專利名稱：一種節(jié)能控制裝置,具有該裝置的電源連接器及開關(guān)裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種節(jié)能控制裝置，尤其涉及一種能夠?qū)τ秒娖鬟M行節(jié)能控制的裝 置，同時本發(fā)明還涉及該節(jié)能控制裝置的應用。
背景技術(shù)：
如何促進能源節(jié)約和環(huán)境保護，是廣受各國政府重視的議題。由于電能是一種經(jīng) 濟、清潔、實用且容易轉(zhuǎn)換和控制的能源形態(tài)，電力不可替代地成為經(jīng)濟社會發(fā)展的基礎(chǔ)動 力。但是，隨之而來的問題是電力在各項能源消耗領(lǐng)域中所占比重也是較大的，因此，電網(wǎng) 企業(yè)必須考慮如何在輸電、配電、供電、用電等環(huán)節(jié)實現(xiàn)節(jié)能降耗。長期以來，電網(wǎng)商家對在用電環(huán)節(jié)上如何避免浪費一直收效甚微，理由是造成電 能浪費的因素很多。例如，在大型的辦公樓群中，經(jīng)常集中著數(shù)以千計的辦公人員。他們每 天使用著各種電器化的辦公用具和設(shè)備，如計算機、打印機和傳真機等。這些機器經(jīng)常是24 小時開機，即使工作人員下班了，他們的機器仍然在消耗著電能。更為嚴重的是，現(xiàn)代化的 辦公樓都是封閉式結(jié)構(gòu)和集中空調(diào)，室內(nèi)通風和空調(diào)每天在消耗著大量的電能，甚至是下 班以后仍然在開著。因此，對于電能進行深入地用電監(jiān)測的需求越來越大。中國專利ZL02285997. 7提 出了一種電能計量插座，這種插座使得對用電器的電能計算變得較為方便，但是電能計量 信息在該插座上顯示，使其成了一個小電能表，可以及時提示人們用電器的用電情況。然 而，這種現(xiàn)有技術(shù)的插座并不能夠?qū)τ秒娖鬟M行有效的控制，又使得該插座的體積變大而 臃腫，使用不便，也使得該插座造價增大，價位不再低廉。中國專利申請200810054591. 5披露了一種具有電能計量終端的插座。除了對用 電器進行電能計量外，該插座還能夠?qū)⒂嬃啃畔魉徒o需要監(jiān)測的地方(如用戶)或供電 部門的計算機進行記錄、存儲、統(tǒng)計、分析等進一步的處理。然而，這種現(xiàn)有技術(shù)的插座仍然 是基于對各種用電器的檢測和管理能力而設(shè)計的，而不能夠?qū)τ秒娖鬟M行有效的控制。此 外，這種現(xiàn)有技術(shù)的插座為了使體積不大以及價位便宜，不在插座上做電能計量顯示，導致 用戶不能便利地使用它。更重要的是，這種現(xiàn)有技術(shù)的插座是作為為遠程管理中心服務(wù)的 一種工具，其電能計量裝置本身并不能夠被單獨地使用。綜上，這些現(xiàn)有技術(shù)的裝置均是基于對用電器耗電量的監(jiān)測，若想利用這些插座 達到節(jié)能的目的，還需要依賴于人們擁有用電節(jié)能的意識，予以人工的干預。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明所解決的技術(shù)問題在于提供一種節(jié)能控制裝置，其不但能對電力參數(shù)進行 測量，更進一步實現(xiàn)了對用電器節(jié)能的有效控制。因此，本發(fā)明的節(jié)能控制裝置包括一電源輸入接口，用于外接一電源；一電源輸出 接口，用于外接一用電器；一控制單元，用于控制由該電源輸入接口輸送給該電源輸出接口 的電壓或電流的大小或者用于控制該電源輸出接口的接通與關(guān)斷；一取樣單元，用于采集該外接用電器的電力參數(shù)；一中央處理單元，與該控制單元和該取樣單元連接，用于處理來 自該取樣單元的輸出信號，并對該控制單元發(fā)出控制信號，以及一數(shù)據(jù)存儲單元，與該中央 處理單元連接，存儲為該中央處理單元工作所需的數(shù)據(jù)。進一步地，本發(fā)明的中央處理單元包括一 AD轉(zhuǎn)換模塊，與該取樣單元連接，用于 接收和轉(zhuǎn)換該取樣單元信號；一電能計量模塊與該AD轉(zhuǎn)換模塊連接，用于進行用電量的計 算，以及一處理模塊，與該電能計量模塊連接，其輸出端與該控制單元連接。本發(fā)明的裝置中，取樣單元包括一電壓取樣單元和一電流取樣單元。