CN103487645A - 具有内置功率计的家用电器 - Google Patents

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Abstract

公开了一种电器，包括：操作单元，安装在通过外部电源来供应电力的电器的壳体中，且包括电机和加热元件的至少一个。该电器还包括：控制电路，安装在电器的壳体中且配置为控制操作单元以执行与测量电力不同的电器功能。该电器还包括；功率计，耦接至控制电路，构建在壳体中，且配置为测量在执行电器功能时由该电器消耗的电力。

Description

具有内置功率计的家用电器
相关申请的交叉引用
本申请要求于2012年6月12日提交的第10-2012-0062579号韩国申请的在先提交日的利益及优先权，其内容通过引用的方式整体并入此处。
技术领域
本公开文本涉及一种具有被配置为测量和观察家用电器的功率消耗的内置功率计的家用电器。
背景技术
存在靠供应的电力运行的各种家用电器，包括冰箱、洗衣机、洗碗机、空调、烹饪设备、电视机、真空吸尘器、电热垫以及电饭煲。
当投入运行时，这种家用电器被供应来自外部电源的交流电源。在每一个住宅中安装瓦时计以测量该住宅中消耗的瓦特。
近来，对例如使用节电产品或使用相对低价的非高峰电进行节电的兴趣和需求日益增长。
一些家用电器具有在制造过程期间确定并标注在电器上的功率或瓦特数消耗。
然而，为了测量特定家用电器大体消耗的功率或瓦特数，典型地将辅助瓦时计（即，功率计）连接至该特定家用电器。
发明内容
本公开文本中描述的主题的创新方案可以被具体实施在电器中，该电器包括：操作单元，安装在通过外部电源来供应电力的电器的壳体中，且包括电机和加热元件的至少一个；控制电路，安装在电器的壳体中且配置为控制操作单元以执行与测量电力不同的电器功能；以及功率计，耦接至控制电路，构建在壳体中，且配置为测量在执行电器功能时由电器消耗的电力。
这些及其它实施例中的每一个能够可选地包括一个或多个以下特征。功率计包括：电压电流测量单元，连接至外部电源且配置为测量通过外部电源供应的电压和电流；以及电力计算单元，配置为基于通过电压电流测量单元测量的电压和电流计算电力量，且配置为将计算出的电力量输出到控制电路。该外部电源是交流电源，且该控制电路包括：整流器，配置为将从交流电源接收的交流电整流成直流电；变压器，配置为降低直流电的电压；第一稳压器，配置为调节通过变压器降低的直流电的电压；以及微型计算机，配置为控制电器，且配置为接收通过第一稳压器调节的直流电。
电力计算电路连接至微型计算机且配置为将有关计算出的电力量的数据发送到微型计算机，且电力计算电路基于微型计算机的控制确定计算电力量。光电耦合器位于电力计算电路和微型计算机之间。电力计算电路被配置为被供应通过变压器降低的直流电。控制电路还包括连接至变压器以整流通过变压器降低的电力的整流器电路，且电力计算电路连接至整流器电路并被供应来自整流器电路的整流后的电力。功率计还包括连接在整流器电路和电力计算电路之间且配置为降低通过整流器电路整流的电力的电压的第二稳压器。第二稳压器是低压差（LDO）稳压器。
电力计算电路被供应来自用于电力计算电路的电源电路的电力。电源电路连接至交流电源。电器还包括配置为显示电器的控制和运行状态的显示器。控制电路控制显示器以显示电器所消耗的电力量。该电器是冰箱、洗衣机、空调或烹饪设备。外部电源和能量计算电路连接至第一地，且微型计算机连接至与第一地不同的第二地。该电器还包括位于能量计算电路和微型计算机之间的光电耦合器，其中该光电耦合器连接至第一地和第二地两者。
本公开文本中描述的主题的另一个创新方案可以被具体实施在电器中，该电器包括：操作单元，安装在通过外部电源来供应电力的电器的壳体中，且包括电机和加热元件的至少一个；控制电路，安装在电器的壳体中且配置为控制操作单元以执行与测量电力不同的电器功能；以及功率计装置，用于测量在执行电器功能时由电器消耗的电力。
这些及其它实施例中的每一个能够可选地包括一个或多个以下特征。功率计装置连接至控制电路，被构建在壳体中，且该功率计装置包括：电压电流测量单元，连接至外部电源且配置为测量通过外部电源供应的电压和电流；以及电力计算单元，配置为基于通过电压电流测量单元测量的电压和电流计算电力量，且配置为将计算出的电力量输出到控制电路。
该外部电源是交流电源，且该控制电路包括：整流器，配置为将从交流电源接收的交流电整流成直流电；变压器，配置为降低直流电的电压；第一稳压器，配置为调节通过变压器降低的直流电的电压；以及微型计算机，配置为控制电器，且配置为接收通过第一稳压器调节的直流电。电力计算电路连接至微型计算机且配置为将有关计算出的电力量的数据发送到微型计算机，且电力计算电路基于微型计算机的控制确定计算电力量。光电耦合器位于电力计算电路和微型计算机之间。
