CN206685970U - 智能强电管理装置 - Google Patents

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Abstract

本实用新型提供了一种智能强电管理装置，包括控制芯片、检测芯片、显示屏、无线传输芯片、USB接口、串口和网口；检测芯片、显示屏、无线传输芯片、USB接口、串口和网口分别与控制芯片连接；检测芯片与外部供电设备连接，用于检测外部供电设备的用电情况；显示屏用于显示外部供电设备的用电情况；无线传输芯片与外部终端设备连接。本实用新型提供的智能强电管理装置，将强电输入到该装置，通过控制芯片进行强电的智能管理，同时控制检测芯片检测外部用电设备的用电情况，避免触电事件的发生，使强电的使用更加安全，方便用户对家庭、单位、工厂等用电进行管理，节约电能。

Description

智能强电管理装置
技术领域
本实用新型涉及强电领域，尤其涉及智能强电管理装置。
背景技术
一般来说强电的处理对象是能源(电力)，其特点是电压高、电流大、功率大、频率低，主要考虑的问题是减少损耗、提高效率，弱电的处理对象主要是信息，即信息的传送和控制，其特点是电压低、电流小、功率小、频率高，主要考虑的是信息传送的效果问题，如信息传送的保真度、速度、广度、可靠性。
现有技术中的强电管理，通常需要人工开发相关的硬件进行管理，需要大量测试数据来控制分析电路的各种情况，需要符合规定的用电安全，并考虑到所有可能发生的用电情况，以及设备对用户现场环境的适应；需要满足旧建筑环境的改装需求；不但浪费人力物力，而且不能保证强电的施工安全，不便于强电的管理，可能在使用过程中增加安全隐患。
实用新型内容
针对上述技术问题，本实用新型提供一种智能强电管理装置，将强电输入到该装置，通过控制芯片进行强电的智能管理，同时控制检测芯片检测外部用电设备的用电情况，避免触电事件的发生，使强电的使用更加安全，方便用户对家庭、单位、工厂等用电进行管理，节约电能。
为解决上述技术问题，本实用新型提供的技术方案是：
本实用新型提供一种智能强电管理装置，包括：控制芯片、检测芯片、显示屏、无线传输芯片、USB接口、串口和网口；
所述检测芯片、显示屏、无线传输芯片、USB接口、串口和网口分别与所述控制芯片连接；
所述检测芯片与外部供电设备连接，用于检测所述外部供电设备的用电情况；
所述显示屏用于显示所述外部供电设备的用电情况；
所述无线传输芯片与外部终端设备连接。
本实用新型提供的智能强电管理装置，其技术方案为：包括控制芯片、检测芯片、显示屏、无线传输芯片、USB接口、串口和网口；所述检测芯片、显示屏、无线传输芯片、USB接口、串口和网口分别与所述控制芯片连接；所述检测芯片与外部供电设备连接，用于检测所述外部供电设备的用电情况；所述显示屏用于显示所述外部供电设备的用电情况；所述无线传输芯片与外部终端设备连接。
本实用新型提供的智能强电管理装置，将强电输入到该装置，通过控制芯片进行强电的智能管理，同时控制检测芯片检测外部用电设备的用电情况，避免触电事件的发生，使强电的使用更加安全，方便用户对家庭、单位、工厂等用电进行管理，节约电能。
进一步地，所述检测芯片包括电压检测芯片、电流检测芯片和用电量检测芯片中的至少一种。
进一步地，所述控制芯片为单片机。
进一步地，所述显示屏为液晶显示屏。
进一步地，所述串口为RS232-485串口。
进一步地，所述电压检测芯片为PT7M6101NLN电压检测芯片。
进一步地，所述用电量检测芯片包括电压互感器和/或电流互感器。
附图说明
为了更清楚地说明本实用新型具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍。
图1示出了本实用新型实施例所提供的一种智能强电管理装置的示意图；
图2示出了本实用新型实施例所提供的一种智能强电管理装置中PT7M6101NLN电压检测芯片的封装形式示意图；
图3示出了本实用新型实施例所提供的一种智能强电管理装置中PT7M6101NLN电压检测芯片的内部电路框图；
图4示出了本实用新型实施例所提供的一种智能强电管理装置中的基于PT7M6101NLN电压检测芯片的电流检测电路图；
图5示出了本实用新型实施例所提供的一种智能强电管理装置中的RS-232的DB25连接器引脚图。
具体实施方式
下面将结合附图对本实用新型技术方案的实施例进行详细的描述。以下实施例仅用于更加清楚地说明本实用新型的技术方案，因此只是作为示例，而不能以此来限制本实用新型的保护范围。
实施例一
图1示出了本实用新型实施例所提供的一种智能强电管理装置的示意图；如图1所示，实施例一提供的一种智能强电管理装置，包括：控制芯片、检测芯片、显示屏、无线传输芯片、USB接口、串口和网口；
检测芯片、显示屏、无线传输芯片、USB接口、串口和网口分别与控制芯片连接；
检测芯片与外部供电设备连接，用于检测外部供电设备的用电情况；
