一種可精確測(cè)量電器待機(jī)能耗的電能表的制作方法
【專利摘要】本實(shí)用新型公開了一種可以精確測(cè)量電器待機(jī)能耗的電能表，該電能表由相線電壓采樣部分、相線電流采樣部分、零線電流采樣部分、計(jì)量部分、中央處理器部分、存儲(chǔ)部分、顯示部分和通信部分等組成。其中，相線電流部分采用電流互感器進(jìn)行相線電流測(cè)量，實(shí)現(xiàn)對(duì)電器正常運(yùn)行下的電能計(jì)量，零線電流部分采用錳銅片結(jié)合三運(yùn)放組成的放大電路，對(duì)電器待機(jī)情況下的電能進(jìn)行計(jì)量，從而實(shí)現(xiàn)了對(duì)電器正常供電和待機(jī)情況下的能耗的精確測(cè)量。
【專利說明】一種可精確測(cè)量電器待機(jī)能耗的電能表

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實(shí)用新型發(fā)明涉及一種智能電能表，特別是具有精確測(cè)量電器待機(jī)能耗的電能表。

【背景技術(shù)】
[0002]大量電子產(chǎn)品的普及，使得各種家用電器進(jìn)入了各家各戶，人們享受方便的同時(shí)，也忽略了電器產(chǎn)品電源不關(guān)的問題，產(chǎn)生了大量的待機(jī)能耗，這不僅給用戶增加電費(fèi)方面的問題，同時(shí)也加劇了電力資源的緊張。例如，當(dāng)看完電視后，很少有人會(huì)關(guān)閉電視機(jī)和機(jī)頂盒的電源開關(guān)。據(jù)調(diào)查顯示，電視機(jī)不關(guān)電源，也會(huì)耗電5-10瓦；臺(tái)式電腦待機(jī)時(shí)平均每小時(shí)耗電43.06瓦，關(guān)機(jī)后如果不拔電源每小時(shí)仍然耗電12.34瓦；音響器材、電風(fēng)扇及電視解碼器(機(jī)頂盒)等關(guān)機(jī)后不拔電源的耗電情況分別為3.91瓦、3.38瓦及1.56瓦。由此可見，電器不用時(shí)，要及時(shí)關(guān)閉電源，否則仍會(huì)在消耗電能，這不僅造成電能的浪費(fèi)，同時(shí)也會(huì)增加格外的電費(fèi)。因此，對(duì)家用電器待機(jī)能耗的測(cè)量就成為一種迫切要求。
[0003]本實(shí)用新型專利的提出，就可以很好的解決該問題，可以實(shí)時(shí)提示給用戶待機(jī)電器耗電量，從而有效提醒用戶及時(shí)關(guān)閉用電設(shè)備的開關(guān)電源，節(jié)約電能。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本實(shí)用新型專利提出一種新的電路結(jié)構(gòu)，能對(duì)日常電器在正常供電下和外部斷電下進(jìn)行正常計(jì)量，電路結(jié)構(gòu)上根據(jù)現(xiàn)有計(jì)量芯片可以同時(shí)計(jì)量?jī)陕冯娔苄盘?hào)的電流為基礎(chǔ)，電路電壓部分采用電阻分壓電路進(jìn)行采樣，降低產(chǎn)品成本；電路相電流部分采用錳銅片進(jìn)行直接采樣，錳銅片采樣在起動(dòng)電流、線性范圍、功耗和精度等方面都具有很強(qiáng)的優(yōu)勢(shì)，電路零線電流部分加入一個(gè)三運(yùn)放組成放大器后通過電流互感器進(jìn)行采樣，三運(yùn)放的作用就是將待機(jī)時(shí)的微小電流進(jìn)行放大，從而將該小電流信號(hào)經(jīng)過電流互感器傳輸?shù)接?jì)量芯片，從而完成對(duì)待機(jī)能耗的精確測(cè)量。三運(yùn)放采用三組放大器串并聯(lián)的電路，使得電器待機(jī)情況下的微小電流能夠被精確檢測(cè)，電流互感器采用符合120185及國標(biāo)(^81208-97互感器，利用互感器采樣的的優(yōu)點(diǎn)是抗干擾性較強(qiáng)，線路簡(jiǎn)單，測(cè)量精度準(zhǔn)確可靠。