本公开文本中描述的主题的另一个创新方案可以被具体实施在一种方法中，该方法包括：在安装于电器的壳体中的操作单元处接收通过外部电源供应的电力，该操作单元包括电机和加热元件的至少一个；通过安装在电器的壳体中的控制电路控制操作单元以执行与测量电力不同的电器功能；以及通过连接至控制电路且构建在壳体中的功率计测量在执行电器功能时由电器消耗的电力。
附图说明
图1示出实例家用电器的结构；
图2示出构建在家用电器中的实例功率计的结构以及控制电路与功率计之间的实例连接；以及
图3示出构建在家用电器中的实例功率计的结构以及控制电路与功率计之间的实例连接。
具体实施方式
图1示出实例家用电器10的结构。
家用电器10包括：控制电路20，安装在其壳体中以被供应外部电力；以及功率计100，安装在该壳体中以在与控制电路板连接的状态下测量外部电力的消耗。
家用电器10是通过电运行的电器。家用电器的实例可以包括冰箱、洗衣机、洗碗机、空调、烹饪设备、电视机、真空吸尘器、电热垫、电饭煲等。
家用电器10可以使用供应到住宅的交流电源。
因此，插头11连接至家用电器10的壳体以将外部电力供应到该家用电器。
插头11被放入安装在住宅中的插座中以允许家用电器10获取电力。
家用电器10配置为被自动控制，且其包括用于自动控制的控制电路20。
控制电路20控制根据家用电器10的类型包括电机或加热元件的操作单元。外部电力被供应到家用电器的操作单元以及被供应到控制电路20。
供应到控制电路20的额定电流和额定电压能够与供应到家用电器的操作单元的额定电流和额定电压不同。因此，供应到控制电路20的电可以在供应到控制电路20之前被适当转换，这将在后文更加详细地描述。
功率计100与被供应外部电源的控制电路20连接。功率计100测量从外部电源获取的电力的消耗（耗电量）。
将电压和电流相乘得到电。电乘以时间得到电量。
因此，功率计100测量从外部电源消耗的电压和电流。功率计100将测量的电压和电流相乘，然后将结果乘以时间来计算电量。
家用电器10还可以包括配置为显示家用电器10的运行状态的显示器40，且显示器40可以具有用来控制家用电器10的运行的输入单元。
家用电器10还可以包括配置为经由网络服务器60与计算机或智能装置70（例如智能手机）通信的无线通信模块50。无线通信模块50可以连接至显示器40或控制电路20。
无线通信模块50可以使用Wi-Fi或Zigbee。
利用该配置，用户能够经由智能装置70远程检查家用电器的运行状态，并输入命令以控制该家用电器。
图2示出构建在家用电器中的功率计的实例结构以及控制电路与功率计之间的实例连接。
功率计100可包括：电压电流测量单元110，连接至外部电源以测量外部电源的电压和电流；以及电力计算电路150，配置为基于通过电压电流测量单元测量的电压和电流计算电量，以将计算出的电量输出到控制电路20。
如图2所示，电压电流测量单元110直接连接至外部电源21，用于测量使家用电器10运行的外部电源21的电压和电流。
因此，电压电流测量单元110包括与外部电源21并联连接的电压测量部件112以及与外部电源21串联连接的电流测量部件114。
电压测量部件112与外部电源21并联连接，并可以包括串联连接的两个电阻。
电流测量部件114与外部电源21串联连接，并可以包括分流电阻。
通过电压电流测量单元110测量的电压和电流的值被发送到电力计算电路150，且电力计算电路150通过将测量的电压和电流相乘并且然后将结果乘以时间来计算消耗的电量。
控制电路20可以包括：整流器22，配置为将交流（AC）电整流成直流（DC）电；变压器23，配置为降低通过整流器22整流的直流电的电压；稳压器（regulator）26，配置为调节已经过变压器23的直流电的电压；以及微型计算机28，配置为通过使用从稳压器26供应的电力来控制家用电器的运行。
整流器22对作为正弦波交流电源被供应的外部电源进行整流，并将外部电力转换成直流电。
变压器23将外部电源21的电压降低到微型计算机28可用的适当电压。
稳压器26调节已经过变压器23的电力的电压，并将调节的直流电供应到微型计算机28。
微型计算机28通过降压的直流电来运行，并控制家用电器20的运行。微型计算机28可以控制显示器40以显示家用电器20的运行状态，并执行用户输入的控制命令。
