接地，單片機U3的14腳和15腳之間連接有晶振XTl^aMlXTl的中間腳接地。壓敏電阻VRl起到浪涌保護作用，避免強電流侵入而造成損壞。電路簡單，實現(xiàn)方便，性能可靠。
[0007]作為優(yōu)選，所述的光耦隔離單元包括光耦U1、光耦U2和電阻R1、電阻R2、電阻R3、電阻R4，光耦Ul和光耦U2均采用NEC2501芯片，串行接口采用四芯接口 Jl ;單片機U3的20腳和光耦Ul的4腳相連，光耦Ul的4腳，一路經(jīng)電阻Rl接電壓VCC，另一路經(jīng)電容Cl接地，光耦Ul的I腳接電壓VDD，光耦Ul的2腳經(jīng)電阻R3和四芯接口 Jl的4腳相連，單片機U3的19腳經(jīng)電阻R4和光耦U2的2腳相連，光耦U2的I腳接電壓VCC，光耦U2的3腳接地，光耦U2的4腳，一路經(jīng)電阻R2接電壓VDD，另一路和四芯接口 Jl的3腳相連。電路簡單，實現(xiàn)方便，性能可靠，成本也較低。
[0008]本實用新型的有益效果是:其安裝在柜式空調(diào)內(nèi)部，可同時測量電壓、電流、頻率、功率和功率因數(shù)等電參數(shù)，能保存有功電量信息，能查看柜式空調(diào)總共消耗的有功電能。功耗低，有利于降低線路損耗。電流范圍比較大，在電流大于16A的電器中也能進行計量，滿足柜式空調(diào)電能計量的要求。而且安裝和使用方便，成本也較低。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0009]圖1是本實用新型的一種電路原理連接結(jié)構(gòu)框圖。[0010]圖2是本實用新型的一種電路原理圖。
[0011]圖中1.微處理器單元，2.采樣單元，3.串行接口，4.校表脈沖輸出單元，5.電源單元，6.光耦隔離單元，7.柜式空調(diào)電源輸入端，8.柜式空調(diào)主控電路。
【具體實施方式】
[0012]下面通過實施例，并結(jié)合附圖，對本實用新型的技術(shù)方案作進一步具體的說明。
[0013]實施例:本實施例的柜式空調(diào)耗電量計量裝置，安裝在柜式空調(diào)內(nèi)部，如圖1所示，包括微處理器單元1、采樣單元2、串行接口 3、光耦隔離單元6和校表脈沖輸出單元4及為整個柜式空調(diào)耗電量計量裝置提供工作電壓的電源單元5。采樣單元2的輸入端和柜式空調(diào)電源輸入端7相連，采樣單元2的輸出端和微處理器單元I的輸入端相連，微處理器單元I的輸出端和校表脈沖輸出單元4的輸入端相連，校表脈沖輸出單元4的輸出端連接到校表臺，光耦隔離單元6的一端和微處理器單元I的串口信號端相連，光耦隔離單元6的另一端和串行接口 3相連，串行接口 3再和柜式空調(diào)主控電路8相連。
[0014]如圖2所示，微處理器單元I為單片機U3，單片機U3采用MSP430AFE253單片機；采樣單元2包括電流采樣電路和電壓采樣電路，電流采樣電路包括電阻R17、電阻R19和電容C17、電容C18、電容C19，電壓采樣電路包括電阻R7、電阻R8、電阻R9、電阻R10、電阻R11、電阻R12、電阻R13、電阻R14、電阻R15、電阻R16、壓敏電阻VRl和電容C14、電容C15、電容C16 ;校表脈沖輸出單兀4包括電阻R6和三極管Ql ;光稱隔離單兀6包括光稱U1、光稱U2和電阻R1、電阻R2、電阻R3、電阻R4，光耦Ul和光耦U2均采用NEC2501芯片，串行接口 3采用四芯接口 Jl。