CN104200635A - 一种具有电量计量功能的无线开关及采集方法 - Google Patents

一种具有电量计量功能的无线开关及采集方法 Download PDF

Info

Publication number
CN104200635A
CN104200635A CN201410482822.8A CN201410482822A CN104200635A CN 104200635 A CN104200635 A CN 104200635A CN 201410482822 A CN201410482822 A CN 201410482822A CN 104200635 A CN104200635 A CN 104200635A
Authority
CN
China
Prior art keywords
control unit
load
main control
sampling
data
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
CN201410482822.8A
Other languages
English (en)
Inventor
奚培锋
刘俊
聂佳
顾双玲
江浩
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Shanghai Electrical Apparatus Research Institute Group Co Ltd
Original Assignee
Shanghai Electrical Apparatus Research Institute Group Co Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Shanghai Electrical Apparatus Research Institute Group Co Ltd filed Critical Shanghai Electrical Apparatus Research Institute Group Co Ltd
Priority to CN201410482822.8A priority Critical patent/CN104200635A/zh
Publication of CN104200635A publication Critical patent/CN104200635A/zh
Pending legal-status Critical Current

Links

Abstract

本发明涉及一种具有电量计量功能的无线开关，包括供电单元、采样单元、主控单元、通断控制单元，供电单元输入交流电后输出采样单元、主控单元及通断控制单元的工作电压。本发明的另一个技术方案是提供了一种上述的具有电量计量功能的无线开关的电流、功率、电量的采集方法。本发明提供的从外形上具有电量计量功能的无线开关可直接替换市面上的普通墙壁开关；从功能上，该技术不但可以实现普通开关的功能，而且可以对每个独立负载回路所消耗的电量进行统计，无需布线就可以将测量结果送至位于远端的能源管理平台。

