CN218848227U - 一种家庭用电的智能监管装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供一种家庭用电的智能监管装置，所述装置包括：多路采集模块、多路开关模块、微处理器、异常监测模块、通讯模块和显示模块；采集模块用于实时采集相对应输出支路的电压信号和电流信号；所述异常监测模块用于对每路采集模块输出的电压信号和电流信号进行异常监测，得到相对应的异常监测信号；所述微处理器用于根据每路采集模块输出的电压信号和电流信号得到每路输出支路的实时用电量，还用于根据每路输出支路的异常监测信号，控制相对应开关模块的开闭；解决了现有技术中家用配电箱在供电支路发生故障时仅体现出跳闸动作，不能让用户了解故障原因的问题。

Description

一种家庭用电的智能监管装置

技术领域

本实用新型涉及用电监测技术领域，尤其涉及一种家庭用电的智能监管装置。

背景技术

家用配电箱是实现家庭安全用电必不可少的监测工具，不仅可以将家里各个房间的供电分开,同时将各种功能的供电分开,比如大功率的空调、照明用电以及用电插座等,并且设置空气开关，这样可以对过流、欠压以及漏电进行保护；但是传统的家用配电箱在供电支路发生故障时仅体现出跳闸动作，不能让用户了解故障原因，给维修人员的检修带来不便。

实用新型内容

针对现有技术中所存在的不足，本实用新型的提供的一种家庭用电的智能监管装置，其解决了现有技术中家用配电箱在供电支路发生故障时仅体现出跳闸动作，不能让用户了解故障原因的问题。

本实用新型提供一种家庭用电的智能监管装置，所述装置包括：多路采集模块、多路开关模块、微处理器、异常监测模块、通讯模块和显示模块；一路采集模块通过一路开关模块与家用配电箱中一路输出支路相连，用于实时采集相对应输出支路的电压信号和电流信号；所述异常监测模块与所述多路采集模块相连，用于对每路采集模块输出的电压信号和电流信号进行异常监测，得到相对应的异常监测信号；所述微处理器分别与所述多路采集模块、多路开关模块和所述异常监测模块相连，用于根据每路采集模块输出的电压信号和电流信号得到每路输出支路的实时用电量，还用于根据每路输出支路的异常监测信号，控制相对应开关模块的开闭；所述通讯模块与所述微处理器相连，使用时还与智能终端相连，用于将每路输出支路的实时用电量和每个开关模块的开闭状态发送到所述智能终端，还用于将所述智能终端输出的控制指令发送到所述微处理器，使所述微处理器根据所述控制指令控制相应开关模块的开闭；所述显示模块与所述微处理器相连，用于显示每路输出支路的实时用电量和所述异常监测信号。

可选地，每路开关模块的第一端与每路输出支路相连，每路开关模块的第二端与每路供电支路相连，每路开关模块的第二端还与每路采集模块相连，每路开关模块的控制端与所述微处理器相连；其中，每路开关模块为常闭状态。

可选地，每路开关模块包括：第一电阻、第一三极管和继电器；所述第一三极管的基极通过所述第一电阻与所述微处理器相连，所述第一三极管的发射极接地；所述继电器的线圈第一端与电源相连，所述继电器的线圈第二端与所述第一三极管的集电极相连，所述继电器的常闭开关第一端与每路输出支路相连，所述继电器的常闭开关第二端与每路供电支路相连。

可选地，每路开关模块还包括：第二电阻和第一二极管；所述第二电阻的第一端与所述微处理器相连，所述第二电阻的第二端与所述第一三极管的发射极相连；所述第一二极管的阴极与所述继电器的线圈第一端相连，所述第一二极管的阳极与所述继电器的线圈第二端相连。

可选地，所述异常监测模块包括过压检测单元、过流检测单元和短路检测单元。

可选地，所述过压检测单元包括：光电耦合器，所述光电耦合器的原边阳极与所述采集模块的电压信号输出端相连，所述光电耦合器的原边阴极与第一阈值电压输出端相连，所述光电耦合器的副边集电极与所述微处理器相连，所述光电耦合器的副边发射极接地。

可选地，所述过流检测单元包括：第三电阻、第四电阻、第一运算放大器、第五电阻、第二三极管和第二二极管；所述第一运算放大器的正相输入端通过所述第三电阻与所述采集模块的电流信号输出端相连，所述第一运算放大器的反相输入端通过所述第四电阻与第二阈值电压输出端相连，所述第一运算放大器的输出端通过所述第五电阻与所述第二三极管的基极相连；所述第二三极管的发射极接地，所述第二三极管的集电极与所述第二二极管的阳极相连，所述第二二极管的阴极与电源输出端相连，其中所述第二三极管的集电极还与所述微处理器相连。