進一步地，處理模塊與一數(shù)據(jù)存儲單元連接。處理模塊與一數(shù)據(jù)輸出單元連接。處 理模塊與一通訊單元連接，通過該通訊單元與外界交換數(shù)據(jù)。處理模塊與一顯示模塊連接。本發(fā)明的節(jié)能控制裝置，還包括一按鍵，用于查詢測得的該用電器的電力參數(shù)。本發(fā)明的節(jié)能控制裝置，所述電源輸入接口和所述電源輸出接口之間既可以與所 述控制單元和所述取樣單元依次連接，也可以與所述取樣單元和所述控制單元依次連接。本發(fā)明所解決的另一個技術(shù)問題在于提供一種具有節(jié)能控制裝置的電源連接器， 能夠?qū)ζ渖线B接的每一用電器進行節(jié)能控制。因此，本發(fā)明的一種具有節(jié)能控制裝置的電源連接器，包括一電源輸入接口，用于 外接電源；至少一個電源輸出接口，用于外接至少一個用電器；至少一個控制單元，控制由 該電源輸入接口輸送給該電源輸出接口的電壓或電流的大小或者控制該電源輸出接口的 接通與關(guān)斷；至少一個取樣單元，用于采集該至少一個用電器的電力參數(shù)；一中央處理單 元，與所述至少一個控制單元和所述至少一個取樣單元連接，用于處理來自所述取樣單元 的輸出信號，并對所述控制單元發(fā)出控制信號；以及一個數(shù)據(jù)存儲單元，與該中央處理單元 連接。進一步地，該中央處理單元包括一 AD轉(zhuǎn)換模塊，與該至少一個取樣單元連接，用 于接收該至少一個取樣單元信號；一電能計量模塊，與該AD轉(zhuǎn)換模塊連接，用于進行用電 量的計算，以及一處理模塊，與該電能計量模塊連接，其輸出端與該至少一個控制單元連接。上述每一取樣單元包括一電壓取樣單元和一電流取樣單元。進一步地，處理模塊與一數(shù)據(jù)存儲單元連接。處理模塊與一數(shù)據(jù)輸出單元連接。處 理模塊與一通訊單元連接，可以通過該通訊單元與外界交換數(shù)據(jù)。處理模塊與一顯示模塊 連接。本發(fā)明的電源連接器還包括一按鍵，用于查詢測得的該用電器電力參數(shù)。本發(fā)明的電源連接器，所述電源輸入接口和所述電源輸出接口之間既可以與所述 控制單元和所述取樣單元依次連接，也可以與所述取樣單元和所述控制單元依次連接。本發(fā)明的電源連接器，包括第一手動開關(guān)，用于在手動控制模式和自動控制模式 之間切換，和第二手動開關(guān)，與該第一手動開關(guān)配合，其中當該第一手動開關(guān)選擇該手動控 制模式時，該第二手動開關(guān)用于控制該電源輸出接口的通斷。本發(fā)明所解決的再一個技術(shù)問題在于提供一種具有節(jié)能控制裝置的開關(guān)裝置。根據(jù)本發(fā)明，該開關(guān)裝置集成有本發(fā)明的節(jié)能控制裝置。根據(jù)本發(fā)明的一個方面，本發(fā)明的節(jié)能控制裝置提供了控制用電設(shè)備電能使用的 完整解決方案。由于本發(fā)明的節(jié)能控制裝置可以根據(jù)用電器用電狀況對用電器進行反饋控
5制或根據(jù)管理設(shè)備來的控制信號對用電器進行節(jié)能控制，因此，本發(fā)明的節(jié)能控制裝置能 夠單獨使用。根據(jù)本發(fā)明的另一個方面，本發(fā)明的節(jié)能控制裝置具有小的體積和很好的集成 性，結(jié)構(gòu)緊湊，既可以方便地和現(xiàn)有的用電設(shè)備和系統(tǒng)進行集成，也可以與電源連接器集 成，從而滿足不同的用戶群體的需求。根據(jù)本發(fā)明的再一個方面，本發(fā)明的節(jié)能控制裝置的數(shù)據(jù)輸出方式靈活。在本發(fā) 明的節(jié)能控制裝置上可以配備顯示模塊，以方便用戶讀取相關(guān)數(shù)據(jù)。然而，在顯示讀取數(shù)據(jù) 不方便的情況下，本發(fā)明的節(jié)能控制裝置可以通過靈活地增設(shè)數(shù)據(jù)輸出單元，以近距離非 接觸方式取出數(shù)據(jù)，也可以通過其他通訊介質(zhì)，將數(shù)據(jù)傳送給管理設(shè)備進行管理。


