CN212301729U - 一种用电监测装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种用电监测装置，包括外壳、电路板以及连接构件，所述电路板包括电参数测量电路、信号处理电路和电源电路，所述电参数测量电路和信号处理电路分别与所述电源电路电连，所述电参数测量电路用于检测待监测电路的电参数，所述信号处理电路与所述电参数测量电路电连，所述电参数测量电路将获取电参数传输至所述信号处理电路进行处理,所述连接构件包括用于插入所述待监测电路的空开的接线端子的固定立板，所述电源电路与所述连接构件电连。本实用新型不需要改变原有的配电回路，同时不需要增加昂贵的设备，方便、快速、低成本的可实现用电数据的采集。

Description

一种用电监测装置

技术领域

本实用新型属于电路监测技术领域，具体涉及一种用电监测装置。

背景技术

随着智能化电子产品的普及使用，市电的输送使用端所接负载也逐渐增多，容易导致电路的不稳定，同时造成负载的损耗，用电过程的电参数需进行有效监测。

目前的传统空开不具备用电数据采集和分析的功能。新的物联网空开又比较贵，且需要替换，费用高，用户也不一定愿意更换现有的设备；而在现有的配电回路当中增加新的设备，又需要增加大量安装布线操作，工程费用高、施工时间长。

综上所述，亟需提供一种可实现用电数据方便、快速、低成本的采集的用电监测装置。

实用新型内容

本实用新型的目的是提供一种可实现用电数据方便、快速、低成本的采集的用电监测装置。

上述目的是通过如下技术方案实现：一种用电监测装置，包括外壳、电路板以及连接构件，所述电路板包括电参数测量电路、信号处理电路和电源电路，所述电参数测量电路和信号处理电路分别与所述电源电路电连，所述电参数测量电路用于检测待监测电路的电参数，所述信号处理电路与所述电参数测量电路电连，所述电参数测量电路将获取电参数传输至所述信号处理电路进行处理,所述连接构件包括用于插入所述待监测电路的空开的接线端子的固定立板，所述电源电路与所述连接构件电连。

本实用新型的用电检测装置安装后用于监测原有用电回路(待监测电路)的用电数据参数，具体应用过程中，将本实用新型的固定立板与待监测电路的空开的接线端子相连，固定立板实现本实用新型与监测电路物理连接的同时实现电连接，电源电路将监测电路的电能转换为直流电源并供其他电路使用，电参数测量电路检测监测电路的电参数并将获取的电参数传输至信号处理电路进行处理，信号处理电路根据处理结果进行下一步动作。本实用新型不需要改变原有的配电回路，同时不需要增加昂贵的设备，方便、快速、低成本的可实现用电数据的采集。

优选，电路板上焊接固定立板。

进一步的技术方案是，所述固定立板为扁平状导电条，所述固定立板的末端弯曲设置。如此，固定立板为导电材料制成的固定引脚，使用时插入空气开关的接线端子的孔内，用户锁紧端子后，引脚可被固定在空开的接线端子内，固定立板的末端弯曲用于勾住锁线端子，可起到将装置固定在空开上的作用，由于末端弯曲的存在，即便接线端子未锁紧时也无法抽出固定接头，确保装置被牢靠的固定在空开上。优选末端直角弯曲。

进一步的技术方案是，所述用电监测装置设有用于穿线的贯穿孔洞，所述电参数测量电路包含电流互感器，所述电流互感器套设在所述贯穿孔洞上。由于原有的空开的接线端子是有电缆插入并锁紧的，如此可不影响原线路，线路的电缆可以穿过此贯穿孔洞与固定立板一起插入空开的接线端子并锁紧。此时电路板的固定立板安装处设有孔洞，电路板安装在外壳内，外壳设有中空立柱，与电路板孔洞相配合。

进一步的技术方案是，所述连接构件包括两个以上的固定立板，所述电源电路通过固定立板获取待监测电路的电能。如此设置，不同的固定立板插入空开的不同接线端子后即接入市电，电路板通过此固定立板在电源电路转换成其他电路的工作电源。

