專(zhuān)利名稱(chēng)：一種用于數(shù)字家庭的電能計(jì)量裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型屬于電能計(jì)量領(lǐng)域，涉及一種完成面向數(shù)字家庭用電功率及用電量檢 測(cè)、復(fù)費(fèi)率情況下電費(fèi)計(jì)算以及節(jié)電幫助的裝置。
背景技術(shù)：
數(shù)字家庭是以計(jì)算機(jī)技術(shù)和網(wǎng)絡(luò)技術(shù)為基礎(chǔ)，各種家用電器通過(guò)不同的互聯(lián)方式 進(jìn)行通信及數(shù)據(jù)交換，實(shí)現(xiàn)家用電器之間的“互聯(lián)互通”的新型數(shù)字生活環(huán)境。隨著現(xiàn)代家 庭中用電器數(shù)量和功率的不斷增長(zhǎng)，開(kāi)發(fā)出能夠檢測(cè)數(shù)字家庭用電功率和用電量、幫助用 戶(hù)進(jìn)行節(jié)電行為的電能計(jì)量裝置，變得非常有前景。電能計(jì)量的方法分為感應(yīng)式和電子式兩種。感應(yīng)式電能計(jì)量裝置是以電磁感應(yīng)為 原理，通過(guò)機(jī)械裝置實(shí)現(xiàn)電能的計(jì)量，存在機(jī)械部件易磨損、易受外磁場(chǎng)影響和精度低的缺 點(diǎn)。電子式電能計(jì)量裝置是一種以微電子技術(shù)為基礎(chǔ)的電能計(jì)量裝置，其內(nèi)部對(duì)電能的計(jì) 量完全由電子線路和電子模塊完成，計(jì)量結(jié)果和測(cè)量參數(shù)完全由軟件控制完成，具有精確 度高、性能穩(wěn)定、頻率響應(yīng)范圍寬、受外磁場(chǎng)影響小、過(guò)負(fù)荷能力大、體積小等優(yōu)點(diǎn)。從而使 得電子式電能計(jì)量裝置逐漸取代感應(yīng)式電能計(jì)量裝置，在電能計(jì)量中得到了越來(lái)越廣泛的 應(yīng)用。但現(xiàn)有電能計(jì)量裝置沒(méi)有設(shè)定定時(shí)或超負(fù)荷的控制系統(tǒng)及報(bào)警裝置，用戶(hù)無(wú)法根據(jù) 自己需要進(jìn)行聲音報(bào)警和電器定時(shí)斷電控制。
發(fā)明內(nèi)容本實(shí)用新型的目的是克服現(xiàn)有電能計(jì)量裝置不能幫助家庭用戶(hù)實(shí)現(xiàn)節(jié)約用電的 不足，建立一種用于數(shù)字家庭的電能計(jì)量系統(tǒng)既能檢測(cè)家用電器消耗的功率及電能、計(jì)算 復(fù)費(fèi)率時(shí)的電費(fèi)，又能幫助家庭用戶(hù)進(jìn)行節(jié)約用電。一種用于數(shù)字家庭的電能計(jì)量裝置，所述裝置電能計(jì)量部分和節(jié)電控制部分，裝 置主要包括電流采樣模塊1、電壓采樣模塊2、電能計(jì)量模塊3、單片機(jī)4、實(shí)時(shí)時(shí)鐘模塊5、 數(shù)據(jù)存儲(chǔ)模塊6、液晶顯示模塊7、串行通訊模塊8、繼電器9和報(bào)警裝置10。