下面將結(jié)合附圖及實施例對本發(fā)明作進一步說明，附圖中圖IA是本發(fā)明的節(jié)能控制裝置一個實施例的電路原理圖；圖IB是本發(fā)明的節(jié)能控制裝置另一個實施例的電路原理圖；圖2A是本發(fā)明的電源連接器的一個實施例的示意圖；圖2B是圖2A所示電源連接器的電路原理圖；圖2C是圖2A所示電源連接器的電路結(jié)構(gòu)圖；圖3是本發(fā)明的電源連接器又一個實施例的示意圖；圖4A-4C本發(fā)明的電源連接器的應用示意圖，顯示了本發(fā)明的電源連接器在與不 同的用電器配合使用時應用的不同控制方式。圖5A是本發(fā)明的開關(guān)裝置的一個實施例示意圖；圖5B是本發(fā)明的開關(guān)裝置的又一個實施例的示意圖；圖6A是本發(fā)明的電源連接器的再一個實施例的示意圖；圖6B是圖6A所示電源連接器的電路原理圖。
具體實施例方式下文，將詳細描述本發(fā)明。參閱圖1A，本發(fā)明的節(jié)能控制裝置10包括一電源輸入接口 12，它用于外接一電 源(未示出)；一電源輸出接口 18，用于外接一用電器(未示出)；一控制單元14，與該電 源輸入接口 12連接，其用于控制由該電源輸入接口 12輸送的電壓或電流的大小或者用于 控制該電源輸出接口 18的接通與關(guān)斷；一取樣單元16，與該控制單元14和電源輸出接口 18連接，當電源接通，用電器開始工作時，該取樣單元16可以采集用電器的電力參數(shù)；特別 的是，該節(jié)能裝置10還包括一核心處理單元25，其包括一中央處理單元20，與該控制單元 14和該取樣單元16連接，用于處理來自該取樣單元16的輸出信號，并對控制單元14發(fā)出 控制信號，以及一數(shù)據(jù)存儲單元24，與該中央處理單元20連接，存儲為中央處理單元20工 作所需的數(shù)據(jù)。當然，該核心處理單元25需要由直流供電模塊13供電。測量的用電器的電力參數(shù)主要包括電流有效值、電壓有效值、單次電量記錄、累 計總電量記錄以及有功、無功電能等。較佳的是，該取樣單元16包括一電流取樣單元和一 電壓取樣單元。
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中央處理單元20可由一個專用電能計量芯片及其外圍電路組成。中央處理單元 20包含了一 AD轉(zhuǎn)換模塊21，其將取樣單元16輸出的電壓和電流取樣信號轉(zhuǎn)換成數(shù)字信 號；一電能計量模塊22，以及一個處理模塊23(例如8052MCU)，它是整個計量控制的中心。數(shù)據(jù)存儲單元24由一顆4KB的EEPROM組成，它是通過中央處理單元的I2C接口 驅(qū)動的?？刂茊卧?4的控制信號接在中央處理單元的信號輸出端，取樣單元16的輸出信 號接在中央處理單元的AD轉(zhuǎn)換模塊21的模擬輸入端。數(shù)據(jù)輸出單元11為藍牙模塊，它能通過藍牙方式與具有藍牙通訊模塊的其他設(shè) 備進行通訊，可以向外部設(shè)備輸出用電器的電力參數(shù)。這樣，在接通電源的情況下，用電器所用的電流首先經(jīng)過取樣單元16。進一步地， 經(jīng)該取樣單元16輸出一電壓采集信號和一電流采集信號。AD轉(zhuǎn)換模塊21首先將電壓和電 流分別轉(zhuǎn)換成數(shù)字量輸入給電能計量模塊22，以進行用電量的計算。中央處理單元中的電能計量模塊22計算出的負載電力參數(shù)輸入給處理模塊23 后，處理模塊23再將電力參數(shù)的數(shù)據(jù)寫入數(shù)據(jù)存儲單元24(EEPR0M)。數(shù)據(jù)存儲單元24在 掉電時存儲數(shù)據(jù)，并在下一次上電時讀出。此外，在電力參數(shù)輸入給處理模塊23后，處理模 塊23可以通過數(shù)據(jù)輸出單元11將存儲的這些數(shù)據(jù)輸出給其他存儲設(shè)備。當然，本發(fā)明的 中央處理單元還可以連接一顯示模塊，以便于讀取數(shù)據(jù)，或者連接一通訊單元，與外界進行 數(shù)據(jù)交換。特別的是，本發(fā)明的控制單元14可以在軟件的控制下，對用電設(shè)備進行反饋控 制，也就是，中央處理單元20的處理模塊23通過控制控制單元14的通斷來實現(xiàn)對用電負 載電源控制的功能。例如可以給負載的用電量預定一定的閾值，超過閾值后可以由處理模 塊23輸出控制信號給控制單元14，斷開負載電源。