电力计算电路150与微型计算机28连接，并将测量的电能的数据发送到微型计算机28。而且，电力计算电路150可以基于微型计算机28的控制确定是否测量电量。
为了确定是否测量电量，可以在电力计算电路150和微型计算机28之间连接用于有线或无线通信的装置。
这种通信装置的实例包括UART（通用异步接收器/发送器）。
UART是配置为自动进行异步通信所需的串并行数据转换的硬件装置。
在电力计算电路150经由通信装置连接至微型计算机28之前布置光电耦合器160，以针对信号将发送器和接收器电性隔离。
电力计算电路150可以接收经过控制电路20的变压器23的电。
电能计算电路150是配置为由从电压电流测量单元110输入的电压值和电流值计算电量的电路。典型地，与外部电源的电压相比，用于运行电能计算电路150的电力可以是具有更低电压的电力。
如果电力计算电路150接收已经过变压器23的电力，则电力计算电路150可以被供应电压降低的电力，而不使用辅助变压器。
控制电路20还可以包括连接至变压器23以整流经过变压器的电力的整流器电路25。电能计算电路150连接至整流器电路25以被供应整流后的电。
典型地，已经过变压器23的电经由整流器22被整流。然而，整流器22由一个整流器元件（例如二极管）构成，且其流动负电或正电以进行半波整流。
整流器电路25将负电或正电彼此反转，并进行全波整流。而且，整流器电路25包括电容器（condenser），并能够使电平稳。
功率计100还可以包括稳压器130，其连接在整流器电路25和电力计算电路150之间以将经过整流器电路25的电的电压降低到适当低的电压。
变压器23被配置为将供应到微型计算机28的电的电压降低到适当低的电压。用于微型计算机28的电的电压可以与用于电力计算电路150的电的额定电压不同。
因此，稳压器130可以将具有通过整流器电路25降低的电压的直流电调节成具有更为适当低的电压的直流电。
与连接至微型计算机28的稳压器26不同，稳压器130可以是低压差（LDO）稳压器。
例如，通过整流器电路25降低的5V的电被调节成将被供应到电力计算电路150的3.3V的电。
附图标记“1”和“2”表示地，且第一地1和第二地2彼此不同。
在图2中，不同地示出了第一地1和第二地2。
例如，外部电源21和电力计算电路150接地至第一地1。稳压器26和微型计算机28接地到第二地2。
光电耦合器160接地到第一地1和第二地2。
图3示出构建在家用电器中的功率计的实例结构以及控制电路与功率计之间的实例连接。
在图3中，电力计算电路150直接连接至外部电源21以被供电，且电源电路140连接在外部电源21和电力计算电路150之间。
电力计算电路150可以经由直接连接至外部电源21的用于电力计算电路150的电源电路140被供电。
在图3中省略了图2的整流器电路25，其被布置在图2的变压器23与稳压器130之间。然而，用于电力计算电路的电源电路140对外部电源21进行整流，并转换（或降低）外部电源21的电压以调节外部电源。在那之后，经调节的外部电源被供应到电力计算电路150。
通过电力计算电路150计算的电能的数据经由光电耦合器160和UART被发送到微型计算机28。
如图1所示，控制电路20的微型计算机28控制显示器40以显示有关电量的接收数据，从而能够将家用电器所消耗的电通知给用户。
另外，显示器40连接至无线通信模块50，使得用户能够经由网络服务器60检查显示在用户的智能手机或智能电视机或智能装置70（例如计算机）上的功率消耗。
用户能够根据显示在显示器40上的家用电器的控制或运行状态，经由设置在显示器中的输入单元输入控制家用电器的控制命令。而且，用户能够命令以选择性地测量家用电器的功率消耗，或者命令显示器选择性地显示测量的功率消耗。
具有内置功率计的家用电器可以是冰箱、洗衣机、空调或烹饪设备。
功率计可以被构建在具有相对较高的功率消耗的家用电器中。上文提到的这些家用电器属于具有高功率消耗的家用电器。因此，功率计可以被构建在这些家用电器的一个中，并能够测量功率消耗，使得家用电器能够节省电力。
虽然已参考许多示例性实例描述了实施方式，然而应当理解，本领域技术人员能够设计出许多落入本公开文本的原理的精神和范围内的其它变型和实施。更具体地，各种变化和变型在零部件和/或排列中可行，并落入公开内容、附图以及所附的权利要求书的范围内。除了零部件和/或排列的变化和变型之外，多种用途对本领域技术人员来说也是显而易见的。

Claims (20)

1.一种电器，包括：
操作单元，安装在通过外部电源来供应电力的所述电器的壳体中，且包括电机和加热元件的至少一个；