[0005]本實(shí)用新型專利的計(jì)量芯片采用八117053八，該計(jì)量芯片動(dòng)態(tài)范圍大，標(biāo)稱的動(dòng)態(tài)范圍是2000:1，可以完成對(duì)不同電流的計(jì)量。芯片內(nèi)部有兩路計(jì)量接口，其中一路與相線電流端連接，用來計(jì)量電器正常工作時(shí)的電能功耗參數(shù)，一路與零線電流端相接，用來計(jì)量電器待機(jī)工作下的電能功耗參數(shù)，最后，將兩路計(jì)量的參數(shù)數(shù)據(jù)傳遞給中央處理器芯片。
[0006]本實(shí)用新型專利的原理為:電能表以相線測(cè)量電流為依據(jù)，判斷是否切換相線、零線測(cè)量回路:當(dāng)相線測(cè)量電流大于等于5% 1? (?表示額定工作電流)時(shí)，以相線電流作為測(cè)量回路；相線測(cè)量電流小于5% 1?時(shí)，切換到零線測(cè)量電流作為測(cè)量依據(jù)。大電流工作狀態(tài)時(shí)，由于零線電流采樣信號(hào)已經(jīng)大于采樣范圍，所以不能夠作為正常測(cè)量回路，此時(shí)，電能表計(jì)量電器正常運(yùn)行時(shí)的電能功耗。
[0007]本實(shí)用新型專利的中央處理器采用肥078？0526八，該芯片功耗低，穩(wěn)定性高，抗干擾能力強(qiáng)，內(nèi)置仙、晶振、串口、電源檢測(cè)、多種定時(shí)器等，滿足整個(gè)系統(tǒng)控制處理需要。電器正常運(yùn)行時(shí)，將從計(jì)量芯片接收到的相線電流信息與當(dāng)前電壓信息進(jìn)行處理，從而得出電器正常運(yùn)行時(shí)的電能功耗，當(dāng)電器待機(jī)時(shí)，將從計(jì)量芯片接收到的零線電流信息與當(dāng)前電壓信息進(jìn)行處理，從而能精確得出電器待機(jī)時(shí)的能耗。最后，將電器正常運(yùn)行及待機(jī)運(yùn)行的電能能耗存儲(chǔ)至存儲(chǔ)芯片，用于外部顯示部分的處理，從而用戶可以方便的知道電器正常及待機(jī)時(shí)的精確能耗，從而實(shí)現(xiàn)了對(duì)電器能耗的精確測(cè)量，可以實(shí)時(shí)提醒用戶及時(shí)關(guān)閉待機(jī)電源，節(jié)約電能。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0008]附圖1為本實(shí)用新型專利的系統(tǒng)框圖。
[0009]附圖2為本實(shí)用新型專利的相線電壓采樣部分電路圖。
[0010]附圖3為本實(shí)用新型專利的相線電流采樣部分電路圖。
[0011]附圖4為本實(shí)用新型專利的零線電流部分采樣電路圖。
[0012]附圖5為本實(shí)用新型專利的計(jì)量部分電路圖。

【具體實(shí)施方式】
[0013]結(jié)合附圖，對(duì)本本實(shí)用新型專利作詳細(xì)說明。
[0014]附圖1為本實(shí)用新型專利的系統(tǒng)框圖，由電壓采樣、相線電流采樣、零線電流采樣、計(jì)量芯片、中央處理器、顯示部分、存儲(chǔ)部分和通信部分組成。其中，電壓采樣采用電阻分壓方式將外界電壓分壓到計(jì)量芯片可以接受的電壓范圍。相線電流采樣和零線電流采樣分別對(duì)電器正常運(yùn)行及待機(jī)情況下的電流進(jìn)行采樣。計(jì)量芯片將接收到的電壓和電流信號(hào)轉(zhuǎn)換成可用數(shù)據(jù)后，進(jìn)行處理。中央處理器對(duì)計(jì)量芯片數(shù)據(jù)進(jìn)行分類儲(chǔ)存，同時(shí)，對(duì)整個(gè)電能表的運(yùn)作起到管理作用。存儲(chǔ)部分、顯示部分和通信部分都是為了方便用戶可以更加直接的觀察到電器正常運(yùn)行及待機(jī)功耗的電能。
[0015]附圖2為本實(shí)用新型專利的相線電壓部分采樣電路圖。外接相線電壓1爪經(jīng)過電阻尺50、尺51、尺54、尺140、尺141、尺142、尺143、尺144和尺145降壓后，降至可以被計(jì)量芯片八丁17053八正常計(jì)量的工作電壓乂3？，電容043是濾波電容，去除電壓信號(hào)中的雜波信號(hào)。