显示屏用于显示外部供电设备的用电情况；
无线传输芯片与外部终端设备连接。
本实用新型提供的智能强电管理装置，其技术方案为：包括控制芯片、检测芯片、显示屏、无线传输芯片、USB接口、串口和网口；检测芯片、显示屏、无线传输芯片、USB接口、串口和网口分别与控制芯片连接；检测芯片与外部供电设备连接，用于检测外部供电设备的用电情况；显示屏用于显示外部供电设备的用电情况；无线传输芯片与外部终端设备连接。
本实用新型所提供的智能强电管理装置的具体工作原理为：将家用、单位或工厂等的强电(提供强电的设备)连接接入本装置，本装置再分出各路输出到各外部用电设备或区域；本装置中的控制芯片控制检测芯片对总输入及各路输出的电阻，电压，电流，功率，用电量等进行监测，并对所有异常输入输出做出正确反应，根据监测数据进行故障诊断，避免故障的发生。同时，电压、电流及功率等检测信息可通过显示屏进行显示，便于用户详细了解用电状况。通过无线传输芯片与外部终端进行连接，其中，外部终端包括手机、电脑、平板等；通过外部终端设备实现查看所有用电情况，还可通过USB接口、串口或网口实现与外部硬件的连接，进行数据的上传、下载及存储。
本实用新型提供的智能强电管理装置，将强电输入到该装置，通过控制芯片进行强电的智能管理，同时控制检测芯片检测外部用电设备的用电情况，避免触电事件的发生，使强电的使用更加安全，方便用户对家庭、单位、工厂等用电进行管理，节约电能。
还可以通过外部终端设备实现对每路通断进行控制。具体地，是通过每路电路上连接的继电器控制每路的通断，继电器与控制芯片连接。继电器工作时，电磁铁通电，把衔铁吸下来使工作电路闭合。电磁铁断电时失去磁性，弹簧把衔铁拉起来，切断工作电路。因此，继电器就是利用电磁铁控制工作电路通断的开关。采用继电器控制电路的通断，可以保护电路的安全。
作为本实用新型的优选实施例，检测芯片包括电压检测芯片、电流检测芯片和用电量检测芯片中的至少一种。
通过检测芯片检测各个外部用电设备的用电情况，如图1中所示的A区、B区、灯具或空调的用电情况，包括用电的总输入及各路输出的电阻，电压，电流，功率，用电量等。其中用于检测电压的电压检测芯片，还可以为电压检测电路，用于检测电流的电流检测芯片，还可以为电流检测电路或传感器。
具体地，电压检测芯片包括型号为TL-431和IC－PT7M610X的电压检测芯片，IC－PT7M610X的检测输入端IN具有较高的输入阻抗，使得外部配用的检测电阻可采用较大阻值，工作电压范围达0.9V－5.5V，而无负载时仅消耗小于20uA的电流，其输出端驱动电流可达数毫安。
更优选地，电压检测芯片选用PT7M6101NLN电压检测芯片。
通过PT7M6101NLN电压检测芯片可实现对电压及电流的监测。
PT7M6101NLN电压检测芯片采用TO-94封装，该IC共有四条引脚，采用低有效的开漏极输出方式，即平时其输出端为高阻态，输出有效时为低电平。其封装形式见图2，内部电路框图见图3。
通过PT7M6101NLN电压检测芯片进行电压检测，由图3可见，该IC其实就是一个带高精度100mV参考电压的低漂移比较器(PT7M6102带的是200mV参考电压)，其功能就是监测输入端IN的电压，一旦达到或超过参考电压，输出端立即翻转。该比较器采用了一些附加电路以及采用封装前激光校准(Trimming)等工艺以达到低电压工作和低输入漂移的要求，在Vcc＝1.1V-3.3V，工作温度－40℃～+85℃时其基准电压漂移极限值<3％。而内建的100/200mV基准电压源具有一定回差，具体来讲，对于PT7M6101这个电压范围是90－100mV，对于PT7M6102则是190－200mV，这样选用PT7M6102时可以有更窄的回差。
通过PT7M6101NLN电压检测芯片进行电流检测，参见图4，图4是一个采用PT7M6101的典型电流检测电路，一般的充电电路采用TL431或者MCU的输入端配合检测取样电阻来检测充电电流或者采用外接/内接的ADC取样，TL431的参考电压为2.5V，普通MCU引脚的翻转电压至少0.7V，导致检测电阻上功率消耗太大(例如对于2A电流的检测，MCU配套电阻最少消耗1.5W)，而采用PT7M6101的话，同样用于检测2A的负载电流，检测电阻上的功耗不过0.2W，可以采用普通1/4W电阻，并且因此能有效降低系统的温升，提高系统效率。而且性能卓越，电路简洁，此外，PT7M6101具有10mV回差电压，不需要额外的回差控制电路，就能有效避免系统频繁翻转甚至自激。
通过用电量检测芯片检测用电量，用电量检测芯片可采用电压互感器和电流互感器来测量电量，互感器和变压器的工作原理相同，都是运用电磁感应原理来工作的，变压器的作用是将一种等级的电压变换成另一种等级的同频率的电压，它只能实现电压的变换，不能实现功率的变换，互感器分为电压互感器和电流互感器，电压互感器的作用是供给测量仪表，继电器等电压，从而正确的反映一次电气系统的各种运行情况，使测量仪表，继电器等二次电气系统与一次电气系统隔离，以保证人员和二设备的安全，将一次电气系统的高电压变换成统一标准的低电压值(100伏，100/1.732伏，100/3伏)。电流互感器的作用与电压互感器的作用基本相同，不同的就是电流互感器是将一次电气系统的大电流变换成标准的5安或1安，以供给继电器，测量仪表的电流线圈。
