CN105675973B - 无线智能插排 - Google Patents
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Abstract
本发明提供的一种无线智能插排，包括：插座；电源模块，电源模块与插座连接；采样电路模块，采样电路模块获取电源模块的电压值与电流值，并将电压值与电流值转化为电压信号和电流信号；电能测量芯片，电能测量芯片与采样电路模块连接，电能测量芯片接收电压信号和电流信号并进行计算得到电能信息；单片机，单片机分别与电能测量芯片及无线模块连接，单片机根据接收到的电能信息控制无线模块进行无线通信并接收控制信号；多路继电器，多路继电器连接电源模块及单片机，单片机根据控制信号再控制多路继电器对电源模块进行导通或切断操作。本发明采用分时采样的方法，减少了过多的电能测量芯片，既降低了电路的复杂程度又降低了成本，经济、实用。
Description
技术领域
本发明涉及一种智能电子产品，具体为一种采用分时方法采样电能数据的无线智能插排。
背景技术
随着社会经济的发展以及人民生活水平的逐渐提高，家用电器的智能化人性化进程不断推进。而插排作为家庭中极为常见的电气设备，为各种家用电器提供了电源接口，插排的智能化将给人们生活带来极大的便利。
同时生活中人们对于家用电器的用电量非常关心，在智能插排中添加电能测量模块有助于人们对家庭电器的用电量进行实时监控，而若是每个插座各使用一个电能测量模块则会使成本大幅上涨。
发明内容
针对现有技术中的缺陷，本发明的目的是提供一种使用时分采样方法进行电能数据采集的无线智能插排。
为解决上述技术问题，本发明提供的一种无线智能插排，包括：插座；电源模块，所述电源模块与所述插座连接；采样电路模块，所述采样电路模块获取所述电源模块的电压值与电流值，并将所述电压值与所述电流值转化为电压信号和电流信号；电能测量芯片，所述电能测量芯片与所述采样电路模块连接，所述电能测量芯片接收所述电压信号和所述电流信号并进行计算得到电能信息；单片机，所述单片机分别与所述电能测量芯片及无线模块连接，所述单片机根据接收到的所述电能信息控制所述无线模块进行无线通信并接收控制信号；多路继电器，所述多路继电器连接所述电源模块及所述单片机，所述单片机根据所述控制信号再控制所述多路继电器对所述电源模块进行导通或切断操作。
优选地，所述插座及所述采样电路模块的数量为四个。
优选地，在四个所述采样电路模块与所述电能测量芯片之间连接多路复用器。
优选地，所述采样电路模块由电压采样电路和电流采样电路构成；所述电压采样电路包括第一电阻R1、第二电阻R2、电压互感器PT及电压滤波电路；其中所述电压互感器PT的输入端通过所述第一电阻R1接收所述电源模块的电压信号；所述第二电阻R2并联在所述电压互感器PT的输出端；所述电压滤波电路与所述电压互感器PT的输出端连接；所述电流采样电路包括第五电阻R5、电流互感器CT及电流滤波电路；其中
所述电流互感器CT的输入端通过接入的家用电器接收所述电源模块的电流信号；所述第五电阻R5并联在所述电流互感器CT的输出端；所述电流滤波电路与所述电流互感器CT的输出端连接。
优选地，所述电压滤波电路包括第三电阻R3、第四电阻R4、第一电容C1及第二电容C2；其中所述第三电阻R3及所述第四电阻R4的一端分别与所述电压互感器PT的输出端连接；所述第一电容C1与所述第二电容C2串联，串联的所述第一电容C1与所述第二电容C2的两端分别与所述第三电阻R3及所述第四电阻R4的另一端连接；所述第一电容C1与所述第二电容C2的串联点接地。
优选地，所述电流滤波电路包括第六电阻R6、第七电阻R7、第三电容C3及第四电容C4；其中所述第六电阻R6及所述第七电阻R7的一端分别与所述电流互感器CT的输出端连接；所述第三电容C3与所述第四电容C4串联，串联的所述第三电容C3与所述第四电容C4的两端分别与所述第六电阻R6及所述第七电阻R7的另一端连接；所述第三电容C3与所述第四电容C4的串联点接地。
优选地，所述电能测量芯片采用CS5463芯片。
优选地，所述单片机采用STC12C5A60S2单片机。