應當理解，根據(jù)本發(fā)明的技術(shù)方案，本發(fā)明的節(jié)能控制裝置可以有多種變形，例 如，如圖IB所示，本發(fā)明的節(jié)能控制裝置10 ’也可以將該取樣單元16與該電源輸入接口 12 連接，該控制單元14’與該取樣單元16’連接，而該電源輸出接口 18與該控制單元14’連 接，該中央處理單元20與該控制單元14，和該取樣單元16’連接。本發(fā)明的節(jié)能控制裝置具有廣泛的應用，本發(fā)明的節(jié)能控制裝置可以單獨構(gòu)成一 個電源連接器，對連接在上面的用電設(shè)備的電力參數(shù)進行測量、存儲以及輸出。例如，當將 其裝入外殼，即可用作電源連接器使用。參閱圖2A，本發(fā)明的電源連接器30安裝有外殼32， 并從外殼32內(nèi)引出插頭34和插座36。為了方便讀取數(shù)據(jù)，在外殼32的開孔內(nèi)還可以設(shè)置 有液晶顯示屏38。此外，考慮使用的方便，本發(fā)明還可以在外殼32上設(shè)置有一個多功能按鍵35。多 功能按鍵35為查詢按鍵，默認顯示單次用電量，短按依次顯示總用電量、電壓有效值和電 流有效值。長按按鍵將默認顯示的單次用電量清零。如圖2B所示，同樣地，本發(fā)明的電源連接器30在電源輸入接口 302和電源輸出接 口 308之間安裝有一控制單元304和取樣單元306。核心處理單元315由一中央處理單元 310以及與中央處理單元310接口的顯示模塊312、數(shù)據(jù)存儲單元314構(gòu)成。取樣單元306 和控制單元304與中央處理單元310連接。直流供電模塊320為核心處理單元315、控制單 元304、取樣單元306、數(shù)據(jù)輸出單元316和通訊單元318提供直流電流。
本發(fā)明的電源連接器數(shù)據(jù)輸出方便、靈活。特別的是，與中央處理單元310連接的 還有數(shù)據(jù)輸出單元316和通訊單元318。因此，本發(fā)明的電源連接器不但可以以近距離非接 觸方式輸出數(shù)據(jù)以外，還可以通過其他通訊介質(zhì)傳送數(shù)據(jù)。更進一步地，本發(fā)明的電源連接 器可以通過通訊單元318接收來自其他管理設(shè)備的控制信號，并根據(jù)接收到的控制信號對 所連接的用電器進行節(jié)能控制。參閱圖2C所示的電路結(jié)構(gòu)圖，市電插頭1與電源輸入接口 302相連，電源輸出接 口 308連接在插座2上。數(shù)據(jù)采集和處理電路板通過螺釘固定在外殼32上。液晶顯示屏 312和多功能按鍵35固定在數(shù)據(jù)采集和處理電路板上。中央處理單元310由一個專用電能計量芯片及其外圍電路組成。中央處理單元 310包含了 AD轉(zhuǎn)換模塊、電能計量模塊、一個8052MCU處理模塊和其他的外圍接口電路，它 是整個計量控制的中心。數(shù)據(jù)存儲單元314由一顆4KB的EEPROM組成，它是通過中央處理單元310的I2C 接口驅(qū)動的。顯示模塊312由一個IXD顯示屏組成，它連接在中央處理單元310的IXD驅(qū) 動端口。在中央處理單元310中集成了 IXD驅(qū)動器，通過軟件設(shè)定，可以將輸入到處理模塊 (MCU)的電量數(shù)據(jù)直接通過IXD驅(qū)動器顯示出來?？刂茊卧?04的控制信號接在中央處理單元的信號輸出端，取樣單元306的輸出 信號接在中央處理單元310的AD轉(zhuǎn)換模擬輸入端。數(shù)據(jù)輸出單元316可以為，例如藍牙模塊(Bluetooth Module)，它能通過藍牙方 式與具有藍牙通訊模塊的其他設(shè)備進行通訊。應當理解，根據(jù)本發(fā)明的技術(shù)方案，數(shù)據(jù)的輸 出方式并不限于本實施例所描述的藍牙通訊模式，其還可以采用數(shù)據(jù)射頻輸出方式，或者 數(shù)據(jù)Zigbee輸出方式，或者通過有線通訊模式等進行傳輸。通訊單元318為電網(wǎng)通訊模塊。電網(wǎng)通訊模塊的數(shù)據(jù)輸入端由中央處理單元310 的GPIO驅(qū)動。它由電網(wǎng)通訊調(diào)制解調(diào)芯片(Power Line Modem)以及外圍功率放大等電路 組成。直流供電模塊320首先通過整流器將從電力線上輸入的交流高電壓轉(zhuǎn)換為直流 高電壓，輸入的交流電壓的范圍可以從85V到240V，后接的高頻變壓器將整流輸出的直流 高電壓降壓產(chǎn)生12V直流電壓輸出給中央處理單元使用。