CN104678168A - 电器的微型耗电量检测装置 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种电器的微型耗电量检测装置。包括电器功率和用电量检测电路，所述电器的功率和用电量检测电路包括取样电路，与所述取样电路连接的测量运算电路，所述测量运算电路包括功率和用电量检测芯片，所述取样电路连接于该功率和用电量检测芯片的相应的输入端，由所述测量运算电路或其功率和用电量检测芯片分别输出表示相应的电器的功率和用电量信号。该电器的微型耗电量检测装置能够实时、准确检测电器设备的功率值和用电量，体积小，重量轻，同时可提供安全隔离的直流电源。
Description
技术领域
本发明涉及一种用于检测电器用电量的检测装置。尤其涉及一种电器的微型耗电量检测装置。
背景技术
现有的用电器的用电量的检测计量大多使用电磁式电度表，随着电子技术的进步发展，其用电量的计量检测等也有电子电度表。但是无论是电子类或电磁线圈式的电度表，其都存在体积大，检测计量滞后，计量精度低，电路组成复杂，故障率高，维护维修量大，运行稳定性差等不足。特别是其使用功能单一，安装不方便、占用体积大，影响室内整体环境雅观。
发明内容
本发明的目的是提供一种电器的微型耗电量检测装置。该电器的微型耗电量检测装置能够实时、准确检测电器设备的功率值和用电量，体积小，重量轻，同时可提供安全隔离的直流电源。
本发明电器的微型耗电量检测装置的技术方案包括电器功率和用电量检测电路，所述电器的功率和用电量检测电路包括取样电路，与所述取样电路连接的测量运算电路，所述测量运算电路包括功率和用电量检测芯片，所述取样电路连接于该功率和用电量检测芯片的相应的输入端，由所述测量运算电路或其功率和用电量检测芯片分别输出表示相应的电器的功率和用电量信号。
所述取样电路包括取样电阻，所述取样电阻连接于所述功率和用电量检测芯片的相应的输入端，所述功率和用电量检测芯片的输出端连接有隔离输出电路，由所述隔离输出电路的相应的输出端分别输出表示所述电器的功率和用电量信号。
所述取样电路与测量运算电路之间连接有去干扰电路。
还包括一无光藕反馈电路的开关电源电路，该无光藕反馈电路的开关电源电路包括开关电源芯片和开关变压器，所述开关电源芯片与开关变压器的初级绕组连接，所述开关变压器的一次级绕组构成脉冲电压输出端，开关变压器的另一次级绕组通过相应的整流电路与电器功率和用电量检测电路或其功率和用电量检测芯片的供电电源端连接。
所述开关变压器的一次级绕组与另一次级绕组的接地端相互分隔。
所述功率和用电量检测芯片的型号为HLW8012， 所述开关电源芯片型号为LN1F03A。
本发明电器的微型耗电量检测装置采用集成电路用电量检测芯片，及无需光藕反馈的新型开关电源芯片方案，使用元器件少，组成结构简单、合理，检测精度高，检测速度快，可实现微型化，安装简单方便，实时检测电器的功率、累计用电量。用电量检测电路供电从开关电源一次级绕组获取，实现了交直流隔离，省去了额外的交流到5V直流转化电源，可给微处理器或其他相关电子设备供电。
附图说明
图1为本发明电器的微型耗电量检测装置一实施例电路原理图。
具体实施方式
现通过实施例并结合附图对本发明作进一步说明。如图1所示，本实施例电器的微型耗电量检测装置包括用电器的功率和耗电量检测电路、以及开关电源电路等。
开关电源电路为一无光藕反馈电路的开关电源电路。无光藕反馈电路的开关电源电路可以输出其接地端相互分隔的两路供电电压，其中一路供电电压可为微处理器等相关器件或电器提供工作电源，另一路为电器功率和耗电量检测电路提供工作电源；两路供电电源具有不同的接地端，可避免对电器功率和耗电量检测电路产生干扰。
无光藕反馈电路的开关电源电路包括开关电源芯片U3、开关变压器M2及其相应的外围元件构成的无光藕反馈电路的开关电源电路；其外围元件包括串接于外部220V交流电源与开关电源电路的初级绕组Np的脚1之间的输入电阻R3、整流二极管D2，以及并接于开关变压器的相应的输入端1的滤波电容C1、C3等。开关电源芯片U3U3的型号为LN1F03A。220VAC交流经过R3、D2以及滤波L1、C1和C3等组成的整流滤波电路变成280V左右直流电压，整流后的280V直流电压通过开关变压器M2的初级绕组的脚1和脚3送到开关电源芯片U3的脚5和脚6，通过开关电源芯片U3等产生60KHZ左右开关信号，进而由开关电源芯片U3与开关变压器等实现电到磁再到电的转化。包括开关电源芯片U3与开关变压器等相应的外围电子元器件构成的无光藕反馈电路的开关电源电路同时输出两路脉冲电压，其中一路脉冲电压由开关变压器M 2的一次级绕组NS的脚7和脚9输出，并由与该脚9连接的整流二极管D 7、以及连接于整流二极管D7的负极和次级绕组Ns的脚7之间的滤波电容器C12等整流滤波后输出直流5V电压，可供其他相关微处理器或其他器件或电器作为工作电源；其中另一路脉冲电压自开关变压器M 2另一次级绕组Na两端输出，并通过连接于开关变压器M 2的次级绕组Na的脚5与脚 4之间整流二极管D 15和电容器C53整流滤波后，自滤波电容器C53的正极输出直流5V电压，滤波电容器C53的正极和整流二极管D 15的负极与开关电源芯片U3的脚 3连接，自滤波电容器C53的正极输出直流5V电压至开关电源芯片U3作为其工作电源；开关变压器M 2的次级绕组Na的脚5同时与整流二极管D1正极连接，整流二极管D1的负极与开关变压器M 2的次级绕组Na的脚4之间连接有滤波器C4、C5，整流二极管D1的负极还与型号为 HT7550-1 SOT23-5的线性稳压芯片U1的脚2连接；开关变压器M 2的次级绕组Na的脚5输出的脉冲电压还通过整流二极管D1和滤波器C4、C5等输出12V直流电压再经线性稳压芯片U1降压稳压后、自线性稳压芯片U1脚3输出5V到电器功率和耗电量检测电路作为其工作电源。