优选地，所述无线模块采用ZigBee无线模块。
优选地，所述多路复用器的芯片采用AD7502芯片。
与现有技术相比，本发明的有益效果如下：采用分时采样的方法，减少了过多的电能测量芯片，既降低了电路的复杂程度又降低了成本，经济、实用。
说明书附图
通过阅读参照以下附图对非限制性实施例所作的详细描述，本发明的其它特征目的和优点将会变得更明显。
图1为本发明无线智能插排的原理图；
图2为本发明无线智能插排的采样电路模块图；
图3为本发明无线智能插排的电路图。
具体实施方式
下面采用具体实施例对本发明进行详细说明。以下实施例将有助于本领域的技术人员进一步理解本发明，但不以任何形式限制本发明。应当指出的是，对本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变化和改进。这些都属于本发明的保护范围。
采用分时采样电能数据的无线智能插排的原理图如图1所示，由电源模块、采样电路模块、多路复用器、电能测量芯片、单片机、ZigBee无线模块以及多路继电器组成。电源模块主要包括220V市电以及插排上的家用电器；采样电路模块包括了电压采样电路与电流采样电路；多路复用器为分时采样法基本元件；电能测量芯片提供了准确的电能信息计算值；单片机为主要的微控制器；ZigBee无线模块提供了与用户终端的无线通信；多路继电器能实现智能插座的开断控制。
如图2所示，采样电路模块包括电压采样电路和电流采样电路。
电压采样电路采用电压互感器PT隔离，第一电阻R1将电压信号转换成电压互感器PT的信号。所述第二电阻R2并联在所述电压互感器PT的输出端，将电流信号重新转化成电压信号。
第三电阻R3、第四电阻R4、第一电容C1及第二电容C2形成电压滤波电路，其中所述第三电阻R3及所述第四电阻R4的一端分别与所述电压互感器PT的输出端连接；所述第一电容C1与所述第二电容C2串联，串联的所述第一电容C1与所述第二电容C2并联在所述第三电阻R3及所述第四电阻R4的另一端；所述第一电容C1与所述第二电容C2的串联点接地。
电流采样电路采用电流互感器隔离；所述电流互感器CT的输入端通过接入的家用电器接收所述电源模块的电流信号；所述第五电阻R5并联在所述电流互感器CT的输出端，将电流信号转化成电压信号。
第六电阻R6、第七电阻R7、第三电容C3及第四电容C4形成电流滤波电路，其中所述第六电阻R6及所述第七电阻R7的一端分别与所述电流互感器CT的输出端连接；所述第三电容C3与所述第四电容C4串联，串联的所述第三电容C3与所述第四电容C4并联在所述第六电阻R6及所述第七电阻R7的另一端；所述第三电容C3与所述第四电容C4的串联点接地。
最后形成的电能测量芯片CS5463芯片可识别的电能信号VINi+、VINi-、IINi+、IINi-分别连接到模拟多路开关的输入接口(电压电流采集信号中的i取值为1-4，分别对应4个插座)。
如图3所示，取2个AD7502芯片，分别对电压采集信号和电流采集信号进行选择。一个AD7502芯片由两个四通道多路复用器组成，由A0、A1两根地址线上的地址编码，经译码器产生相应通道的选择信号。当EN＝0时所有开关都断开；当EN＝1且A0A1＝00时，S1与S5闭合；当EN＝1且A0A1＝01时，S2与S6闭合；当EN＝1且A0A1＝10时，S3与S7闭合；当EN＝1且A0A1＝11时，S4与S8闭合。AD7502的EN、A0、A1接口与单片机相连，由单片机输出对应值进行AD7502芯片的相应通道的信号选择。选定通道后2个AD7502芯片分别输出VIN+、VIN-、IIN+、IIN-至CS5463芯片。
本领域技术人员应该理解，本发明中芯片的未用文字说明连接关系的引脚可以根据现有技术(例如芯片的DATDSHEET)和实际需要进行必要的连接，在此不予赘述。
设定CS5463芯片的采样频率为4000Hz，取每个插座的采样周期为250ms，则每个周期内可各取1000个VIN+、VIN-、IIN+、IIN-值，利用这1000个采样值可CS5463芯片可计算出各个插座的电压有效值、电流有效值、频率、有功功率、无功功率电能信息，最后通过SDO接口传递给单片机。