进一步的技术方案是，所述电参数测量电路包括电压采集电路和电流采集电路，所述用电监测装置设有用于连接待监测电路的第一接线端子，所述电路板设有连接装置，所述连接装置的移动与所述用电监测装置的第一接线端子电连，另一端与所述固定立板电连，所述信号处理电路接收电压采集电路和电流采集电路的电压信号和电流信号并对电压信号和电流信号进行处理计算出待监测电路电能数据。此时，本实用新型作为电管理器监视监测电路的用电情况，具体，电缆头插入用电监测装置的第一接线端子内后由紧固螺钉将电缆头压紧在连接装置上，分别为A、B、C相线和N线；电源电路用于将三相电转换为直流电源并供其他电路使用，信号处理电路对电压和电流信号进行处理，计算出电能数据。

进一步的技术方案是，所述电路板上设有通信电路，所述电源电路用于将待监测电路的电能转换为直流电源并供其他电路使用，所述电压采集电路将待监测电路电压转换成低压信号并送入信号处理电路，所述电流采集电路为霍尔传感器，所述霍尔传感器的检测信号引入所述信号处理电路，所述通信电路与信号处理电路信号连接，所述信号处理电路通过通信电路获取电能设定值，所述连接装置包括继电器，当所述信号处理电路计算的待监测电路电能数据超过电能设定值时所述信号处理电路输出给继电器控制线圈的控制信号控制继电器断开。

进一步的技术方案是，所述外壳设有用于接参考电压线路的第二接线端子，所述第二接线端子与所述电源电路电连，所述电源电路通过一个所述固定立板与待监测线路电连,所述电源电路通过参考电压线路和待监测线路联合供电。当只有一个固定立板时只有一个电压信号，无法获得电源，所以还需要接入一个参考电压信号，一般来说这个参考电压信号就是市电的零线，而固定立板连接火线。

进一步的技术方案是，所述信号处理电路包含通信模块。如此设置，信号处理电路可将其处理之后得电参数通过通信模块发送出去，由外部通信接收装置接收。

进一步的技术方案是，所述信号处理电路包含报警模块，所述报警模块用于发出报警信息。如此设置，当信号处理电路处理的结果比较紧急，如检测到电路中有漏电现象时，信号处理电路可控制报警模块发出报警信息给使用者启示。

相比于现有技术，本实用新型不需要改变原有的配电回路，同时不需要增加昂贵的设备，方便、快速、低成本的可实现用电数据的采集。

附图说明

构成本实用新型的一部分的附图用来提供对本实用新型的进一步理解，本实用新型的示意性实施例及其说明用于解释本实用新型，并不构成对本实用新型的不当限定。

图1为本实用新型一种实施方式所涉及的用电监测装置(漏电探测器)结构的示意图；

图2为图1中所涉及的用电监测装置(漏电探测器)拆分示意图；

图3为图1中所涉及的用电监测装置(漏电探测器)与空开的配合示意图；

图4为本实用新型一种实施方式所涉及的用电监测装置(用电管理器)结构的示意图；

图5和图6分别为图4中所涉及的用电监测装置(用电管理器)的电路板和外壳的结构示意图；

图7为图4中所涉及的用电监测装置(用电管理器)的电路原理示意图；

图8为图4中所涉及的用电监测装置(用电管理器)与空开的配合示意图；

图9为本实用新型一种实施方式所涉及的用电监测装置(电能表)结构的示意图；

图10为图9中所涉及的用电监测装置(电能表)拆分示意图；

图11为图9中所涉及的用电监测装置(电能表)的电路原理示意图；

图12为图9中所涉及的用电监测装置(电能表)与空开的配合示意图。

图中：

1外壳 2电路板 3固定立板

4穿线孔洞 5第一接线端子 6紧固螺钉

7连接装置 8信号处理电路 9继电器

10电压采集电路 11霍尔传感器 12继电器控制线圈

13通信电路 14第二接线端子 15端子连接线

16电流互感器 17电源电路 18报警模块

19空开 20电缆 21中空立柱

22报警器孔 23漏电探测器 24用电管理器

25电能表 26火线信号接入点 27零线信号接入点

具体实施方式

下面结合附图对本实用新型进行详细描述，本部分的描述仅是示范性和解释性，不应对本实用新型的保护范围有任何的限制作用。此外，本领域技术人员根据本文件的描述，可以对本文件中实施例中以及不同实施例中的特征进行相应组合。

