專利名稱：一種電能計(jì)量監(jiān)控表的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及一種計(jì)量監(jiān)控儀器技術(shù)領(lǐng)域，更具體的講是一種電能的計(jì)量監(jiān)控表。
背景技術(shù)：
由于目前各種能源緊張，節(jié)能的意識(shí)已經(jīng)深入到每個(gè)人的心里，而電能作為一種 必不可缺的能源，如何節(jié)約用電就成為大家一直十分關(guān)注的焦點(diǎn)。如果要節(jié)能，那么快速、 準(zhǔn)確、方便的對(duì)電能進(jìn)行計(jì)量和檢測(cè)就顯得尤為重要，基于這種社會(huì)需求，市場(chǎng)上出現(xiàn)了各 式各樣的計(jì)量表和監(jiān)控表，但是目前的儀表功能都很單一，精確度也不高，使用起來極其不 方便，對(duì)檢測(cè)出的數(shù)據(jù)采集及匯總也是十分的麻煩，現(xiàn)有技術(shù)的普遍缺陷匯總?cè)缦?.機(jī)械定時(shí)過于簡(jiǎn)單；2.電源供電不適合在較寬的電壓范圍內(nèi)工作；3.缺乏數(shù)據(jù)智能分析；4.缺乏用電安全保護(hù)。

實(shí)用新型內(nèi)容本實(shí)用新型的目的在于克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種功能齊全，操作簡(jiǎn)單，方便 實(shí)用的電能計(jì)量監(jiān)控表。本實(shí)用新型解決的技術(shù)問題是采取以下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)的一種電能計(jì)量監(jiān)控表， 包括電源電路單元，用于將市電電壓轉(zhuǎn)化成器件使用的電壓；電壓檢測(cè)單元，用于檢測(cè)設(shè)備 的當(dāng)前電壓；電流檢測(cè)單元，用于檢測(cè)設(shè)備的當(dāng)前電流；電能計(jì)量單元，用于匯總電能數(shù)據(jù) 并進(jìn)行計(jì)算分析；按鍵設(shè)置單元，用于進(jìn)行多項(xiàng)功能設(shè)置；IXD顯示單元，用于顯示電能的 相關(guān)數(shù)據(jù)；上述單元的連接方式為所述電源電路單元和所述電壓檢測(cè)單元、所述電流檢 測(cè)單元、所述電能計(jì)量單元分別連接；所述電能計(jì)量單元再和所述按鍵設(shè)置單元、所述LCD 顯示單元、所述電壓檢測(cè)單元、所述電流檢測(cè)單元分別連接。本實(shí)用新型解決的技術(shù)問題還可以采取以下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)所述電源電路的端子接入市電后，經(jīng)過開關(guān)電源集成芯片前級(jí)的輸入保護(hù)電路、 輸入整流電路及整流濾波電路后進(jìn)入開關(guān)電源集成芯片，經(jīng)過儲(chǔ)能電感及反饋調(diào)節(jié)電路的 調(diào)節(jié)，輸出穩(wěn)定的可供器件使用的電源；還包括USB通信單元，用戶可以方便及時(shí)的更新系統(tǒng)程序設(shè)置各項(xiàng)功能參數(shù)和上 傳設(shè)置信息及存儲(chǔ)信息到PC端，所述USB通信單元和所述電能計(jì)量單元連接；所述USB通信單元內(nèi)設(shè)置有光耦，以實(shí)現(xiàn)光電訊號(hào)的相互轉(zhuǎn)化，所述電能計(jì)量單 元的兩個(gè)數(shù)據(jù)通信端口分別與所述光耦連接，所述光耦為特殊隔離器件，當(dāng)需要傳出數(shù)據(jù) 時(shí)，先將所述電能計(jì)量單元傳出的電訊號(hào)轉(zhuǎn)換成光訊號(hào)，再經(jīng)過所述光耦將光訊號(hào)裝換成 電訊號(hào)，然后將轉(zhuǎn)換后的信號(hào)接入數(shù)據(jù)格式轉(zhuǎn)換芯片，將所述電能計(jì)量單元傳出的串行格 