具体的分时采样电能数据方式为：将4个智能插座上电器的电能数据依次采集一个完整的周期，从第一插座开始，单片机EN、A0、A1分别输出1、0、0，使得AD7502芯片切换至选择第一插座所对应的开关闭合，同时通过SDI接口通知CS5463芯片对接下来采样的1000个VIN+、VIN-、IIN+、IIN-值进行采样并计算电压有效值、电流有效值、频率、有功功率、无功功率电能信息，最后通过SDO接口传递回单片机；得到第一插座上电器的电能数据后，单片机EN、A0、A1输出更改为1、0、1，使得AD7502芯片切换至选择第二插座所对应的开关闭合；如此反复，直至单片机得到第四插座上电器的电能数据后，将EN置0结束一个完整的周期，整个周期用时约为1秒。
单片机获取各个插座的电能信息后通过RxD，TxD接口传输给ZigBee无线模块，最终传送给用户终端；用户终端同时可发送命令，通过ZigBee无线模块传递给单片机，完成操作。如通过ZigBee无线模块接收插排控制信号，单片机通过Relay接口控制继电器模块来控制插排上各个插座的开断情况，完成远程插排的开断控制。
以上对本发明的具体实施例进行了描述。需要理解的是，本发明并不局限于上述特定实施方式，本领域技术人员可以在权利要求的范围内做出各种变化或修改，这并不影响本发明的实质内容。在不冲突的情况下，本申请的实施例和实施例中的特征可以任意相互组合。
Claims (3)
1.一种无线智能插排，其特征在于，包括：
插座；
电源模块，所述电源模块与所述插座连接；
采样电路模块，所述采样电路模块获取所述电源模块的电压值与电流值，并将所述电压值与所述电流值转化为电压信号和电流信号；
电能测量芯片，所述电能测量芯片与所述采样电路模块连接，所述电能测量芯片接收所述电压信号和所述电流信号并进行计算得到电能信息；
单片机，所述单片机分别与所述电能测量芯片及无线模块连接，所述单片机根据接收到的所述电能信息控制所述无线模块进行无线通信并接收控制信号；
多路继电器，所述多路继电器连接所述电源模块及所述单片机，所述单片机根据所述控制信号再控制所述多路继电器对所述电源模块进行导通或切断操作；
在四个所述采样电路模块与所述电能测量芯片之间连接多路复用器，所述多路复用器依次将接收的所述电压信号和所述电流信号发送给电能测量芯片，进行分时采样电能数据；将4个智能插座上电器的电能数据依次采集一个完整的周期，从第一插座开始，单片机EN、A0、A1分别输出1、0、0，使得AD7502芯片切换至选择第一插座所对应的开关闭合，同时通过SDI接口通知CS5463芯片对接下来采样的1000个VIN+、VIN-、IIN+、IIN-值进行采样并计算电压有效值、电流有效值、频率、有功功率和无功功率，最后通过SDO接口传递回单片机；得到第一插座上电器的电能数据后，单片机EN、A0、A1输出更改为1、0、1，使得AD7502芯片切换至选择第二插座所对应的开关闭合；如此反复，直至单片机得到第四插座上电器的电能数据后，将EN置0结束一个完整的周期，整个周期用时约为1秒；
所述采样电路模块由电压采样电路和电流采样电路构成；
所述电压采样电路包括第一电阻R1、第二电阻R2、电压互感器PT及电压滤波电路；其中
所述电压互感器PT的输入端通过所述第一电阻R1接收所述电源模块的电压信号；所述第二电阻R2并联在所述电压互感器PT的输出端；所述电压滤波电路与所述电压互感器PT的输出端连接；
所述电流采样电路包括第五电阻R5、电流互感器CT及电流滤波电路；其中
所述电流互感器CT的输入端通过接入的家用电器接收所述电源模块的电流信号；所述第五电阻R5并联在所述电流互感器CT的输出端；所述电流滤波电路与所述电流互感器CT的输出端连接；
所述电压滤波电路包括第三电阻R3、第四电阻R4、第一电容C1及第二电容C2；
其中
所述第三电阻R3及所述第四电阻R4的一端分别与所述电压互感器PT的输出端连接；所述第一电容C1与所述第二电容C2串联，串联的所述第一电容C1与所述第二电容C2的两端分别与所述第三电阻R3及所述第四电阻R4的另一端连接；所述第一电容C1与所述第二电容C2的串联点接地；