控制电路，安装在所述电器的壳体中，且配置为控制所述操作单元以执行与测量电力不同的电器功能；以及
功率计，耦接至所述控制电路，构建在所述壳体中，且配置为测量在执行所述电器功能时由所述电器消耗的电力。
2.根据权利要求1所述的电器，其中，所述功率计包括：
电压电流测量单元，连接至外部电源且配置为测量通过所述外部电源供应的电压和电流；以及
电力计算单元，配置为基于通过所述电压电流测量单元测量的电压和电流来计算电力量，且配置为将所计算的电力量输出到所述控制电路。
3.根据权利要求2所述的电器，其中，所述外部电源是交流电源，以及
所述控制电路包括：
整流器，配置为将从所述交流电源接收的交流电整流成直流电；
变压器，配置为降低所述直流电的电压；
第一稳压器，配置为调节通过所述变压器降低的所述直流电的电压；以及
微型计算机，配置为控制所述电器，且配置为接收通过所述第一稳压器调节的所述直流电。
4.根据权利要求3所述的电器，其中，所述电力计算电路连接至所述微型计算机且配置为将有关所计算出的电力量的数据发送到所述微型计算机，以及
其中，所述电力计算电路基于所述微型计算机的控制确定计算所述电力量。
5.根据权利要求4所述的电器，其中，光电耦合器位于所述电力计算电路和所述微型计算机之间。
6.根据权利要求3所述的电器，其中，所述电力计算电路被配置为被供应通过所述变压器降低的直流电。
7.根据权利要求3所述的电器，其中，所述控制电路还包括：
整流器电路，连接至所述变压器以整流通过所述变压器降低的电力，以及，
其中，所述电力计算电路连接至所述整流器电路，并被供应来自所述整流器电路的整流后的电力。
8.根据权利要求7所述的电器，其中，所述功率计还包括：
第二稳压器，连接在所述整流器电路和所述电力计算电路之间且配置为降低通过所述整流器电路整流的电力的电压。
9.根据权利要求8所述的电器，其中，所述第二稳压器是低压差（LDO）稳压器。
10.根据权利要求5所述的电器，其中，所述电力计算电路被供应来自用于所述电力计算电路的电源电路的电力，其中，所述电源电路连接至所述交流电源。
11.根据权利要求1所述的电器，还包括：
显示器，配置为显示所述电器的控制和运行状态，
其中，所述控制电路控制所述显示器以显示由所述电器消耗的电力量。
12.根据权利要求11所述的电器，其中，所述电器是冰箱、洗衣机、空调或烹饪设备。
13.根据权利要求1所述的电器，其中，所述外部电源和能量计算电路连接至第一地，且所述微型计算机连接至与所述第一地不同的第二地。
14.根据权利要求13所述的电器，还包括：
光电耦合器，位于所述能量计算电路和所述微型计算机之间，其中，所述光电耦合器连接至所述第一地和所述第二地两者。
15.一种电器，包括：
操作单元，安装在通过外部电源来供应电力的所述电器的壳体中，且包括电机和加热元件的至少一个；
控制电路，安装在所述电器的所述壳体中，且配置为控制所述操作单元以执行与测量电力不同的电器功能；以及
功率计装置，用于测量在执行所述电器功能时由所述电器消耗的电力。
16.根据权利要求15所述的电器，其中，所述功率计装置连接至所述控制电路，被构建在所述壳体中，且包括：
电压电流测量单元，连接至外部电源且配置为测量通过所述外部电源供应的电压和电流；以及
电力计算单元，配置为基于通过所述电压电流测量单元测量的电压和电流计算电力量，且配置为将所计算的电力量输出到所述控制电路。
17.根据权利要求16所述的电器，其中，所述外部电源是交流电源，以及
所述控制电路包括：
整流器，配置为将从所述交流电源接收的交流电整流成直流电；
变压器，配置为降低所述直流电的电压；
第一稳压器，配置为调节通过所述变压器降低的所述直流电的电压；以及
微型计算机，配置为控制所述电器，且配置为接收通过所述第一稳压器调节的所述直流电。
18.根据权利要求17所述的电器，其中，所述电力计算电路连接至所述微型计算机且配置为将有关所计算出的电力量的数据发送到所述微型计算机，以及
其中，所述电力计算电路基于所述微型计算机的控制确定计算所述电力量。
19.根据权利要求18所述的电器，其中，光电耦合器位于所述电力计算电路和所述微型计算机之间。
20.一种方法，包括：
在安装于电器的壳体中的操作单元处接收通过外部电源供应的电力，所述操作单元包括电机和加热元件的至少一个；
通过安装在所述电器的所述壳体中的控制电路来控制所述操作单元以执行与测量电力不同的电器功能；以及
通过连接至所述控制电路且构建在所述壳体中的功率计来测量在执行所述电器功能时由所述电器消耗的电力。
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