Description

一种具有电量计量功能的无线开关及采集方法
技术领域
本发明涉及一种基于无线网络的且具有电量计量功能的开关及该开关的电量采集方法，属于电气控制技术领域。
背景技术
开关是最常用的灯光和电器通断控制类产品，以节能为趋势发展的背景下，对照明和电器的信息化、网络化能耗统计提出了更高要求。目前市面上已有的便携式计量插座、墙壁式计量插座、计量拖线板、电表等计量设备，都需要串联在控制回路上，不但造价成本高、施工布线也带来不便。
发明内容
本发明的目的是提供一种同时具备电量计量和开关控制能力的装置。本发明的另一个目的是提供一种利用上述装置进行电量采集的方法。
为了达到上述目的，本发明的一个技术方案是提供了一种具有电量计量功能的无线开关，包括供电单元、采样单元、主控单元、通断控制单元，供电单元输入交流电后输出采样单元、主控单元及通断控制单元的工作电压，其特征在于：
n个负载经由通断控制单元与输入交流电形成n路并联的工作回路，由主控单元输出驱动信号控制通断控制单元动作，从而使得n路工作回路各自独立地导通或断开，其中，n≥2；
采样单元包括n路电流采样回路及一路电压采样回路，n路电流采样回路与n路工作回路一一对应，主控单元通过第i路采样回路以固定时间间隔周期性地采样得到第i路工作回路导通后的电流瞬时采样数据，即得到第i个负载的电流瞬时采样数据，i＝1，…，n；主控单元通过电压采样回路以固定时间间隔周期性地采样得到输入交流电的电压瞬时采样数据；
主控单元根据采样得到的电流瞬时采样数据及电压瞬时采样数据至少计算得到每个负载的瞬时功率、有功功率及电量，将电流瞬时采样数据和/或电压瞬时采样数据和/或瞬时功率和/或有功功率和/或电量作为第i个负载的电能参数通过有线网络或无线网络上传给加入同一网络的远端设备；主控单元或根据远端设备的指令或根据本机的指令控制通断控制单元动作。
优选地，所述通断控制单元包括n个继电器，n个负载分别经由n个继电器与输入交流电形成n路并联的工作回路；由所述主控单元输出继电器驱动信号控制n个继电器独立动作。
优选地，第i路所述电流采样回路包括串接入第i路工作回路的电流采样电阻及电流采样调理回路，在电流采样电阻两端形成一个幅值与第i个负载的负载电流成比例关系的电流采样信号，该电流采样信号以差分方式送入电流采样调理回路，由电流采样调理回路向所述主控单元输出第i个负载的带有相位标志正负方向的电流瞬时采样数据。
优选地，所述电压采样回路包括与所述工作回路并联的电压采样电阻，将通过电压采样电阻得到的电压采样信号以差分方式送入电压采样调理回路，由电压采样调理回路向所述主控单元输出带有相位标志正负方向的电压瞬时采样数据。
优选地，所述主控单元包括接入有线网络或无线网络的MCU，MCU的GPIO口与所述通断控制单元相连，MCU的A/D转换口与所述电流采样回路及所述电压采样回路的输出端相连，MCU还连接用于实现人机交互的触摸屏回路。
本发明的另一个技术方案是提供了一种上述的具有电量计量功能的无线开关的电流、功率、电量的采集方法，其特征在于，包括以下步骤：
第一步、由主控单元获取与电网同频同相的过零标志位，该过零标志位即为过零同步信号；
第二步、主控单元经由所述电压采样回路得到两个过零标志位之间的电压采样信号，从而得到带有相位标志正负方向的电压瞬时采样数据，将各个电压瞬时采样数据存入电压队列数组中；主控单元经由所述电流采样回路得到两个过零标志位之间的电流采样信号，从而得到每个负载的带有相位标志正负方向的电流瞬时采样数据，将第i个负载的各个电流瞬时采样数据存入与其对应的第i个负载的电流队列数组中；
第三步、将每个负载所对应的电流队列数组的数据与电压队列数值的数据对号相乘，得到每个负载所对应的功率数据并存入与当前负载对应的功率队列数组中，舍弃每个功率队列数组中负号的功率数据后，积分换算后得到每个负载的有功功率；
第四步、将第i个负载在固定时长T内的所有有功功率进行累加计量得到电量中间数据，再将电量中间数据乘以换算系数后得到第i个负载的电量，换算系数为固定时长T换算为一小时所需乘以的系数。
优选地，在所述第四步后还包括：
第五步、主控单元将电流瞬时采样数据和/或电压瞬时采样数据和/或瞬时功率和/或有功功率和/或电量作为每个负载的电能参数通过有线网络或无线网络上传给加入同一网络的远端设备；
第六步、用户通过远端设备读取每个负载的电能参数，根据该电能参数通过远端设备向所述主控单元发出指令，由所述主控单元根据接收到的指令控制通断控制单元动作，使得n路工作回路中的至少任意一路工作回路按照指令的要求导通或断开。