式數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換成USB形式數(shù)據(jù)，從而將數(shù)據(jù)上傳到PC機(jī)上，當(dāng)使用PC機(jī)對(duì)本實(shí)用新型進(jìn)行設(shè)置時(shí)，數(shù)據(jù)格式轉(zhuǎn)換芯片先將USB形式數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換成串行格式數(shù)據(jù)，然后通過所述光耦將電
訊號(hào)轉(zhuǎn)化成光訊號(hào)，再由光訊號(hào)轉(zhuǎn)換成電訊號(hào)然后再傳入所述電能計(jì)量單元。 本實(shí)用新型與現(xiàn)有技術(shù)相比具有顯著的優(yōu)點(diǎn)和有益效果，具體體現(xiàn)在以下幾個(gè)方1.數(shù)字電子時(shí)鐘定時(shí)，可以設(shè)置年月日，在一周內(nèi)的任意時(shí)段定時(shí)。2.可在較寬的電壓范圍內(nèi)工作，適用于不同國家的供電要求。3.通過自動(dòng)累計(jì)、計(jì)算電量電費(fèi)、二氧化碳計(jì)算，統(tǒng)計(jì)分析電器設(shè)備用電耗損。4.通過采集電壓、電流、功率參數(shù)，進(jìn)行實(shí)時(shí)的過載安全保護(hù)。5.通過USB通信單元，可以更新系統(tǒng)程序和上傳設(shè)置信息及存儲(chǔ)信息到PC端。

[0019]圖1是本實(shí)用新型的電路連接形式示意圖；[0020]圖2是本實(shí)用新型的電源電路圖；[0021]圖3是本實(shí)用新型的電壓檢測(cè)電路圖；[0022]圖4是本實(shí)用新型的電流檢測(cè)電路圖；[0023]圖5是本實(shí)用新型的電能計(jì)量芯片的系統(tǒng)圖[0024]圖6是本實(shí)用新型的USB通信電路圖。
具體實(shí)施方式
以下結(jié)合附圖1-6對(duì)本實(shí)用新型實(shí)施例做進(jìn)一步詳述電源電路L和N端子接入市電(AC90V AC245V)，經(jīng)過開關(guān)電源集成芯片U6前 級(jí)的輸入保護(hù)電路、輸入整流電路及EMI整流濾波電路后進(jìn)入開關(guān)電源集成芯片U6，經(jīng)過 儲(chǔ)能電感及反饋調(diào)節(jié)電路的調(diào)節(jié)，輸出穩(wěn)定的12V電源，供系統(tǒng)器件使用，12V電源再經(jīng)過 5V電源芯片及R13、R14、D7、D11的降壓電路網(wǎng)絡(luò)得到本實(shí)用新型的系統(tǒng)電壓。此電源設(shè)計(jì) 具有較寬的輸入電壓范圍，從而適用于不同國家的用電設(shè)備。電壓檢測(cè)電路為L和N輸入交流市電，串聯(lián)電阻R18、R19、R20、R21、R38與電阻 R42構(gòu)成分壓網(wǎng)絡(luò)接入電能計(jì)量單元Ul的電壓采集輸入端口 V3P，通過程序讀取Ul的電壓 采集寄存器數(shù)值后經(jīng)過軟件計(jì)算得到電壓，送LCD進(jìn)行顯示。電流檢測(cè)電路為將高精度低溫度系數(shù)采樣電阻R14串接到市電網(wǎng)絡(luò)和用電設(shè)備 之間，當(dāng)用電設(shè)備開啟，有電流通過采樣電阻時(shí)將在采樣電阻兩端產(chǎn)生壓差，將此電壓差接 入電能計(jì)量單元Ul的電流采集輸入端口 VlP和V1N，通過程序讀取Ul電流采集寄存器的數(shù) 值經(jīng)過軟件計(jì)算得到電流，送LCD進(jìn)行顯示。用戶可以根據(jù)自己的用電情況任意設(shè)置用電量限值，當(dāng)用電設(shè)備用電量達(dá)到限值 90%時(shí)，電能計(jì)量單片機(jī)Ul通過LED驅(qū)動(dòng)端口驅(qū)動(dòng)報(bào)警燈閃爍，同時(shí)開啟報(bào)警蜂鳴器開始 報(bào)警提示，此過程將持續(xù)5分鐘。