其后的DC-DC模塊再產(chǎn)生5V和 3. 3V供給其他芯片使用。多功能按鍵35為查詢按鍵，默認顯示單次用電量，短按依次顯示總用電量、電壓 有效值和電流有效值。長按按鍵將默認顯示的單次用電量清零。在本發(fā)明的控制單元304閉合的情況下，負載所用的電流首先經(jīng)過取樣單元306， 取樣電路包括電壓采集和電流采集。電壓采集采用電阻Rl、R2和R3分壓，采集分壓后電阻 R3上的較小的電壓輸入給中央處理單元310，中央處理單元集成的AD轉(zhuǎn)換模塊將電壓轉(zhuǎn)換 成數(shù)字量輸入給電能計量模塊。電流采集采用將阻值較小的電阻R4串接入電路，并對R4 兩端的電壓進行采樣，輸入給中央處理單元的AD轉(zhuǎn)換模塊后，計算得到電流值。電流值同 樣輸出給電能計量模塊。中央處理單元中的電能計量模塊計算出的負載電力參數(shù)輸入給MCU后，由MCU通 過I2C將數(shù)據(jù)寫入數(shù)據(jù)存儲單元314 (EEPROM)。數(shù)據(jù)存儲單元314在掉電時存儲數(shù)據(jù)，并在 下一次上電時讀出。同時，MCU通過IXD驅(qū)動器驅(qū)動顯示器312 (IXD)將電力參數(shù)顯示輸出。
數(shù)據(jù)輸出單元316可以為藍牙通訊模塊，它支持Bluetooth 1.2藍牙技術(shù)標準，是 由射頻收發(fā)器與另一高性能藍牙基帶處理模塊集成而成的。電力參數(shù)輸入給MCU后，MCU可 以將存儲的這些數(shù)據(jù)通過藍牙通訊模塊發(fā)送給具有藍牙功能的其他存儲設(shè)備。同樣地，控制單元304可以在軟件的控制下，對用電設(shè)備進行反饋控制。本發(fā)明的 較佳實施例由于設(shè)置了一個通訊模塊，可以通過通訊單元318接收來自其他控制設(shè)備(未 示出)發(fā)來的控制信號，通訊單元318從電網(wǎng)中解調(diào)出控制信號，然后通過GPIO輸入給 MCU,然后MCU根據(jù)輸入的信號進而控制該控制單元304的關(guān)斷或者調(diào)節(jié)用電器電路的電壓 或電流的大小，以實現(xiàn)節(jié)能控制。應當理解，根據(jù)本發(fā)明的技術(shù)方案，本發(fā)明的一種具有節(jié)能控制裝置的電源連接 器也可以將該取樣單元與該電源輸入接口連接，然后將該控制單元與該取樣單元連接，接 下來，將該電源輸出接口與該控制單元連接，最后，將該中央處理單元與控制單元和取樣單 元連接。當然，本發(fā)明還考慮在一些特殊場合能夠順利地應用電源連接器30，需要對其進 行人工干預。如圖3所示，本發(fā)明的電源連接器30’還添加了兩個手動開關(guān)40和41。手 動開關(guān)40決定是手動控制還是由電路自動控制電源輸出端的電源通斷。開關(guān)40閉合，由 中央處理單元根據(jù)閾值或接收到的指令決定電源輸出端的通斷。當開關(guān)40斷開，則由手動 開關(guān)41決定電源輸出端的電源通斷。開關(guān)41閉合，電源輸出端便能輸出電流給用電器，開 關(guān)41斷開，用電器就處于斷電狀態(tài)。因此，即使本發(fā)明的電源連接器30’在一特殊的場合 下中央處理單元已經(jīng)向控制單元發(fā)出關(guān)斷信號，本發(fā)明也可以根據(jù)用戶的實際需要啟用手 動控制模式，而使用電器重新工作。由于本發(fā)明的節(jié)能控制裝置可以單獨使用，使得具有本發(fā)明節(jié)能裝置的電源連接 器可以廣泛地應用在家居或工作場所。例如，圖4A顯示了本發(fā)明的電源連接器30對外接 的飲水機50進行開關(guān)型反饋控制的示意圖。在該實施例中，控制單元可以為一個繼電器開 關(guān)。將所述電源連接器的插頭34和市電插座相接，將飲水機50的插頭接在所述電源連接 器30的插座36上。同時，在中央處理單元可以預置一個閾值，對飲水機50每天的耗電量進行限量控 制。中央處理單元中的電能計量模塊計算出來的電量值輸出給MCU以后，MCU在將數(shù)據(jù)儲 存的同時，會和閾值進行比較。如果在限定的時間段內(nèi)(比如一天)，飲水機實際耗能小于 閾值的話，MCU就不會有反饋動作，如果大于閾值，MCU就通過一個GPIO輸出的控制信號發(fā) 送給控制單元，控制單元(繼電器開關(guān))就會斷開，從而對飲水機50每天的用電量進行了 有效控制，最主要的作用是可以防止下班以后飲水機還處于接通的狀態(tài)。