本实用新型实施例如下，参照图1、图5、图7和图12，一种用电监测装置，包括外壳1、电路板2以及连接构件，所述电路板2包括电参数测量电路、信号处理电路8和电源电路17，所述电参数测量电路和信号处理电路8分别与所述电源电路17电连，所述电参数测量电路用于检测待监测电路的电参数，所述信号处理电路8与所述电参数测量电路电连，所述电参数测量电路将获取电参数传输至所述信号处理电路8进行处理,所述连接构件包括用于插入所述待监测电路的空开19的接线端子的固定立板3，所述电源电路17与所述连接构件电连。

本实用新型的用电检测装置安装后用于监测原有用电回路(待监测电路)的用电数据参数，具体应用过程中，将本实用新型的固定立板3与待监测电路的空开19的接线端子相连，固定立板3实现本实用新型与监测电路物理连接的同时实现电连接，电源电路17将监测电路的电能转换为直流电源并供其他电路使用，电参数测量电路检测监测电路的电参数并将获取的电参数传输至信号处理电路8进行处理，信号处理电路8根据处理结果进行下一步动作。本实用新型不需要改变原有的配电回路，同时不需要增加昂贵的设备，方便、快速、低成本的可实现用电数据的采集。

优选，电路板2上焊接固定立板3。

上述实施例的基础上，本实用新型另一实施例中，如图4和图5，所述固定立板3为扁平状导电条，所述固定立板3的末端弯曲设置。如此，固定立板3为导电材料制成的固定引脚，使用时插入空气开关的接线端子的孔内，用户锁紧端子后，引脚可被固定在空开19的接线端子内，固定立板3的末端弯曲用于勾住锁线端子，可起到将装置固定在空开19上的作用，由于末端弯曲的存在，即便接线端子未锁紧时也无法抽出固定接头，确保装置被牢靠的固定在空开19上。优选末端直角弯曲。

上述实施例的基础上，本实用新型另一实施例中，如图1～3以及9～12，所述用电监测装置设有用于穿线的贯穿孔洞，所述电参数测量电路包含电流互感器16，所述电流互感器16套设在所述贯穿孔洞上。由于原有的空开19的接线端子是有电缆插入并锁紧的，如此可不影响原线路，线路的电缆可以穿过此贯穿孔洞与固定立板3一起插入空开19的接线端子并锁紧。此时电路板2的固定立板3安装处设有孔洞，电路板2安装在外壳1内，外壳1设有中空立柱21，与电路板2孔洞相配合。

上述实施例的基础上，本实用新型另一实施例中，如图4～8，所述连接构件包括两个以上的固定立板3，所述电源电路17通过固定立板3获取待监测电路的电能。如此设置，不同的固定立板3插入空开19的不同接线端子后即接入市电，电路板2通过此固定立板3在电源电路17转换成其他电路的工作电源。

上述实施例的基础上，本实用新型另一实施例中，如图5～7，所述电参数测量电路包括电压采集电路10和电流采集电路，所述用电监测装置设有用于连接待监测电路的第一接线端子5，所述电路板2设有连接装置7，所述连接装置7的一端与所述用电监测装置的第一接线端子5电连，另一端与所述固定立板3电连，所述信号处理电路8接收电压采集电路10和电流采集电路的电压信号和电流信号并对电压信号和电流信号进行处理计算出待监测电路电能数据。此时，本实用新型作为电管理器监视监测电路的用电情况，具体，电缆头插入用电监测装置的第一接线端子5内后由紧固螺钉6将电缆头压紧在连接装置7上，分别为A、B、C相线和N线；电源电路17用于将三相电转换为直流电源并供其他电路使用，信号处理电路8对电压和电流信号进行处理，计算出电能数据。