電流采樣模塊 1的輸出與電能計(jì)量模塊3的引腳VlP和引腳VlN相連；電壓采樣模塊2的輸出與電能計(jì) 量模塊3的引腳V2P和引腳V2N相連；電能計(jì)量模塊3的脈沖輸出引腳CF與單片機(jī)4的外 部中斷引腳INTO相連；實(shí)時(shí)時(shí)鐘模塊5的復(fù)位引腳RST與單片機(jī)4的引腳PB5相連、實(shí)時(shí) 時(shí)鐘模塊5的串行時(shí)鐘引腳SCLK與單片機(jī)4的引腳PB6相連、實(shí)時(shí)時(shí)鐘模塊5的數(shù)據(jù)輸入 /輸出引腳I/O引腳與單片機(jī)4的引腳PB7相連；數(shù)據(jù)存儲(chǔ)模塊6的串行時(shí)鐘輸入引腳SCL 與單片機(jī)4的引腳PDO相連、數(shù)據(jù)存儲(chǔ)模塊6串行數(shù)據(jù)輸入/輸出引腳SDA與單片機(jī)4的 引腳PDl相連；液晶顯示模塊7的數(shù)據(jù)接口 DB與單片機(jī)4的PA 口相連、液晶顯示模塊7的 指令/數(shù)據(jù)選擇引腳RS與單片機(jī)4的引腳PGO相連、液晶顯示模塊7的讀寫(xiě)選擇引腳RW 與單片機(jī)4的引腳PC6相連、液晶顯示模塊7的使能引腳E與單片機(jī)4的引腳PC7相連；串 行通訊模塊8的引腳TIin與單片機(jī)4的引腳PEO相連、串行通訊模塊8的引腳RlOUT與單 片機(jī)4的引腳PEl相連；繼電器9的控制端與單片機(jī)4的引腳PE3相連；報(bào)警裝置10的控制端與單片機(jī)4的引腳PD2相連。本實(shí)用新型的有益效果在于通過(guò)本裝置的各個(gè)模塊，能夠完成家庭的用電功率 及用電量的測(cè)量、復(fù)費(fèi)率時(shí)電費(fèi)的計(jì)算，以及實(shí)現(xiàn)對(duì)數(shù)字家庭用戶(hù)節(jié)電的幫助。

圖1是本實(shí)用新型系統(tǒng)結(jié)構(gòu)框圖。圖1所示裝置包含電流采樣模塊1、電壓采樣模塊2、電能計(jì)量模塊3、單片機(jī)4、實(shí) 時(shí)時(shí)鐘模塊5、數(shù)據(jù)存儲(chǔ)模塊6、液晶顯示模塊7、串行通訊模塊8、繼電器9、報(bào)警裝置10。圖2是本實(shí)用新型裝置的主程序流程圖。圖3是電量脈沖采集流程圖。圖4是復(fù)費(fèi)率情況下電能累加流程圖。
具體實(shí)施方式
以下結(jié)合附圖具體闡述本實(shí)用新型的技術(shù)方案。圖1所示是一種用于數(shù)字家庭的電能計(jì)量裝置，所述裝置各個(gè)組成模塊如圖1所 示，包括電流采樣模塊1、電壓采樣模塊2、電能計(jì)量模塊3、單片機(jī)4、實(shí)時(shí)時(shí)鐘模塊5、數(shù)據(jù) 存儲(chǔ)模塊6、液晶顯示模塊7、串行通訊模塊8、繼電器9和報(bào)警裝置10。電流采樣模塊1的 輸出與電能計(jì)量模塊3的引腳VlP和引腳VlN相連；電壓采樣模塊2的輸出與電能計(jì)量模 塊3的引腳V2P和引腳V2N相連；電能計(jì)量模塊3的脈沖輸出引腳CF與單片機(jī)4的外部中 斷引腳INTO相連；實(shí)時(shí)時(shí)鐘模塊5的復(fù)位引腳RST與單片機(jī)4的引腳PB5相連、實(shí)時(shí)時(shí)鐘 模塊5的串行時(shí)鐘引腳SCLK與單片機(jī)4的引腳PB6相連、實(shí)時(shí)時(shí)鐘模塊5的數(shù)據(jù)輸入/輸 出引腳I/O引腳與單片機(jī)4的引腳PB7相連；數(shù)據(jù)存儲(chǔ)模塊6的串行時(shí)鐘輸入引腳SCL與 單片機(jī)4的引腳PDO相連、數(shù)據(jù)存儲(chǔ)模塊6串行數(shù)據(jù)輸入/輸出引腳SDA與單片機(jī)4的引 