當(dāng)用電設(shè)備用電量達(dá)到設(shè)定限值時(shí)將再次閃爍報(bào)警燈開 啟報(bào)警蜂鳴器，并根據(jù)用戶設(shè)置的繼電器S4的狀態(tài)控制用電設(shè)備繼續(xù)工作還是停止工作， 從而可以隨時(shí)監(jiān)測(cè)用電設(shè)備用電量，達(dá)到節(jié)能的目的。本新型安全負(fù)載電流為15A，當(dāng)電能 計(jì)量單片機(jī)Ul檢測(cè)到用電設(shè)備電流超過15A后將立即切斷繼電器S4，并驅(qū)動(dòng)報(bào)警燈閃爍和 蜂鳴器報(bào)警，從而起到保護(hù)用電設(shè)備安全的目的。[0030]電能、電功率及功率因數(shù)的計(jì)量是基于上述電壓和電流的計(jì)量，通過軟件的讀取 及計(jì)算得到，可以實(shí)時(shí)顯示及存儲(chǔ)。電能計(jì)量單元為一主控芯片，本實(shí)用新型選用的是上海鉅泉光電(原珠海炬力) 開發(fā)生產(chǎn)的ATT7027型號(hào)芯片，此芯片是一顆低功耗高性能的單相電能計(jì)量SoC Flash芯 片，片內(nèi)集成單相計(jì)量功能、處理器功能，LCD驅(qū)動(dòng)器，實(shí)時(shí)時(shí)鐘等功能。按鍵設(shè)置單元通過按鍵可以對(duì)本實(shí)用新型進(jìn)行多項(xiàng)功能設(shè)置，如電費(fèi)費(fèi)率設(shè)置、 電能限制設(shè)置、數(shù)字電子時(shí)鐘定時(shí)控制設(shè)置等。數(shù)字電子時(shí)鐘定時(shí)控制功能也是本實(shí)用新型的一大特點(diǎn)，用戶最多可以設(shè)置20 組定時(shí)器來準(zhǔn)確靈活的控制用電設(shè)備的使用，一定程度上起到節(jié)能的作用。USB通信單元電能計(jì)量單元Ul的兩個(gè)數(shù)據(jù)通信端口分別與光耦U3和U4連接， U3、U4是實(shí)現(xiàn)由電訊號(hào)轉(zhuǎn)換成光訊號(hào)，再由光訊號(hào)轉(zhuǎn)換成電訊號(hào)的特殊隔離器件。經(jīng)過U3、 U4轉(zhuǎn)換后的信號(hào)接入U(xiǎn)8，U8將串行格式數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換成USB形式數(shù)據(jù)，從而實(shí)現(xiàn)和PC機(jī)USB通 信。此單元采用光電隔離，對(duì)用戶人身安全及用戶的PC安全有很好的保護(hù)功能。通過本單 元，用戶可以及時(shí)方便的更新本實(shí)用新型的程序。用戶不但可以通過按鍵設(shè)置本新型的功 能參數(shù)，還可以通過此USB單元配合本新型專用PC軟件方便的設(shè)置各項(xiàng)功能參數(shù)，也可以 隨時(shí)上傳本新型的設(shè)置信息及存儲(chǔ)信息到用戶PC端，方便用戶查看和修改。本實(shí)用新型的連接方式為電源電路和電壓檢測(cè)、電流檢測(cè)、電能計(jì)量芯片分別連 接；電能計(jì)量和按鍵設(shè)置、LCD顯示、USB通信、電壓檢測(cè)、電流檢測(cè)分別連接。用電設(shè)備的電 源(市電網(wǎng))經(jīng)過分壓網(wǎng)絡(luò)分壓后接入電能計(jì)量單元，經(jīng)過電能計(jì)量單元的采集和計(jì)算后， 得到當(dāng)前用電設(shè)備的電壓送LCD顯示單元進(jìn)行顯示，并且將高精度低溫度系數(shù)采樣電阻串 接到市電網(wǎng)絡(luò)和用電設(shè)備之間，當(dāng)用電設(shè)備開啟，有電流通過采樣電阻時(shí)將在采樣電阻兩 端產(chǎn)生電壓差，將此電壓差接入電能計(jì)量單元，經(jīng)過采樣和計(jì)算后得到用電設(shè)備當(dāng)前所耗 電流，送IXD顯示單元進(jìn)行顯示?；谏鲜鲭妷汉碗娏鞯挠?jì)量，電能計(jì)量單元經(jīng)過計(jì)算可以 得到用器件的實(shí)時(shí)功率、功率因數(shù)及所消耗的累計(jì)電能。利用本實(shí)用新型所述的技術(shù)方案，或本領(lǐng)域的技術(shù)人員在本實(shí)用新型技術(shù)方案的 啟發(fā)下，設(shè)計(jì)出類似的技術(shù)方案，而達(dá)到上述的技術(shù)效果的，均是落入本實(shí)用新型的保護(hù)范圍。