上述实施例的基础上，本实用新型另一实施例中，如图5～9，所述电路板2上设有通信电路13，所述电源电路17用于将待监测电路的电能转换为直流电源并供其他电路使用，所述电压采集电路10将待监测电路电压转换成低压信号并送入信号处理电路8，所述电流采集电路为霍尔传感器11，所述霍尔传感器11的检测信号引入所述信号处理电路8，所述通信电路13与信号处理电路8信号连接，所述信号处理电路8通过通信电路13获取电能设定值，所述连接装置7包括继电器9，当所述信号处理电路8计算的待监测电路电能数据超过电能设定值时所述信号处理电路8输出给继电器控制线圈12的控制信号控制继电器9断开。

上述实施例的基础上，本实用新型另一实施例中，如图9～12，所述外壳1设有用于接参考电压线路的第二接线端子14，所述第二接线端子14与所述电源电路17电连，所述电源电路17通过一个所述固定立板3与待监测线路电连,所述电源电路17通过参考电压线路和待监测线路联合供电。当只有一个固定立板3时只有一个电压信号，无法获得电源，所以还需要接入一个参考电压信号，一般来说这个参考电压信号就是市电的零线，而固定立板3连接火线。

上述实施例的基础上，本实用新型另一实施例中，所述信号处理电路8包含通信模块。如此设置，信号处理电路8可将其处理之后得电参数通过通信模块发送出去，由外部通信接收装置接收。

上述实施例的基础上，本实用新型另一实施例中，如图1～3，所述信号处理电路8包含报警模块18，所述报警模块18用于发出报警信息。如此设置，当信号处理电路8处理的结果比较紧急，如检测到电路中有漏电现象时，信号处理电路8可控制报警模块18发出报警信息给使用者启示。

本实用新型还提供一种用电监测方法，实施例如下，采用上述任一所述的用电监测装置监测待监测电路的用电参数，包括如下步骤：

(1)将用电监测装置的连接构件插入与待监测电路的空开19的接线端子实现电连，所述电路板2通过连接构件获取待监测线路的电能；

(2)用电监测装置监测待监测电路的电量参数。

采用本实用新型的用电监测装置监测待监测电路的用电参数，此方法不需要改变原有的配电回路，同时不需要增加昂贵的设备，方便、快速、低成本的可实现用电数据的采集。

上述实施例的基础上，本实用新型另一实施例中，如图1～3，所述步骤(2)中所述电参数测量电路用于检测用电回路的电流参数，所述信号处理电路8用于计算电流大小，当计算电流的大小超过设定的阈值后，所述信号处理电路8通过报警器模块发出告警信号。如此，利用本方法监测用电回路的漏电，用电监测装置作为漏电探测器使用，信号处理电路8计算漏电流大小,当超过设定的阈值后,启动电路内的无线通信模块和声光报警器,发出告警信号。

上述实施例的基础上，本实用新型另一实施例中，如图4～8，所述步骤(1)中待监测电路通过所述用电监测装置与空开19相连，所述待监测电路的电流输入端的电缆与用电监测装置的第一接线端子5相连；所述步骤(2)中所述信号处理电路8将计算的待监测电路电能数据与电能设定值进行比较，当计算的待监测电路电能数据超过电能设定值时所述信号处理电路8输出给继电器控制线圈12的控制信号控制继电器9断开。如此，本方法中的用电监测装置作为电管理器使用，待监测电路的电流输入端的电缆与电监测装置的第一接线端子5相连，该用电管理器的电压采集电路10将待监测电路电压转换成低压信号并送入信号处理电路8，电流采集电路为霍尔传感器11，霍尔传感器11的检测信号引入所述信号处理电路8，通信电路13与信号处理电路8信号连接，信号处理电路8通过通信电路13获取电能设定值，当信号处理电路8计算的待监测电路电能数据超过电能设定值时信号处理电路8输出给继电器控制线圈12的控制信号控制继电器9断开。