腳PDl相連；液晶顯示模塊7的數(shù)據(jù)接口 DB與單片機(jī)4的PA 口相連、液晶顯示模塊7的指 令/數(shù)據(jù)選擇引腳RS與單片機(jī)4的引腳PGO相連、液晶顯示模塊7的讀寫(xiě)選擇引腳RW與 單片機(jī)4的引腳PC6相連、液晶顯示模塊7的使能引腳E與單片機(jī)4的引腳PC7相連；串行 通訊模塊8的引腳TIin與單片機(jī)4的引腳PEO相連、串行通訊模塊8的引腳RlOUT與單片 機(jī)4的引腳PEl相連；繼電器9的控制端與單片機(jī)4的引腳PE3相連；報(bào)警裝置10的控制 端與單片機(jī)4的引腳PD2相連。電流采樣模塊1和電壓采樣模塊2用于獲得電流和電壓采樣信號(hào)，電能計(jì)量模塊 3用于將電流采樣模塊1和電壓采樣模塊2輸入的采樣信號(hào)轉(zhuǎn)換為與功率成正比的電能計(jì) 量脈沖，實(shí)時(shí)時(shí)鐘模塊5用于為復(fù)費(fèi)率電費(fèi)計(jì)算提供時(shí)間基準(zhǔn)，數(shù)據(jù)存儲(chǔ)模塊6用于存儲(chǔ)用 電量以及用戶(hù)輸入的信息，液晶顯示模塊7用于顯示各種信息，串行通訊模塊8用于實(shí)現(xiàn)與 上位機(jī)之間的通訊，繼電器9用于控制用電器的運(yùn)行情況，報(bào)警裝置10用于實(shí)現(xiàn)用電量超 過(guò)預(yù)設(shè)值時(shí)的聲音報(bào)警。軟件總流程如圖2所示，單片機(jī)檢測(cè)到電能計(jì)量脈沖后根據(jù)時(shí)鐘時(shí)間判斷當(dāng)前屬 于峰谷平中的哪一時(shí)段，并對(duì)相應(yīng)時(shí)段電量進(jìn)行累計(jì)后進(jìn)行數(shù)據(jù)存儲(chǔ)和顯示，檢測(cè)界面切 換鍵是否按下，如按下則處理相應(yīng)顯示界面，沒(méi)有按下則繼續(xù)顯示當(dāng)前界面。電量脈沖采集 子程序各圖3所示，讀取脈沖電平邏輯值并與前一次值進(jìn)行異或運(yùn)算，結(jié)果為“ 1”并保持穩(wěn)定20毫秒則說(shuō)明是一個(gè)電量脈沖，否則為干擾信號(hào)。對(duì)峰谷平各時(shí)段電量累加流程如圖4 所示，單片機(jī)檢測(cè)到一個(gè)穩(wěn)定的電能計(jì)量脈沖后，讀取當(dāng)前時(shí)鐘時(shí)間，并調(diào)取峰谷平時(shí)段信 息與之進(jìn)行對(duì)比，判斷出是峰谷平中的哪一個(gè)時(shí)段，并對(duì)該時(shí)段脈沖變化量進(jìn)行累加。判斷 累加脈沖個(gè)數(shù)是否達(dá)到160個(gè)(對(duì)應(yīng)電量0. lkWh)，如果達(dá)到則對(duì)相應(yīng)時(shí)段的電量累加，脈 沖個(gè)數(shù)沒(méi)有達(dá)到160個(gè)則返回繼續(xù)接收脈沖。 節(jié)電幫助為用戶(hù)可以設(shè)定一個(gè)每日預(yù)計(jì)用電量值，若當(dāng)日用電量到達(dá)這個(gè)值，則 有報(bào)警電路給出聲音提示；用戶(hù)可以設(shè)定多路電器的定時(shí)關(guān)閉時(shí)間，通過(guò)繼電器控制用電 器的運(yùn)行情況，以防止這些用電器在夜間待機(jī)時(shí)消耗電能。