其次，圖4B顯示了本發(fā)明的電源連接器50對外接的照明燈60進行限流反饋控 制的示意圖。在該實施例中，控制單元采用一個限流電阻，這樣，中央處理單元的MCU通過 GPIO來控制串接入電路中的限流電阻的阻值。將所述電源連接器30的插頭34和市電插座 相接，將照明燈60的插頭接在所述電源連接器的插座36上或者將照明燈60的電源輸入端 與電源連接器的電源輸出端直接相連。同樣地，在中央處理單元可以預置一個閾值，對照明燈每天的耗電量進行限量控 制。中央處理單元中的電能計量模塊計算出來的電量值輸出給MCU以后，MCU在將數(shù)據(jù)儲 存的同時，會和閾值進行比較。如果在限定的時間段內(nèi)(比如一天)，照明燈實際耗能小于閾值的話，MCU就不會有反饋動作，如果大于閾值，MCU就通過GPIO輸出的控制信號發(fā)送給 控制單元(B卩，限流電阻)，以增加限流電阻的阻值，從而對照明燈用電量進行了有效控制， 達到節(jié)能的目的。接下來，圖4C顯示了本發(fā)明的電源連接器30外接電腦70后通過接收遠程指令進 行供電反饋控制的示意圖。將所述電源連接器30的插頭34和市電插座相接，將電腦70的 插頭接在所述電源連接器的插座36上。在電網(wǎng)內(nèi)，還有一個中央控制模塊72，中央控制模 塊72可以通過其通訊單元和電源連接器30的通訊單元進行數(shù)據(jù)交互和指令傳輸。同樣地，在中央處理單元可以預置一個閾值，對電腦在特定時間段內(nèi)的耗電量進 行限量控制。中央處理單元中的電能計量模塊計算出來的電量值輸出給MCU以后，MCU在 將數(shù)據(jù)儲存的同時，會和閾值進行比較。如果在限定的時間段內(nèi)，電腦實際耗能小于閾值的 話，MCU就不會有反饋動作。相反，如果大于閾值，MCU就通過通訊單元發(fā)送信號給中央控制 模塊72，由中央控制模塊72來決定電腦70電源的通斷。如果中央控制模塊72傳送指令給 該電源連接器30，確認可以關(guān)掉該電腦的電源，電源連接器30的MCU就會通過GPIO輸出的 控制信號發(fā)送給控制單元，控制單元(繼電器開關(guān))就會斷開，對電腦進行關(guān)斷。這種情況 可以應用在下班以后忘記關(guān)機的情況下，對電腦的耗電進行控制。中央控制模塊72也可以 直接發(fā)指令給電源連接器30，對該電腦70的電源進行直接控制。在實際的使用中，本發(fā)明的節(jié)能裝置具有小的體積，同時也具有很好的集成性，可 以方便地和現(xiàn)有的用電設(shè)備和系統(tǒng)進行集成，也可以方便地集成到現(xiàn)有的電器連接設(shè)備或 開關(guān)設(shè)備中。圖5A顯示了本發(fā)明的節(jié)能裝置集成在一種開關(guān)裝置中(例如配電箱)的示 意圖，在該實施例中，節(jié)能裝置的通訊單元是通過信號線進行傳輸?shù)?。首先，本發(fā)明的節(jié)能 裝置30被安裝在一個密封的外殼90內(nèi)，電源輸入接口和電源輸出接口 92和94分別弓丨出 三根接線端子到外殼90以外。將三根由電源輸入接口引出的接線端子與配電箱內(nèi)的預定 回路的電源輸入端相連，接三根由電源輸出接口引出的接線端子和配電箱內(nèi)的相應電源輸 出端相連，并將整個裝置固定在配電箱的合適的空間位置上，就可以實現(xiàn)對該回路電力參 數(shù)的測量、存儲和控制。圖5B顯示了本發(fā)明的節(jié)能裝置集成在開關(guān)裝置中又一個實施例的示意圖。在該 實施例中，市電的輸入首先經(jīng)過開關(guān)96的一端。在開關(guān)96之內(nèi)集成了本發(fā)明的節(jié)能裝置 (未示出)，開關(guān)96另一端與用電器95相連，這樣，該開關(guān)96通過節(jié)能裝置向用電器95供 電，并且通過節(jié)能裝置30對電力參數(shù)進行計量、顯示和控制。更特別的是，除了單獨構(gòu)成具有電力參數(shù)控制功能的電源連接器外，把本發(fā)明的 節(jié)能控制裝置可以嵌入到一個已有的六座雙排插座中，使之成為具有電力參數(shù)測量、顯示 及控制功能的插座，對連接在其上的用電設(shè)備的電力參數(shù)進行控制。