上述实施例的基础上，本实用新型另一实施例中，如图9～12，所述连接构件包括一个固定立板3，所述步骤(1)中接入待监测线路的输入电缆穿过贯穿孔洞和电流互感器16后与固定立板3一起伸入空开19的接线端子内进行固定，参考电压线端子中接入参考电压线，所述步骤(2)中所述用电监测装置采集回路电压和回路电流，所述信号处理电路8计算统计用电回路中功率和电能并通过信号处理电路8中的通信模块发送至外部通信接收装置。如此，本方法中的用电监测装置作为电能表使用，安装时，火线穿过孔洞并与固定立板3一起伸入空开19的接线端子处，锁紧空开19的接线端子即可固定住电线和电能表，电流互感器16安置在孔洞上方用以探测线路的电流；本实用新型监测了市电电压、电流互感器16信号，将其处理之后通过通信模块发送出去，由外部通信接收装置接收。

为了更好的理解本实用新型技术方案，此处提供三个具体的实施例，实施例如下：

实施例1：一种漏电探测器

如图1～3，漏电探测器安装在空开19的电源侧接线端子上方，其功能是监测用电回路的漏电，从技术上来说需要检测回路的漏电流，并判断是否出现漏电情况。此装置有电路板2，其上有电源电路17、漏电流采集电路、信号处理电路8，电路板2上焊接有固定立板3，插入空开19的接线端子后即接入市电，电路板2通过此固定立板3在电源电路17转换成其他电路的工作电源，电路板2的固定立板3安装处设有孔洞；电路板2安装在外壳1内，外壳1设有中空立柱21，与前述电路板2孔洞相配合。安装时，电线穿过穿线孔洞4，并与固定立板3一起伸入空开19的接线端子处，锁紧接线端子即可固定住电线、装置。

漏电探测器工作时，信号处理电路8计算漏电流大小，当超过设定的阈值后,启动电路内的无线通信模块和声光报警器，发出告警信号。

实施例2：一种用电管理器

如图4～8，用电管理器的电路板2包含固定立板3、连接装置7等，固定立板3焊接在电路板2上。固定立板3为带直角弯的金属片，焊接与电路板2上；第一接线端子5的连接装置7用于连接被监测线路，电缆头插入用电管理器的第一接线端子5内后由紧固螺钉6将电缆头压紧在连接装置7上，分别为A、B、C相线和N线；电路包含电源电路17、电压采集电路10、电流采集电路、信号处理电路8、继电器9、通信电路13。

电源电路17用于将三相电转换为直流电源并供其他电路使用，三相电来源于被监测的三相线路并通过固定立板3和第一接线端子5的连接装置7引入；电压采集电路10将三相电转换成低压信号，并送入信号处理电路8；电流采集电路是霍尔传感器11，其信号引入信号处理电路8；信号处理电路8对电压和电流信号进行处理，计算出电能数据，当电能超出设定值时，通过输出继电器控制线圈12的控制信号断开继电器9；继电器9连接在固定立板3与第一接线端子5连接装置7之间，起电路通断作用；通信电路13与信号处理电路8连接，信号处理电路8通过通信电路13获取电能设定值。

实施例3：一种电能表

如图9～12，电能表安装在空开19的电源侧接线端子上方，其功能是监测用电回路的用电量，从技术上来说需要检测线路的电压、电流，并据此计算出功率和电能。因此，此装置有电路板2，其上有电压采集、电流采集(此实施例中是一个电流互感器16)、信号处理电路8，电路板2上焊接有固定立板3，插入空开19的接线端子后即接入市电的火线，与外壳1上设置的工作电源用第二接线端子14中接入的零线一起，实现向电路板2提供工作电源的目的，同时还可以采集回路电压，另外在电路板2的固定立板3安装处设有穿线孔洞4，电流互感器16安置在穿线孔洞4上方用以探测线路的电流；电路板2安装在外壳1内，外壳1设有中空立柱21，与前述电路板2孔洞相配合。安装时，电线穿过孔洞，并与固定立板3一起伸入空开19的接线端子处，锁紧空开19的接线端子即可固定住电线和电能表。