开关变压器M2的次级绕组Na的脚4和次级绕组Ns的脚7分别作为两路输出电压的接地端。开关变压器M2的次级绕组Na的脚4构成电器功率和耗电量检测电路和开关变压器M2初级绕组的输入回路的公共地端。
本开关电源电路设有电压负反馈电路，负反馈电路包括开关电源芯片U3、连接于开关电源芯片U3的脚4与电器功率和耗电量检测电路的公共地端之间的反馈电阻R7、串接于开关变压器M2的次级绕组Na的脚5与脚4（电器功率和耗电量检测电路的公共地端）之间的反馈电阻R12、R13等，开关电源芯片U3的脚7连接于反馈电阻R12和R13的公共连接点之间。通过反馈电阻R7可调整设置开关电源输出电流大小。
其电器的功率和耗电量检测电路串接于相应的电器的负载回路。电器的功率和耗电量检测电路包括取样电路及其测量运算电路，测量运算电路设有电流和电压两路取样信号输入端（或输入回路），测量运算电路主要包括功率和用电量检测芯片U2、及其相应的外围电路，功率和用电量检测芯片U2，功率和用电量检测芯片U2的型号为HLW8012，
功率和用电量检测芯片U2的脚2和脚3之间的功率和用电量检测芯片U2的脚2和脚4为电器的负载回路的两接入端AC_L_OUT和AC_L_IN，即电器的功率和耗电量检测电路自功率和用电量检测芯片U2的脚2和脚4串接于电器的负载回路。
由功率和用电量检测芯片U2的脚2和脚3、以及脚4构成测量运算电路的电流和电压两路取样信号的输入回路。
取样电路包括电流取样电阻CPS1，电流取样电阻CPS1的一端与电器的负载回路的一接入端AC_L_OUT和功率和用电量检测芯片U2的脚2连接，电流取样电阻CPS1的另一端与电器功率和耗电量检测电路的公共地端和功率和用电量检测芯片U2的脚3连接。
测量运算电路与取样电路之间设有相应的去干扰电路，去干扰电路主要包括连接于电器的负载回路的一接入端AC_L_OUT与功率和用电量检测芯片U2的脚2之间的电阻R2、连接于电器功率和耗电量检测电路的公共地端与功率和用电量检测芯片U2的脚3之间的R1 、以及分别连接于功率和用电量检测芯片U2的脚2、脚3与电器功率和耗电量检测电路的公共地端之间的C7和C9等。
功率和用电量检测芯片U2的外围电路主要包括连接于电器的负载回路的另一接入端AC_L_IN与功率与用电量检测芯片的脚4之间的相应的隔离电阻、以及连接于功率和用电量检测芯片U2的脚4与电器功率和耗电量检测电路的公共地端之间回路电阻R9和电容器C10等。
电器的负载回路的接入端AC_L_OUT输入的负载电流信号通过去干扰电路后，一路送到功率和用电量检测芯片U2的脚2，另一路流经电流取样电阻CPS1产生电压取样信号送到功率和用电量检测芯片U2的脚3，由功率和用电量检测芯片U2将获取到的电流和电压采样信号经过计算获取到表示电器的功率和用电量的脉冲信号自脚6和脚7输出。
测量运算电路的功率或用电量检测芯片U2的输出端连接有隔离电路，隔离电路由分别连接于功率和用电量检测芯片U2的脚 2和3脚隔离器件U4和U6，由隔离器件U4和U6将分别表示电器的功率和用电量的脉冲信号做安全隔离后输出。
Claims (4)
1.一种电器的微型耗电量检测装置，包括电器功率和用电量检测电路，其特征是所述电器的功率和用电量检测电路包括取样电路，与所述取样电路连接的测量运算电路，所述测量运算电路包括功率和用电量检测芯片，所述取样电路连接于该功率和用电量检测芯片的相应的输入端，由所述测量运算电路或其功率和用电量检测芯片分别输出表示相应的电器的功率和用电量信号。
2.根据权利要求1所述电器的微型耗电量检测装置，其特征是所述取样电路包括取样电阻，所述取样电阻连接于所述功率和用电量检测芯片的相应的输入端，所述功率和用电量检测芯片的输出端连接有隔离输出电路，由所述隔离输出电路的相应的输出端分别输出表示所述电器的功率和用电量信号。
3.根据权利要求1或2所述电器的微型耗电量检测装置，其特征是还包括一无光藕反馈电路的开关电源电路，该无光藕反馈电路的开关电源电路包括开关电源芯片和开关变压器，所述开关电源芯片与开关变压器的初级绕组连接，所述开关变压器的一次级绕组构成脉冲电压输出端，开关变压器的另一次级绕组通过相应的整流电路与电器功率和用电量检测电路或其功率和用电量检测芯片的供电电源端连接。
4.根据权利要求3所述电器的微型耗电量检测装置，其特征是所述功率和用电量检测芯片的型号为HLW8012， 所述开关电源芯片型号为LN1F03A。
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