然后将电压互感器处理后的电压和电流互感器处理后的电流通过控制芯片预先设定好的程序计算得到用电量。
作为本实用新型的优选实施例，控制芯片为单片机。
单片机具有体积小、控制功能强、功耗低、环境适应能力强、扩展灵活和使用方便等优点，用单片机可以构成形式多样的控制系统、数据采集系统、通信系统、信号检测系统、无线感知系统、测控系统、机器人等应用控制系统。例如工厂流水线的智能化管理，电梯智能化控制、各种报警系统，与计算机联网构成二级控制系统等。因此，本实用新型选用单片机作为控制芯片，用来控制检测芯片对外部用电设备的用电情况进行监测，单片机外围所有的硬件模块都是在它的控制协调下进行工作的。单片机通过控制在其中的各种程序，控制着其它硬件模块的工作状态，由它智能化地形成并可靠地提供电能计算、电能量控制及负荷控制等功能。需要说明的是，本申请中不限定用单片机作为控制芯片，还可采用其他控制芯片，比如FPGA、DSP等。
作为本实用新型的优选实施例，显示屏为液晶显示屏。
液晶显示屏的成本低，使用方便，因此选用液晶显示屏显示各外部用电设备的用电情况。
作为本实用新型的优选实施例，串口为RS232-485串口。
RS-232被定义为一种在低速率串行通讯中增加通讯距离的单端标准。RS-232采取不平衡传输方式，即所谓单端通讯。
参见图5，RS-232的DB25连接器引脚，RS-232串口的收、发端的数据信号是相对于信号地，如从外部终端设备发出的数据在使用DB25连接器时是2脚相对7脚(信号地)的电平。典型的RS-232信号在正负电平之间摆动，在发送数据时，发送端驱动器输出正电平在+5～+15V，负电平在-5～-15V电平。当无数据传输时，线上为TTL，从开始传送数据到结束，线上电平从TTL电平到RS-232电平再返回TTL电平。接收器典型的工作电平在+3～+12V与-3～-12V。由于发送电平与接收电平的差仅为2V至3V左右，所以其共模抑制能力差，再加上双绞线上的分布电容，传送距离最大为约15米，最高速率为20kb/s。RS-232是为点对点(即只用一对收、发设备)通讯而设计的，其驱动器负载为3～7kΩ。所以RS-232适合本地设备之间的通信。正好适用于家庭、企业等地的强电管理，传送距离适合，使用方便。
本实用新型中的智能强电管理装置，同时可配套生产智能插座面板，智能拖线板等，从而更精细地监测控制个用电设备。还可以根据不同产品需求，生产出不同产品型号，例如：单项输入，三项输入。单路输入，多路输入等；并有不同的功率和电流的负载上限型号。
在控制芯片中，还可以设置加密权限，对每个用户进行数字加密，用户通过唯一的账户确认身份后，才可以通过该装置进行强电管理，保证数据的安全。
本实用新型的智能强电管理装置，可以设计成一体式或把各路输出模块化，从而可扩充输出路数。满足不同的需求。
最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本实用新型的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本实用新型进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本实用新型各实施例技术方案的范围，其均应涵盖在本实用新型的权利要求和说明书的范围当中。

Claims (7)

1.一种智能强电管理装置，其特征在于，包括：控制芯片、检测芯片、显示屏、无线传输芯片、USB接口、串口和网口；
所述检测芯片、显示屏、无线传输芯片、USB接口、串口和网口分别与所述控制芯片连接；
所述检测芯片与外部供电设备连接，用于检测所述外部供电设备的用电情况；
所述显示屏用于显示所述外部供电设备的用电情况；
所述无线传输芯片与外部终端设备连接。
2.根据权利要求1所述的智能强电管理装置，其特征在于，
所述检测芯片包括电压检测芯片、电流检测芯片和用电量检测芯片中的至少一种。
3.根据权利要求1所述的智能强电管理装置，其特征在于，
所述控制芯片为单片机。
4.根据权利要求1所述的智能强电管理装置，其特征在于，
所述显示屏为液晶显示屏。
5.根据权利要求1所述的智能强电管理装置，其特征在于，
所述串口为RS232-485串口。
6.根据权利要求2所述的智能强电管理装置，其特征在于，
所述电压检测芯片为PT7M6101NLN电压检测芯片。
7.根据权利要求2所述的智能强电管理装置，其特征在于，
所述用电量检测芯片包括电压互感器和/或电流互感器。
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