本发明提供的从外形上具有电量计量功能的无线开关可直接替换市面上的普通墙壁开关；从功能上，该技术不但可以实现普通开关的功能，而且可以对每个独立负载回路所消耗的电量进行统计，无需布线就可以将测量结果送至位于远端的能源管理平台。
附图说明
图1为本发明提供的一种具有电量计量功能的无线开关的原理图。
具体实施方式
为使本发明更明显易懂，兹以优选实施例，并配合附图作详细说明如下。
结合图1，本实施例公开的一种具有电量计量功能的无线开关，包括供电单元1、采样单元2、主控单元3及通断控制单元4。
供电单元1通过L、N端子接入220V交流电，L端子作为整体的电路参考零电位。在供电单元1内，220V交流电先经半波整流，再经AC-DC电源稳压后，输出5V直流电和3.3V直流电。其中，5V直流电供给通断控制单元4使用，3.3V直流电则供给采样单元2和主控单元3使用。
在本实施例中，共有n个负载，即负载1，…，负载n。负载1，…，负载n的一端接入N端子，另一端与通断控制单元4相连。在本实施例中，通断控制单元4包括n个继电器，即继电器401，…，继电器40n，n个继电器与n个负载一一对应，每个负载的另一端均连接一个继电器。由主控单元3控制各个继电器独立地打开与闭合。每个继电器串接一个电流采样电阻后均与L端子相连，从而形成一路工作回路，通过继电器的打开与闭合，使得相对应的工作回路截止或导通。
电流采样电阻为采样单元2的一部分，采样单元2包括n路电流采样回路及一路电压采样回路。每路电流采样回路包括一个电流采样电阻，共有n个电流采样电阻，即电流采样电阻201，…，电流采样电阻20n。每路电流采样回路还包括电流采样调理回路，在每个电流采样电阻两端形成一个幅值与当前电流采样电阻所对应的负载的负载电流成比例关系的电流采样信号，该电流采样信号以差分方式送入当前电流采样调理回路，由电流采样调理回路向主控单元3输出当前负载的带有相位标志正负方向的电流瞬时采样数据AS1，…，ASn。
电压采样回路包括电压采样电阻200，采样电阻200的两端分别与L、N端子相连，将通过电压采样电阻得到的电压采样信号以差分方式送入电压采样调理回路211，由电压采样调理回路211向主控单元3输出带有相位标志正负方向的电压瞬时采样数据VS0。
主控单元3包括MCU301，MCU301至少向外扩展有GPIO口、A/D转换口、I2C接口及RF接口。MCU301的GPIO口与通断控制单元4中的继电器401，…，继电器40n相连。MCU301的A/D转换口与电流采样回路及电压采样回路的输出端相连。MCU301还通过I2C接口连接用于实现人机交互的触摸屏回路302。MCU301经由RF接口连接天线后接入相应的无线网络，在本实施例中，该无线网络采用ZigBee无线网络。
本实施例还公开了一种采用上述的具有电量计量功能的无线开关的电流、功率、电量的采集方法，其步骤为：
第一步、由主控单元3获取与电网同频同相的过零标志位，该过零标志位即为过零同步信号。MCU在进行数据处理后，可得到一个与电网同频同相的过零标志位，该过零标志位即为过零同步信号。过零标志由MCU内部的ADC数据采样后得到。两个过零标志位之间的计时长度即为频率。该频率与所接电网频率相同。
第二步、主控单元3经由电压采样回路得到两个过零标志位之间的电压采样信号，从而得到带有相位标志正负方向的电压瞬时采样数据，将各个电压瞬时采样数据存入电压队列数组中；主控单元3经由所述电流采样回路得到两个过零标志位之间的电流采样信号，从而得到每个负载的带有相位标志正负方向的电流瞬时采样数据，将第i个负载的各个电流瞬时采样数据存入与其对应的第i个负载的电流队列数组中。
将电压的、电流的队列数组中的瞬时值数据做积分换算。同理将瞬时功率的队列数组的数据做积分换算得到有功功率。
第三步、将每个负载所对应的电流队列数组的数据与电压队列数值的数据对号相乘，得到每个负载所对应的功率数据并存入与当前负载对应的功率队列数组中，舍弃每个功率队列数组中负号的功率数据后，积分换算后得到每个负载的有功功率；
第四步、将第i个负载在1s内的所有有功功率进行累加计量得到电量中间数据，再将电量中间数据乘以换算系数后得到第i个负载的电量，换算系数为1s换算为一小时所需乘以的系数，即3600。
主控单元3将电流瞬时采样数据和/或电压瞬时采样数据和/或瞬时功率和/或有功功率和/或电量作为每个负载的电能参数通过ZigBee无线网络上传给加入同一网络的远端设备。
第六步、用户通过远端设备读取每个负载的电能参数，根据该电能参数通过远端设备向所述主控单元3发出指令，由所述主控单元3根据接收到的指令控制通断控制单元4动作，使得n路工作回路中的至少任意一路工作回路按照指令的要求导通或断开。