電阻R17的一端、電阻R19的一端分別和單芯接口 J3、單芯接口 J4相連，電阻R17的另一端、電阻R19的另一端分別和單片機U3的I腳、2腳相連，電容C17和電容C19串聯(lián)，該串聯(lián)電路再和電容C18并聯(lián)，該并聯(lián)電路連接在單片機U3的I腳和2腳之間，電容C17和電容C19的連接點接地；兩芯接口 J2的兩個管腳并接，并且和電阻R15及壓敏電阻VRl的一端相連，壓敏電阻VRl的另一端接地，電阻R15和電阻R14、電阻R12、電阻R7、電阻R8、電阻R9、電阻RlO連成串聯(lián)電路，電阻RlO的另一端經(jīng)電阻Rll和單片機U3的3腳相連，電阻RlO和電阻Rll的連接點經(jīng)電阻R13接地，電阻R16 —端接地，其另一端和單片機U3的4腳相連，電容C14和電容C16串聯(lián)，該串聯(lián)電路再和電容C15并聯(lián)，該并聯(lián)電路連接在單片機U3的3腳和4腳之間，電容C14和電容C16的連接點接地，兩芯接口 J2、單芯接口 J3和單芯接口 J4通過導(dǎo)線連接到柜式空調(diào)電源輸入端；單片機U3的21腳經(jīng)電阻R6和三極管Ql的基極相連，三極管Ql的發(fā)射極接地，三極管Ql的集電極和兩芯接口 XS2的2腳相連，兩芯接口 XS2的I腳接電壓VCC，需要校表時，通過連接線將兩芯接口 XS2和校表臺上相應(yīng)信號輸入接口相連；單片機U3的5腳接電壓VCC，單片機U3的6腳接地，電容C9和電容C7的并聯(lián)電路連接在單片機U3的5腳和6腳之間，單片機U3的7腳經(jīng)電容C8接地，單片機U3的8腳、9腳、12腳、13腳、17腳、18腳、22腳、23腳和24腳均接地，單片機U3的16腳接電壓VCC，并且經(jīng)電容ClO和電容Cl I的并聯(lián)電路接地，單片機U3的14腳經(jīng)電容C12接地，單片機U3的15腳經(jīng)電容C13接地，單片機U3的14腳和15腳之間連接有晶振XT1，晶振XTl的中間腳接地。單片機U3的20腳和光耦Ul的4腳相連，光耦Ul的4腳，一路經(jīng)電阻Rl接電壓VCC，另一路經(jīng)電容Cl接地，光耦Ul的I腳接電壓VDD，光耦Ul的2腳經(jīng)電阻R3和四芯接口 Jl的4腳相連，單片機U3的19腳經(jīng)電阻R4和光耦U2的2腳相連，光耦U2的I腳接電壓VCC，光耦U2的3腳接地，光耦U2的4腳，一路經(jīng)電阻R2接電壓VDD,另一路和四芯接口 Jl的3腳相連。四芯接口 Jl再通過通信線和柜式空調(diào)主控電路上的串行接口相連。
[0015]MSP430AFE253單片機的內(nèi)部集成了模擬前端，可實現(xiàn)電能計量功能，其性能、技術(shù)指標(biāo)完全符合單相計量技術(shù)要求，可同時測量電壓、電流、頻率、功率(包括有功、無功和視在功率)和功率因數(shù)等電參數(shù)，能保存有功電量信息，能查看柜式空調(diào)總共消耗的有功電能。采樣單元采集柜式空調(diào)電源輸入端(即供電進線)上的電流和電壓值，輸送給微處理器單元，由微處理器單元經(jīng)過分析和計算，計算出柜式空調(diào)工作時所消耗的電量，再通過串行接口輸送給柜式空調(diào)主控電路，最后在柜式空調(diào)的主顯示屏上顯示出所測得的電量值。需要校表時，校表脈沖輸出單元連接到校表臺，MSP430AFE253單片機能直接輸出電能脈沖，通過校表脈沖輸出單兀輸出校表脈沖給校表臺，用于電能計量的誤差修正和校對，確保耗電量計量裝置精確計量。本實用新型功耗低，有利于降低線路損耗。電流范圍比較大，在電流大于16A的電器中也能進行計量，滿足柜式空調(diào)電能計量的要求。而且安裝和使用方便，成本也較低。
【權(quán)利要求】