所述电流滤波电路包括第六电阻R6、第七电阻R7、第三电容C3及第四电容C4；其中
所述第六电阻R6及所述第七电阻R7的一端分别与所述电流互感器CT的输出端连接；所述第三电容C3与所述第四电容C4串联，串联的所述第三电容C3与所述第四电容C4的两端分别与所述第六电阻R6及所述第七电阻R7的另一端连接；所述第三电容C3与所述第四电容C4的串联点接地。
2.根据权利要求1所述的无线智能插排，其特征在于，所述单片机采用STC12C5A60S2单片机。
3.根据权利要求1所述的无线智能插排，其特征在于，所述无线模块采用ZigBee无线模块。
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Citations (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN102074855A (zh) * | 2010-11-24 | 2011-05-25 | 天津大学 | 基于Zigbee技术的细粒度电量监控无线智能插座 |
| CN202210602U (zh) * | 2011-09-22 | 2012-05-02 | 黄长生 | 一种遥控排插座 |
| CN202256488U (zh) * | 2011-09-22 | 2012-05-30 | 苏州卡泰克电子科技有限公司 | 一款用于家庭能耗管理的家用电器多参数量测智能电表 |
| CN103794955A (zh) * | 2012-10-29 | 2014-05-14 | 鸿富锦精密工业（深圳）有限公司 | 智能供电系统及其智能插排与智能供电方法 |
| US8798541B1 (en) * | 2011-04-11 | 2014-08-05 | Vmware, Inc. | System and method for socket backed host controller interface emulation for virtual bluetooth adapter |
| CN204613275U (zh) * | 2015-05-29 | 2015-09-02 | 湖南工程学院 | 一种基于wifi控制具有电能计费功能的插排 |
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Patent Citations (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN102074855A (zh) * | 2010-11-24 | 2011-05-25 | 天津大学 | 基于Zigbee技术的细粒度电量监控无线智能插座 |
| US8798541B1 (en) * | 2011-04-11 | 2014-08-05 | Vmware, Inc. | System and method for socket backed host controller interface emulation for virtual bluetooth adapter |
| CN202210602U (zh) * | 2011-09-22 | 2012-05-02 | 黄长生 | 一种遥控排插座 |
| CN202256488U (zh) * | 2011-09-22 | 2012-05-30 | 苏州卡泰克电子科技有限公司 | 一款用于家庭能耗管理的家用电器多参数量测智能电表 |
| CN103794955A (zh) * | 2012-10-29 | 2014-05-14 | 鸿富锦精密工业（深圳）有限公司 | 智能供电系统及其智能插排与智能供电方法 |
| CN204613275U (zh) * | 2015-05-29 | 2015-09-02 | 湖南工程学院 | 一种基于wifi控制具有电能计费功能的插排 |
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