[0016]附圖3為本實(shí)用新型專利的相線電流采樣部分電路圖。電流互感器了3的輸出引腳3通過電阻[47和[49分流成可以接受的電流信號(hào)乂2？輸入至計(jì)量芯片電流輸入通道，引腳4通過電阻[48和[50降低到可以被計(jì)量芯片接受的信號(hào)V〗隊(duì)計(jì)量芯片通過對(duì)乂2？和乂2~兩個(gè)信號(hào)的處理，就可以計(jì)算出電器正常工作時(shí)的電能功耗。
[0017]附圖4為本實(shí)用新型專利的零線電流采樣部分電路圖。從錳銅片了5出來的電流信號(hào)經(jīng)過?:39和?:40濾波后，通過八1、八2、八3放大器進(jìn)行放大處理，八1、八2、八3放大器組成了一個(gè)三運(yùn)放放大器，可以對(duì)小電流進(jìn)行核實(shí)的放大及優(yōu)化處理，使得電流范圍在計(jì)量芯片的輸入電流范圍內(nèi)，從而很好的實(shí)現(xiàn)電器待機(jī)情況下電能的精確計(jì)量。
[0018]附圖5為本實(shí)用新型專利的計(jì)量部分電路圖。采用高精度的專用計(jì)量芯片八177053八。該芯片在2000 的動(dòng)態(tài)范圍內(nèi)，計(jì)量精度可以達(dá)到0.1%。其中，電壓通過采用電阻財(cái)一町1等多電阻串聯(lián)的分壓方式進(jìn)行電壓采樣，相線電流通過錳銅片進(jìn)行采樣，零線電流通過電流互感器進(jìn)行采樣，從而完成對(duì)電器正常及待機(jī)兩種狀態(tài)下的電能精確計(jì)量。
[0019]本實(shí)用新型專利的具體實(shí)現(xiàn)過程為:當(dāng)電器正常工作時(shí)，電流信號(hào)V〗？和乂2~為計(jì)量芯片正常運(yùn)行電壓信號(hào)，系統(tǒng)正常運(yùn)行，并將電能能耗值記錄下來，當(dāng)電器處于待機(jī)工作時(shí)，V〗？和72^信號(hào)參考值低于正常工作信號(hào)，此時(shí)，中央處理器判斷電器處于待機(jī)工作狀態(tài)，啟動(dòng)零線電流計(jì)量參數(shù)，計(jì)量芯片對(duì)來自零線的電流信號(hào)V〗？和73^進(jìn)行計(jì)量，并將計(jì)量后的電能能耗值存儲(chǔ)，便于用戶查詢電器正常及待機(jī)情況下的電能能耗，從而實(shí)現(xiàn)了對(duì)電器待機(jī)能耗的精確測(cè)量。
【權(quán)利要求】
1.一種可精確測(cè)量電器待機(jī)能耗的電能表，其特征在于:零線電流部分經(jīng)過錳銅片接入，經(jīng)過RC濾波后，通過三運(yùn)放放大器進(jìn)行放大及優(yōu)化處理，最后經(jīng)過電流互感器接到計(jì)量芯片，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)電器待機(jī)情況下的能耗的精確測(cè)量；相線電流部分采用電流互感器進(jìn)行相線電流測(cè)量，實(shí)現(xiàn)對(duì)電器正常運(yùn)行下的電能計(jì)量。
2.如權(quán)利要求1所述的電能表，其特征在于:所述計(jì)量部分采用雙路計(jì)量，能同時(shí)計(jì)量相線和零線電流，其中，相線電流采用電流互感器測(cè)量，待機(jī)能耗的測(cè)量采用三運(yùn)放組成的電路，這樣就可以根據(jù)用戶電器用電情況不同，分別精確計(jì)量，當(dāng)電流大于10% Ib時(shí)以相線采樣電路為測(cè)量依據(jù)，當(dāng)電流小于10% Ib時(shí)以零線采樣電路為測(cè)量依據(jù)。
【文檔編號(hào)】G01R22/06GK204214945SQ201320815722
【公開日】2015年3月18日 申請(qǐng)日期:2013年12月13日 優(yōu)先權(quán)日:2013年12月13日
【發(fā)明者】陳聲榮, 梁炳基, 盧允杰 申請(qǐng)人:廣東浩迪創(chuàng)新科技有限公司