在本实施例中空开19开断的是市电的火线线路，在通信应用中也可以是直流电源的工作电压线线路。

电路板2以印刷电路板2为主体，印刷电路板2上有：火线信号接入点26，即为固定立板3与印刷电路板2的焊接点，固定立板3插入空开19端子即接入了市电的火线；零线信号接入点27，即为壳体上零线端子的接触弹片，当电路板2装配到外壳1中后与零线端子接触，进而取得零线信号；AC/DC电源电路17，用于将交流市电转换为直流电源并供其他电路使用，交流市电的来源即是零线和火线；电流互感器16，布置于穿线孔洞4位置，火线穿过穿线孔洞4也会同时穿过电流互感器16，当火线上有电流通过时电流互感器16会输出相应的信号；信号处理电路8的工作电源来自于AC/DC电源电路17，监测了市电电压、电流互感器16信号，信号处理电路8将其处理之后通过通信模块发送出去，由外部通信接收装置接收。

以上所述仅是本实用新型的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本实用新型的保护范围。

Claims (9)

1.一种用电监测装置，其特征在于，包括外壳、电路板以及连接构件，所述电路板包括电参数测量电路、信号处理电路和电源电路，所述电参数测量电路和信号处理电路分别与所述电源电路电连，所述电参数测量电路用于检测待监测电路的电参数，所述信号处理电路与所述电参数测量电路电连，所述电参数测量电路将获取电参数传输至所述信号处理电路进行处理,所述连接构件包括用于插入所述待监测电路的空开的接线端子的固定立板，所述电源电路与所述连接构件电连。

2.根据权利要求1所述的用电监测装置，其特征在于，所述固定立板为扁平状导电条，所述固定立板的末端弯曲设置。

3.根据权利要求1或2所述的用电监测装置，其特征在于，所述用电监测装置设有用于穿线的贯穿孔洞，所述电参数测量电路包含电流互感器，所述电流互感器套设在所述贯穿孔洞上。

4.根据权利要求1或2所述的用电监测装置，其特征在于，所述连接构件包括两个以上的固定立板，所述电源电路通过固定立板获取待监测电路的电能。

5.根据权利要求1或2所述的用电监测装置，其特征在于，所述电参数测量电路包括电压采集电路和电流采集电路，所述用电监测装置设有用于连接待监测电路的第一接线端子，所述电路板设有连接装置，所述连接装置的一端与所述用电监测装置的第一接线端子电连，另一端与所述固定立板电连，所述信号处理电路接收电压采集电路和电流采集电路的电压信号和电流信号并对电压信号和电流信号进行处理计算出待监测电路电能数据。

6.根据权利要求5所述的用电监测装置，其特征在于，所述电路板上设有通信电路，所述电源电路用于将待监测电路的电能转换为直流电源并供其他电路使用，所述电压采集电路将待监测电路电压转换成低压信号并送入信号处理电路，所述电流采集电路为霍尔传感器，所述霍尔传感器的检测信号引入所述信号处理电路，所述通信电路与信号处理电路信号连接，所述信号处理电路通过通信电路获取电能设定值，所述连接装置包括继电器，当所述信号处理电路计算的待监测电路电能数据超过电能设定值时所述信号处理电路输出给继电器控制线圈的控制信号控制继电器断开。

7.根据权利要求3所述的用电监测装置，其特征在于，所述外壳设有用于接参考电压线路的第二接线端子，所述第二接线端子与所述电源电路电连，所述电源电路通过一个所述固定立板与待监测线路电连,所述电源电路通过参考电压线路和待监测线路联合供电。

8.根据权利要求1或2所述的用电监测装置，其特征在于，所述信号处理电路包含通信模块。

9.根据权利要求1或2所述的用电监测装置，其特征在于，所述信号处理电路包含报警模块，所述报警模块用于发出报警信息。

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