Claims (7)

1.一种具有电量计量功能的无线开关，包括供电单元(1)、采样单元(2)、主控单元(3)、通断控制单元(4)，供电单元(1)输入交流电后输出采样单元(2)、主控单元(3)及通断控制单元(4)的工作电压，其特征在于：
n个负载经由通断控制单元(4)与输入交流电形成n路并联的工作回路，由主控单元(3)输出驱动信号控制通断控制单元(4)动作，从而使得n路工作回路各自独立地导通或断开，其中，n≥2；
采样单元(2)包括n路电流采样回路及一路电压采样回路，n路电流采样回路与n路工作回路一一对应，主控单元(3)通过第i路采样回路以固定时间间隔周期性地采样得到第i路工作回路导通后的电流瞬时采样数据，即得到第i个负载的电流瞬时采样数据，i＝1，…，n；主控单元(3)通过电压采样回路以固定时间间隔周期性地采样得到输入交流电的电压瞬时采样数据；
主控单元(3)根据采样得到的电流瞬时采样数据及电压瞬时采样数据至少计算得到每个负载的瞬时功率、有功功率及电量，将电流瞬时采样数据和/或电压瞬时采样数据和/或瞬时功率和/或有功功率和/或电量作为第i个负载的电能参数通过有线网络或无线网络上传给加入同一网络的远端设备；主控单元(3)或根据远端设备的指令或根据本机的指令控制通断控制单元(4)动作。
2.如权利要求1所述的一种具有电量计量功能的无线开关，其特征在于：所述通断控制单元(4)包括n个继电器，n个负载分别经由n个继电器与输入交流电形成n路并联的工作回路；由所述主控单元(3)输出继电器驱动信号控制n个继电器独立动作。
3.如权利要求1所述的一种具有电量计量功能的无线开关，其特征在于：第i路所述电流采样回路包括串接入第i路工作回路的电流采样电阻及电流采样调理回路，在电流采样电阻两端形成一个幅值与第i个负载的负载电流成比例关系的电流采样信号，该电流采样信号以差分方式送入电流采样调理回路，由电流采样调理回路向所述主控单元(3)输出第i个负载的带有相位标志正负方向的电流瞬时采样数据。
4.如权利要求1所述的一种具有电量计量功能的无线开关，其特征在于：所述电压采样回路包括与所述工作回路并联的电压采样电阻，将通过电压采样电阻得到的电压采样信号以差分方式送入电压采样调理回路(211)，由电压采样调理回路(211)向所述主控单元(3)输出带有相位标志正负方向的电压瞬时采样数据。
5.如权利要求1所述的一种具有电量计量功能的无线开关，其特征在于：所述主控单元(3)包括接入有线网络或无线网络的MCU(301)，MCU(301)的GPIO口与所述通断控制单元(4)相连，MCU(301)的A/D转换口与所述电流采样回路及所述电压采样回路的输出端相连，MCU(301)还连接用于实现人机交互的触摸屏回路(302)。
6.一种如权利要求1所述的具有电量计量功能的无线开关的电流、功率、电量的采集方法，其特征在于，包括以下步骤：
第一步、由主控单元(3)获取与电网同频同相的过零标志位，该过零标志位即为过零同步信号；
第二步、主控单元(3)经由所述电压采样回路得到两个过零标志位之间的电压采样信号，从而得到带有相位标志正负方向的电压瞬时采样数据，将各个电压瞬时采样数据存入电压队列数组中；主控单元(3)经由所述电流采样回路得到两个过零标志位之间的电流采样信号，从而得到每个负载的带有相位标志正负方向的电流瞬时采样数据，将第i个负载的各个电流瞬时采样数据存入与其对应的第i个负载的电流队列数组中；
第三步、将每个负载所对应的电流队列数组的数据与电压队列数值的数据对号相乘，得到每个负载所对应的功率数据并存入与当前负载对应的功率队列数组中，舍弃每个功率队列数组中负号的功率数据后，积分换算后得到每个负载的有功功率；
第四步、将第i个负载在固定时长T内的所有有功功率进行累加计量得到电量中间数据，再将电量中间数据乘以换算系数后得到第i个负载的电量，换算系数为固定时长T换算为一小时所需乘以的系数。
7.如权利要求6所述的一种采集方法，其特征在于，在所述第四步后还包括：
第五步、主控单元(3)将电流瞬时采样数据和/或电压瞬时采样数据和/或瞬时功率和/或有功功率和/或电量作为每个负载的电能参数通过有线网络或无线网络上传给加入同一网络的远端设备；
第六步、用户通过远端设备读取每个负载的电能参数，根据该电能参数通过远端设备向所述主控单元(3)发出指令，由所述主控单元(3)根据接收到的指令控制通断控制单元(4)动作，使得n路工作回路中的至少任意一路工作回路按照指令的要求导通或断开。
CN201410482822.8A 2014-09-19 2014-09-19 一种具有电量计量功能的无线开关及采集方法 Pending CN104200635A (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201410482822.8A CN104200635A (zh) 2014-09-19 2014-09-19 一种具有电量计量功能的无线开关及采集方法

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201410482822.8A CN104200635A (zh) 2014-09-19 2014-09-19 一种具有电量计量功能的无线开关及采集方法

Publications (1)

Publication Number Publication Date
CN104200635A true CN104200635A (zh) 2014-12-10

Family

ID=52085919

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201410482822.8A Pending CN104200635A (zh) 2014-09-19 2014-09-19 一种具有电量计量功能的无线开关及采集方法