權(quán)利要求1. 一種用于數(shù)字家庭的電能計(jì)量裝置，其特征是電能計(jì)量裝置包括電流采樣模塊 (1)、電壓采樣模塊(2)、電能計(jì)量模塊(3)、單片機(jī)(4)、實(shí)時(shí)時(shí)鐘模塊(5)、數(shù)據(jù)存儲(chǔ)模塊 (6)、液晶顯示模塊(7)、串行通訊模塊(8)、繼電器(9)和報(bào)警裝置(10);電流采樣模塊(1) 的輸出與電能計(jì)量模塊(3)的引腳VlP和引腳VlN相連；電壓采樣模塊(2)的輸出與電能 計(jì)量模塊(3)的引腳V2P和引腳V2N相連；電能計(jì)量模塊(3)的脈沖輸出引腳CF與單片機(jī)(4)的外部中斷引腳INTO相連；實(shí)時(shí)時(shí)鐘模塊(5)的復(fù)位引腳RST與單片機(jī)(4)的引腳PB5 相連、實(shí)時(shí)時(shí)鐘模塊(5)的串行時(shí)鐘引腳SCLK與單片機(jī)(4)的引腳PB6相連、實(shí)時(shí)時(shí)鐘模塊(5)的數(shù)據(jù)輸入/輸出引腳I/O引腳與單片機(jī)(4)的引腳PB7相連；數(shù)據(jù)存儲(chǔ)模塊(6)的串 行時(shí)鐘輸入引腳SCL與單片機(jī)(4)的引腳PDO相連、數(shù)據(jù)存儲(chǔ)模塊(6)串行數(shù)據(jù)輸入/輸出 引腳SDA與單片機(jī)(4)的引腳PDl相連；液晶顯示模塊(7)的數(shù)據(jù)接口 DB與單片機(jī)(4)的 PA 口相連、液晶顯示模塊(7)的指令/數(shù)據(jù)選擇引腳RS與單片機(jī)(4)的引腳PGO相連、液 晶顯示模塊(7)的讀寫(xiě)選擇引腳RW與單片機(jī)(4)的引腳PC6相連、液晶顯示模塊(7)的使 能引腳E與單片機(jī)(4)的引腳PC7相連；串行通訊模塊(8)的引腳TIin與單片機(jī)(4)的引 腳PEO相連、串行通訊模塊(8)的引腳RlOUT與單片機(jī)(4)的引腳PEl相連；繼電器(9)的 控制端與單片機(jī)(4)的引腳PE3相連；報(bào)警裝置(10)的控制端與單片機(jī)(4)的引腳PD2相 連。
專(zhuān)利摘要本實(shí)用新型公開(kāi)了一種用于數(shù)字家庭的電能計(jì)量裝置，屬于電能計(jì)量領(lǐng)域，涉及一種完成面向數(shù)字家庭用電功率及用電量檢測(cè)、復(fù)費(fèi)率時(shí)電費(fèi)計(jì)算以及節(jié)電幫助的裝置。所述裝置包括電流采樣模塊(1)、電壓采樣模塊(2)、電能計(jì)量模塊(3)、單片機(jī)(4)、實(shí)時(shí)時(shí)鐘模塊(5)、數(shù)據(jù)存儲(chǔ)模塊(6)、液晶顯示模塊(7)、串行通訊模塊(8)、繼電器(9)和報(bào)警裝置(10)。通過(guò)本裝置的各個(gè)模塊，能夠完成家庭的用電功率及用電量的測(cè)量、復(fù)費(fèi)率時(shí)電費(fèi)的計(jì)算，以及實(shí)現(xiàn)對(duì)數(shù)字家庭用戶(hù)節(jié)電的幫助。
文檔編號(hào)G01R19/25GK201892704SQ20102064976
公開(kāi)日2011年7月6日 申請(qǐng)日期2010年12月9日 優(yōu)先權(quán)日2010年12月9日
發(fā)明者于鵬, 劉夢(mèng)晨, 史光遠(yuǎn), 方紅亮, 遲健男 申請(qǐng)人:北京科技大學(xué)