1.一種柜式空調(diào)耗電量計量裝置，其特征在于包括微處理器單元(I)、采樣單元(2)、串行接口(3)和校表脈沖輸出單元(4)及為整個柜式空調(diào)耗電量計量裝置提供工作電壓的電源單元(5)，采樣單元(2)的輸出端、串行接口(3)及校表脈沖輸出單元(4)分別和所述的微處理器單元(I)相連，采樣單元(2)的輸入端和柜式空調(diào)電源輸入端(7)相連，串行接口(3)和柜式空調(diào)主控電路(8)相連，所述的微處理器單元(I)為單片機U3，單片機U3采用MSP430AFE253單片機；所述的采樣單元(2)包括電流采樣電路和電壓采樣電路，電流采樣電路包括電阻R17、電阻R19和電容C17、電容C18、電容C19，電壓采樣電路包括電阻R7、電阻R8、電阻R9、電阻R10、電阻Rl1、電阻R12、電阻R13、電阻R14、電阻R15、電阻R16、壓敏電阻VRl和電容C14、電容C15、電容C16，所述的校表脈沖輸出單元(4)包括電阻R6和三極管Ql ;電阻R17的一端、電阻R19的一端分別和單芯接口 J3、單芯接口 J4相連，電阻R17的另一端、電阻R19的另一端分別和單片機U3的I腳、2腳相連，電容C17和電容C19串聯(lián)，該串聯(lián)電路再和電容C18并聯(lián)，該并聯(lián)電路連接在單片機U3的I腳和2腳之間，電容C17和電容C19的連接點接地；兩芯接口 J2的兩個管腳并接，并且和電阻R15及壓敏電阻VRl的一端相連，壓敏電阻VRl的另一端接地，電阻R15和電阻R14、電阻R12、電阻R7、電阻R8、電阻R9、電阻RlO連成串聯(lián)電路，電阻RlO的另一端經(jīng)電阻Rll和單片機U3的3腳相連，電阻RlO和電阻Rll的連接點經(jīng)電阻R13接地，電阻R16 —端接地，其另一端和單片機U3的4腳相連，電容C14和電容C16串聯(lián)，該串聯(lián)電路再和電容C15并聯(lián)，該并聯(lián)電路連接在單片機U3的3腳和4腳之間，電容C14和電容C16的連接點接地；單片機U3的21腳經(jīng)電阻R6和三極管Ql的基極相連，三極管Ql的發(fā)射極接地，三極管Ql的集電極和兩芯接口 XS2的2腳相連，兩芯接口 XS2的I腳接電壓VCC ;單片機U3的5腳接電壓VCC，單片機U3的6腳接地，電容C9和電容C7的并聯(lián)電路連接在單片機U3的5腳和6腳之間，單片機U3的7腳經(jīng)電容C8接地，單片機U3的8腳、9腳、12腳、13腳、17腳、18腳、22腳、23腳和24腳均接地，單片機U3的16腳接電壓VCC，并且經(jīng)電容ClO和電容Cl I的并聯(lián)電路接地，單片機U3的14腳經(jīng)電容C12接地，單片機U3的15腳經(jīng)電容C13接地，單片機U3的14腳和15腳之間連接有晶振XT1，晶振XTl的中間腳接地。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的柜式空調(diào)耗電量計量裝置，其特征在于包括光耦隔離單元(6)，光耦隔離單元(6)的一端和所述的微處理器單元(I)相連，光耦隔離單元(6)的另一端和所述的串行接口(3)相連。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的柜式空調(diào)耗電量計量裝置，其特征在于所述的光耦隔離單元(6)包括光耦U1、光耦U2和電阻R1、電阻R2、電阻R3、電阻R4，光耦Ul和光耦U2均采用NEC2501芯片，串行接口(3)采用四芯接口 Jl ;單片機U3的20腳和光耦Ul的4腳相連，光耦Ul的4腳，一路經(jīng)電阻Rl接電壓VCC，另一路經(jīng)電容Cl接地，光耦Ul的I腳接電壓VDD，光耦Ul的2腳經(jīng)電阻R3和四芯接口 Jl的4腳相連，單片機U3的19腳經(jīng)電阻R4和光耦U2的2腳相連，光耦U2的I腳接電壓VCC，光耦U2的3腳接地，光耦U2的4腳，一路經(jīng)電阻R2接電壓VDD，另一路和四芯接口 Jl的3腳相連。
【文檔編號】G01R22/06GK203606430SQ201320626661
【公開日】2014年5月21日 申請日期:2013年10月11日 優(yōu)先權(quán)日:2013年10月11日
【發(fā)明者】虞振興, 劉圣連, 黃龍松, 趙振東, 張其華 申請人:利爾達科技集團股份有限公司