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN104200635A (zh)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN108966670A (zh) * 2017-03-22 2018-12-07 联芯科技有限公司 电量计及其电流采集校准电路和校准方法
CN111051898A (zh) * 2017-09-01 2020-04-21 泰连公司 引脚可配置的智能电流传感器

Citations (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN1082198A (zh) * 1992-07-25 1994-02-16 赵捷 电度表
US20100235120A1 (en) * 2007-01-18 2010-09-16 Plugwise B.V. Energy management system
CN201789338U (zh) * 2010-06-30 2011-04-06 中山市嘉科电子有限公司 一种家用无线电量计量系统
CN202133715U (zh) * 2011-05-24 2012-02-01 北京华电信通科技有限公司 基于传感网的分布式电能计量系统
CN102981037A (zh) * 2012-12-26 2013-03-20 青岛歌尔声学科技有限公司 电器使用情况监控系统及其使用方法
CN203054082U (zh) * 2013-01-16 2013-07-10 厦门大洋通信有限公司 一种多路电能计量设备
CN203339424U (zh) * 2013-01-14 2013-12-11 重庆邮电大学 无线智能能耗计
CN203503062U (zh) * 2013-10-25 2014-03-26 湖南九天科技股份有限公司 一种电能表
CN103733475A (zh) * 2011-08-08 2014-04-16 日东电工株式会社 智能分接头

Patent Citations (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN1082198A (zh) * 1992-07-25 1994-02-16 赵捷 电度表
US20100235120A1 (en) * 2007-01-18 2010-09-16 Plugwise B.V. Energy management system
CN201789338U (zh) * 2010-06-30 2011-04-06 中山市嘉科电子有限公司 一种家用无线电量计量系统
CN202133715U (zh) * 2011-05-24 2012-02-01 北京华电信通科技有限公司 基于传感网的分布式电能计量系统
CN103733475A (zh) * 2011-08-08 2014-04-16 日东电工株式会社 智能分接头
CN102981037A (zh) * 2012-12-26 2013-03-20 青岛歌尔声学科技有限公司 电器使用情况监控系统及其使用方法
CN203339424U (zh) * 2013-01-14 2013-12-11 重庆邮电大学 无线智能能耗计
CN203054082U (zh) * 2013-01-16 2013-07-10 厦门大洋通信有限公司 一种多路电能计量设备
CN203503062U (zh) * 2013-10-25 2014-03-26 湖南九天科技股份有限公司 一种电能表

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN108966670A (zh) * 2017-03-22 2018-12-07 联芯科技有限公司 电量计及其电流采集校准电路和校准方法
CN111051898A (zh) * 2017-09-01 2020-04-21 泰连公司 引脚可配置的智能电流传感器

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN102843051B (zh) 电源适配器
CN103023349B (zh) 交流转直流适配装置及自适应电压输出方法
CN201698013U (zh) 直流电源测试装置
CN105092961A (zh) 一种利用移动终端定位的电表系统
KR20180103617A (ko) 스마트 전력 측정 시스템
CN204179554U (zh) 一种精密智能配电柜及其配电抽屉
CN204597127U (zh) 紧凑式插座
CN104200635A (zh) 一种具有电量计量功能的无线开关及采集方法
CN102768520A (zh) 智能家电监控系统与方法
CN203178475U (zh) 一种专变采集终端全性能试验系统
CN103997101B (zh) 一种充电电路及一种电子设备
CN204633477U (zh) 一种精密智能交直流配电监控系统
CN203930410U (zh) 网络智能电量采集节能控制装置
CN205280817U (zh) 一种嵌入式智能化电能表系统
CN107707276A (zh) 一种基于宽带电力线载波通信单元的功耗检测装置
CN204481696U (zh) 一种电力采集系统的供电电路
CN204116503U (zh) 智能交流配电设备精密监测装置
CN203734380U (zh) 基于plc的一体化电源的监控系统
CN206696329U (zh) 多功能仪表检测系统
CN206920526U (zh) 一种多端直流测试系统
CN204271702U (zh) 充电器
CN104730309A (zh) 一种无线分布式工频综合测量装置
CN103197277B (zh) 一种专变采集终端全性能试验系统
CN204144711U (zh) 开关柜
CN204046266U (zh) 一种交直流电力测控装置

Legal Events

Date Code Title Description
C06 Publication
PB01 Publication
C10 Entry into substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
RJ01 Rejection of invention patent application after publication

Application publication date: 20141210

RJ01 Rejection of invention patent application after publication