如圖6A所示的是將本 發(fā)明的節(jié)能裝置集成在已有的多個插孔的電器連接裝置的示意圖。本發(fā)明的節(jié)能裝置集成 在電源連接器80的外殼82內(nèi)?？梢栽谕鈿?2的上端設(shè)置一個視窗84，把整個節(jié)能裝置 嵌入在這塊視窗84當中，并用有機玻璃88封上表面。有機玻璃88上有一個為按鈕開的圓 孔，多功能按鈕85從孔里穿出來。LCD顯示屏安裝在電路板上方，可以透過視窗84進行讀 取。四個插座86供連接用電器(未示出)使用。在集成方式上，本發(fā)明的電源連接器80集成了四組取樣與控制單元同時與核心 處理單元815連接，如圖6B所示，根據(jù)本發(fā)明的這一較佳實施例，如果將一組控制單元、取樣單元和電源輸出接口作為一組取樣控制電路的話，本實施例共集成了四組這樣的取樣控 制電路 804,805,806 和 807。當本發(fā)明的電源連接器80的插頭和市電相接，四個用電器(未示出)分別和四個 插座連接以后，流經(jīng)各用電器的電流將分別由取樣單元取出電壓、電流信號，然后送人電能 計量模塊依次進行功率的計算，計算所得的負載電力參數(shù)可以送給EEPROM進行存儲，也可 以通過LCD直接顯示數(shù)據(jù)。通過按下按鍵21可以選擇所要顯示的用電器的電力參數(shù)。本發(fā)明是通過一些具體實施例進行描述的，本領(lǐng)域技術(shù)人員知悉的，在不脫離本 發(fā)明的精神和范圍的情況下，可以對這些特征和實施例進行各種改變或等效替換。另外，在 本發(fā)明的教導下，可以對這些特征和實施例進行修改以適應具體的應用情況而不會脫離本 發(fā)明的精神和范圍。因此，本發(fā)明不受此處所公開的具體實施例的限制，所有落入本申請的 權(quán)利要求范圍內(nèi)的實施例都屬于本發(fā)明的保護范圍。
權(quán)利要求
一種節(jié)能控制裝置，其特征在于，其包括一電源輸入接口，用于外接一電源；一電源輸出接口，用于外接一用電器；一控制單元，用于控制由該電源輸入接口輸送給電源輸出接口的電壓或電流的大小或者用于控制該電源輸出接口的接通與關(guān)斷；一取樣單元，用于采集該外接用電器的電力參數(shù)；一中央處理單元，與該控制單元和該取樣單元連接，用于處理來自該取樣單元的輸出信號，并對控制單元發(fā)出控制信號，以及一數(shù)據(jù)存儲單元，與該中央處理單元連接，存儲為中央處理單元工作所需的數(shù)據(jù)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的節(jié)能控制裝置，其特征在于，該中央處理單元包括 一 AD轉(zhuǎn)換模塊，與該取樣單元連接，用于接收和轉(zhuǎn)換該取樣單元信號； 一電能計量模塊，與該AD轉(zhuǎn)換模塊連接，用于進行用電量的計算，以及 一處理模塊，與該電能計量模塊連接，其輸出端與該控制單元連接。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的節(jié)能控制裝置，其特征在于，該取樣單元包括一電壓取樣單 元和一電流取樣單元。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的節(jié)能控制裝置，其特征在于，該處理模塊與一數(shù)據(jù)存儲單元 連接。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的節(jié)能控制裝置，其特征在于，該處理模塊與一數(shù)據(jù)輸出單元 連接。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的節(jié)能控制裝置，其特征在于，該處理模塊與一通訊單元連接， 通過該通訊單元與外界交換數(shù)據(jù)。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的節(jié)能控制裝置，其特征在于，該處理模塊與一顯示模塊連接。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的節(jié)能控制裝置，其特征在于，該節(jié)能控制裝置還包括一按鍵， 用于查詢測得的該用電器的電力參數(shù)。