權(quán)利要求一種電能計(jì)量監(jiān)控表，其特征在于包括電源電路單元，用于將市電電壓轉(zhuǎn)化成器件使用的電壓；電壓檢測(cè)單元，用于檢測(cè)設(shè)備當(dāng)前的電壓；電流檢測(cè)單元，用于檢測(cè)設(shè)備當(dāng)前的電流；電能計(jì)量單元，用于匯總電能數(shù)據(jù)并進(jìn)行計(jì)算分析；按鍵設(shè)置單元，用于進(jìn)行多項(xiàng)功能設(shè)置；LCD顯示單元，用于顯示電能的相關(guān)數(shù)據(jù)；上述單元的連接方式為所述電源電路單元和所述電壓檢測(cè)單元、所述電流檢測(cè)單元、所述電能計(jì)量單元分別連接；所述電能計(jì)量單元再和所述按鍵設(shè)置單元、所述LCD顯示單元、所述電壓檢測(cè)單元、所述電流檢測(cè)單元分別連接。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種電能計(jì)量監(jiān)控表，其特征在于所述電源電路的端子接 入市電后，經(jīng)過開關(guān)電源集成芯片前級(jí)的輸入保護(hù)電路、輸入整流電路及整流濾波電路后 進(jìn)入開關(guān)電源集成芯片，經(jīng)過儲(chǔ)能電感及反饋調(diào)節(jié)電路的調(diào)節(jié)，輸出穩(wěn)定的可供器件使用 的電源。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種電能計(jì)量監(jiān)控表，其特征在于還包括USB通信單元，所 述USB通信單元和所述電能計(jì)量單元連接。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的一種電能計(jì)量監(jiān)控表，其特征在于所述USB通信單元內(nèi)設(shè) 置有光耦，所述電能計(jì)量單元的兩個(gè)數(shù)據(jù)通信端口分別與所述光耦連接。
專利摘要本實(shí)用新型公開了一種電能計(jì)量監(jiān)控表，其包括電源電路單元，用于將市電電壓轉(zhuǎn)化成器件使用的電壓；電壓檢測(cè)單元，用于檢測(cè)設(shè)備當(dāng)前的電壓；電流檢測(cè)單元，用于檢測(cè)設(shè)備當(dāng)前的電流；電能計(jì)量單元，用于匯總電能數(shù)據(jù)并進(jìn)行計(jì)算分析；按鍵設(shè)置單元，用于進(jìn)行多項(xiàng)功能設(shè)置；LCD顯示單元，用于顯示電能的相關(guān)數(shù)據(jù)，上述單元的連接方式為所述電源電路單元和所述電壓檢測(cè)單元、所述電流檢測(cè)單元、所述電能計(jì)量單元分別連接；所述電能計(jì)量單元和所述按鍵設(shè)置單元、所述LCD顯示單元、所述電壓檢測(cè)單元、所述電流檢測(cè)單元分別連接。本實(shí)用新型的電能計(jì)量監(jiān)控表，功能齊全，操作簡(jiǎn)單，方便實(shí)用，是現(xiàn)有產(chǎn)品的換代產(chǎn)品。
文檔編號(hào)H02H3/04GK201740813SQ20092022083
公開日2011年2月9日 申請(qǐng)日期2009年9月23日 優(yōu)先權(quán)日2009年9月23日
發(fā)明者姚剛, 尹偉, 馬劍哲 申請(qǐng)人:天津津亞電子有限公司