[發(fā)明專利]用于智能家居的電能采集模塊

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201510054358.7
• 申請(qǐng)日: 2015-02-03
• 公開（公告）號(hào): CN104635042B
• 公開（公告）日: 2018-02-06
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 王志新;黎金鋒
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 嘉興清源電氣科技有限公司
• 主分類號(hào): G01R22/06
• 分類號(hào): G01R22/06
• 代理公司: 北京科億知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理事務(wù)所(普通合伙)11350
• 代理人: 湯東鳳

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及的是電能采集模塊，具體是一種用于智能家居中帶獨(dú)立供電并能把采集的電能信息通過串口通訊的方式傳輸給通信電路的電能采集模塊。

背景技術(shù)

隨著經(jīng)濟(jì)的發(fā)展、技術(shù)的提高、環(huán)保及安全意識(shí)的增強(qiáng)，人們對(duì)家庭電器用電的節(jié)能性、便捷性和安全性等要求越來越高，希望隨時(shí)隨地都能對(duì)家庭電器用電情況進(jìn)行監(jiān)視和控制。因此可實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程監(jiān)控功能的智能家居受到了廣泛的關(guān)注和深入的研究，并大為推廣。智能家居系統(tǒng)中要求獲取各個(gè)電器的實(shí)時(shí)電能信息和運(yùn)行狀態(tài)，通過電能采集模塊可以計(jì)量每個(gè)電器的電能信息，并把電能信息傳輸?shù)酵ㄐ拍K節(jié)點(diǎn)，由通信模塊節(jié)點(diǎn)把數(shù)據(jù)傳輸?shù)缴衔粰C(jī)進(jìn)行顯示和存儲(chǔ)等處理。

經(jīng)對(duì)現(xiàn)有技術(shù)的公開文獻(xiàn)檢索發(fā)現(xiàn)，中國(guó)專利申請(qǐng)?zhí)枺?01010165239.6，公開日：2011.11.09，名稱：面向智能電網(wǎng)的多功能電表，該技術(shù)公開一種面向智能電網(wǎng)的多功能電表，由計(jì)量模塊、電源模塊、通信模塊、顯示模塊等，具有電量計(jì)量、數(shù)據(jù)處理、實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)等功能。但是，該發(fā)明作為電表電路設(shè)計(jì)，體積較大，而且沒有設(shè)計(jì)與通信節(jié)點(diǎn)的通信功能，不適用作智能家居的電能采集模塊。

公開號(hào)為203894323U的中國(guó)實(shí)用新型專利公開的一種低功耗電能采集裝置，其公開的內(nèi)容無法實(shí)現(xiàn)其發(fā)明目的。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的在于補(bǔ)充現(xiàn)有技術(shù)的空缺，提供一種用于智能家居中帶獨(dú)立供電和數(shù)據(jù)傳輸功能的電能采集模塊。本發(fā)明不僅能在模塊自身上顯示所采集的電能信息，而且能把電能信息通過串口通信的方式傳輸給智能家居中的通信模塊節(jié)點(diǎn)，實(shí)現(xiàn)從各電器到上位機(jī)傳輸電能信息的功能。而且，本發(fā)明所述電能采集模塊及其驅(qū)動(dòng)電路均由系統(tǒng)的220V～5V/3.3V供電電源部分供電，用給電器供電的220V交流電整流得到5V/3.3V直流電為芯片和電路元件供電，不用提供額外的電源，簡(jiǎn)化電路并且節(jié)省空間，最大限度保證體積方面滿足便捷性的要求。本發(fā)明使得電能采集模塊保持體積較小的情況下穩(wěn)定可靠地工作，可滿足智能家居系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)獲取各個(gè)電器電能信息的技術(shù)要求。

本發(fā)明是通過以下技術(shù)方案來實(shí)現(xiàn)的：

用于智能家居的電能采集模塊，包括供電電源電路、電壓電流檢測(cè)電路、電能計(jì)量電路和數(shù)據(jù)處理電路，供電電源電路為電能計(jì)量電路、數(shù)據(jù)處理電路的芯片供電，電壓電流檢測(cè)電路將被測(cè)電壓、電流轉(zhuǎn)換成芯片輸入范圍的信號(hào)作為電能計(jì)量電路中計(jì)量芯片的輸入，電能計(jì)量電路接收電壓、電流數(shù)字信號(hào)，計(jì)算功率、電壓、電流，通過串口輸出數(shù)據(jù)，數(shù)據(jù)處理電路接收電能計(jì)量電路輸出的電能信號(hào)，作后續(xù)處理工作并通過串口輸出電能信號(hào)到通信模塊。

其中，供電電源電路為兩級(jí)電路，包括第一級(jí)電路和第二級(jí)電路，第一級(jí)電路輸入電壓為220V交流電，由電器供電電源而來，輸出電壓為5V；第二級(jí)電路輸入電壓為第一級(jí)輸出的5V直流電壓，輸出電壓為3.3V直流電壓。

供電電源電路包括由四個(gè)二極管組成的全橋整流電路、三端穩(wěn)壓IC、穩(wěn)壓芯片，全橋整流電路正極輸出接三端穩(wěn)壓IC的Vin管腳，220V電源經(jīng)過四個(gè)二極管組成的全橋整流電路得到12V的波動(dòng)的直流電壓，12V的波動(dòng)的直流電壓輸入三端穩(wěn)壓IC，通過三端穩(wěn)壓IC得到穩(wěn)定的DC5V電壓，DC5V電壓作為穩(wěn)壓芯片的輸入，得到穩(wěn)定的DC3.3V電壓。

其中，電壓電流檢測(cè)電路包括電壓互感器、第一電阻、第一濾波電容、第二電阻、第三電阻、第四電阻、第五電阻、電流互感器、第六電阻、第七電阻、第八電阻、第九電阻、第十電阻，第二濾波電容。

電壓互感器的輸入端連接計(jì)量進(jìn)線，電壓互感器的正極端與計(jì)量進(jìn)線的正極之間串聯(lián)第一電阻，電壓互感器、電流互感器的輸入正極與計(jì)量進(jìn)線的正極之間串聯(lián)保險(xiǎn)絲。

電壓互感器的輸出正極端連接第三電阻一端，第三電阻另一端與第四電阻串聯(lián)，第四電阻另一端連接電壓互感器的輸出負(fù)極，第二電阻一端連接第三電阻和電壓互感器的輸出正極的公共端，第二電阻另一端連接第一濾波電容，第五電阻一端連接第四電阻和電壓互感器的輸出負(fù)極的公共端，第五電阻的另一端連接第一濾波電容。

電流互感器的輸入正極連接計(jì)量進(jìn)線，電流互感器的輸入端負(fù)極連接計(jì)量出線，電流互感器的輸出正極連接第八電阻一端，第八電阻另一端與第九電阻串聯(lián)，第九電阻另一端連接電流互感器的輸出負(fù)極，第六電阻一端連接第八電阻和電流互感器的輸出正極的公共端，第六電阻另一端連接第二濾波電容，第十電阻一端連接第九電阻和電流互感器的輸出負(fù)極的公共端，第十電阻的另一端連接第二濾波電容，第七電阻的兩端分別連接電流互感器輸出的正負(fù)極。