9.根據(jù)權(quán)利要求1或8所述的節(jié)能控制裝置，其特征在于，所述電源輸入接口和所述電 源輸出接口之間與所述控制單元和所述取樣單元依次連接。
10.根據(jù)權(quán)利要求1或8所述的節(jié)能控制裝置，其特征在于，所述電源輸入接口和所述 電源輸出接口之間與所述取樣單元和所述控制單元依次連接。
11.一種具有如權(quán)利要求1的節(jié)能控制裝置的電源連接器，包括 一電源輸入接口，用于外接電源；至少一個電源輸出接口，用于外接至少一個用電器，其特征在于，所述節(jié)能控制裝置， 設(shè)置有至少一個控制單元，控制由該電源輸入接口輸送給該所述電源輸出接口的電壓或電流 的大小或者用于控制所述電源輸出接口的接通與關(guān)斷；至少一個取樣單元，用于采集該至少一個用電器的電力參數(shù)； 一個中央處理單元，與所述至少一個控制單元和所述至少一個取樣單元連接，用于處 理來自所述取樣單元的輸出信號，并對所述控制單元發(fā)出控制信號；以及 一個數(shù)據(jù)存儲單元，與該中央處理單元連接。
12.根據(jù)權(quán)利要求11所述的電源連接器，其特征在于，該中央處理單元包括一 AD轉(zhuǎn)換模塊，與該至少一個取樣單元連接，用于接收該至少一個取樣單元信號； 一電能計量模塊，與該AD轉(zhuǎn)換模塊連接，用于進行用電量的計算，以及 一處理模塊，與該電能計量模塊連接，其輸出端與該至少一個控制單元連接。
13.根據(jù)權(quán)利要求12所述的電源連接器，其特征在于，該每一取樣單元包括一電壓取 樣單元和一電流取樣單元。
14.根據(jù)權(quán)利要求13所述的電源連接器，其特征在于，該處理模塊與一數(shù)據(jù)存儲單元 連接。
15.根據(jù)權(quán)利要求14所述的電源連接器，其特征在于，該處理模塊與一數(shù)據(jù)輸出單元 連接。
16.根據(jù)權(quán)利要求15所述的電源連接器，其特征在于，該處理模塊與一通訊單元連接， 用于通過該通訊單元與外界交換數(shù)據(jù)。
17.根據(jù)權(quán)利要求16所述的電源連接器，其特征在于，該處理模塊與一顯示模塊連接。
18.根據(jù)權(quán)利要求17所述的電源連接器，其特征在于，該電源連接器還包括一按鍵，用 于查詢測得的該用電器的電力參數(shù)。
19.根據(jù)權(quán)利要求11所述的電源連接器，其特征在于，所述電源輸入接口和所述電源 輸出接口之間與所述控制單元和所述取樣單元依次連接。
20.根據(jù)權(quán)利要求11所述的電源連接器，其特征在于，所述電源輸入接口和所述電源 輸出接口之間與所述取樣單元和所述控制單元依次連接。
21.根據(jù)權(quán)利要求11至20任一項所述的電源連接器，其特征在于，該節(jié)能控制裝置包括第一手動開關(guān)，用于在手動控制模式和自動控制模式之間切換，和 第二手動開關(guān)，與該第一手動開關(guān)配合，其中當該第一手動開關(guān)選擇該手動控制模式 時，該第二手動開關(guān)用于控制該電源輸出接口的通斷。
22. —種開關(guān)裝置，其特征在于，所述開關(guān)裝置包括至少一個如權(quán)利要求1至10所述的 節(jié)能控制裝置。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種節(jié)能控制裝置，包括一電源輸入接口，用于外接一電源；一電源輸出接口，用于外接一用電器；一控制單元，用于控制由該電源輸入接口輸送的電壓或電流的大小或者用于控制該電源輸出接口的接通與關(guān)斷；一取樣單元，用于采集該外接用電器的電力參數(shù)；一中央處理單元，與該控制單元和該取樣單元連接，用于處理來自該取樣單元的輸出信號，并對控制單元發(fā)出控制信號，以及一數(shù)據(jù)存儲單元，與該中央處理單元連接，存儲為中央處理單元工作所需的數(shù)據(jù)。由于本發(fā)明的節(jié)能控制裝置可以根據(jù)用電器用電狀況對用電器進行反饋控制或根據(jù)管理設(shè)備來的控制信號對用電器進行節(jié)能控制，因而可以單獨使用。
文檔編號H01R13/66GK101907870SQ20091008587
公開日2010年12月8日 申請日期2009年6月3日 優(yōu)先權(quán)日2009年6月3日
發(fā)明者光積昌 申請人:光積昌