可选地，所述采集模块包括：电流采集电路和电压采集电路。

可选地，所述电流采集电路包括：电流互感器、采样电阻、第二运算放大器、第三二极管、第三三极管、第一电容、第六电阻和第七电阻；所述电流互感器设置在所述输出支路上，所述电流互感器的输出端通过所述采样电阻与所述第二运算放大器的正相输入端相连，所述第二运算放大器的反相输入端通过所述第一电容接地，所述第二运算放大器的反相输入端还与所述第三三极管的发射极相连，所述第二运算放大器的输出端与所述第三二极管的阳极相连，所述第三二极管的阴极与所述第三三极管的基极相连，所述第三三极管的集电极与电源相连，所述第三三极管的发射极通过串联的第六电阻和第七电阻接地；其中，所述第六电阻和所述第七电阻之间为所述电流采集电路的输出端。

可选地，所述装置还包括：多路报警模块，分别与所述异常监测模块相连，用于当接收到所述异常监测模块发送的异常监测信号时，进行声光电报警。

相比于现有技术，本实用新型具有如下有益效果：

1、本实用新型通过多路采集模块对家用配电箱中每个输出支路进行电压信号和电流信号的采集，从而使微处理器可以计算出每路输出支路的实时用电量，再通过显示模块进行实时用电量的显示，以及通过通讯模块将实时用电量发送到用户的智能终端上，可以使用户在家或者远程都能清楚了解每个输出支路的用电情况。

2、本实施例通过异常监测模块对多路采集模块采集到的电压信号和电流信号进行异常监测，当有输出支路出现故障时发送相对应的异常信号到所述微处理器，使微处理器断开相应的开关模块，从而断开输出支路与用电设备的连接，进一步保护用电安全；并且，通过显示模块进行异常信号的显示，以及通过通讯模块将异常信号发送到用户的智能终端上，可以使用户在家或者远程都能清楚了解每个输出支路的故障原因，方便维修人员进行故障维修。

3、本实施例通过将每个输出支路的实时用电量发送到用户的智能终端上，并且通过智能终端控制开关模块的开闭，可以使用户在了解到用电情况时实现远程断电，防止出现忘记关闭用电设备而出现浪费电能和安全隐患的问题。

附图说明

此处的附图被并入说明书中并构成本说明书的一部分，示出了符合本实用新型的实施例，并与说明书一起用于解释本实用新型的原理。

为了更清楚地说明本实用新型实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，对于本领域普通技术人员而言，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1所示为本实用新型实施例提供的一种家庭用电的智能监管装置的结构示意图；

图2所示为本实用新型实施例提供的一种开关模块的电路示意图；

图3所示为本实用新型实施例提供的一种过流检测单元的电路示意图；

图4所示为本实用新型实施例提供的一种电流采集电路的电路示意图。

具体实施方式

为使本申请实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本申请的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本申请保护的范围。

本实用新型实例中相同标号的功能单元具有相同和相似的结构和功能。

实施例一

图1所示为本实用新型实施例提供的一种家庭用电的智能监管装置的结构示意图，如图1所示，本实施例提供的家庭用电的智能监管装置100具体包括：

多路采集模块110、多路开关模块120、微处理器130、异常监测模块140、通讯模块150和显示模块160；

一路采集模块110通过一路开关模块120与家用配电箱200中一路输出支路相连，用于实时采集相对应输出支路的电压信号和电流信号；

所述异常监测模块140与所述多路采集模块110相连，用于对每路采集模块110输出的电压信号和电流信号进行异常监测，得到相对应的异常监测信号；

所述微处理器130分别与所述多路采集模块110、多路开关模块120和所述异常监测模块140相连，用于根据每路采集模块110输出的电压信号和电流信号得到每路输出支路的实时用电量，还用于根据每路输出支路的异常监测信号，控制相对应开关模块120的开闭；

所述通讯模块150与所述微处理器130相连，使用时还与智能终端300相连，用于将每路输出支路的实时用电量和每个开关模块120的开闭状态发送到所述智能终端300，还用于将所述智能终端300输出的控制指令发送到所述微处理器130，使所述微处理器130 根据所述控制指令控制相应开关模块120的开闭；

所述显示模块160与所述微处理器130相连，用于显示每路输出支路的实时用电量和所述异常监测信号。

需要说明的是，本实施例通过多路采集模块对家用配电箱中每个输出支路进行电压信号和电流信号的采集，从而使微处理器可以计算出每路输出支路的实时用电量，再通过显示模块进行实时用电量的显示，以及通过通讯模块将实时用电量发送到用户的智能终端上，可以使用户在家或者远程都能清楚了解每个输出支路的用电情况。

进一步地，本实施例通过异常监测模块对多路采集模块采集到的电压信号和电流信号进行异常监测，当有输出支路出现故障时发送相对应的异常信号到所述微处理器，使微处理器断开相应的开关模块，从而断开输出支路与用电设备的连接，进一步保护用电安全；并且，通过显示模块进行异常信号的显示，以及通过通讯模块将异常信号发送到用户的智能终端上，可以使用户在家或者远程都能清楚了解每个输出支路的故障原因，方便维修人员进行故障维修。

进一步地，本实施例通过将每个输出支路的实时用电量发送到用户的智能终端上，并且通过智能终端控制开关模块的开闭，可以使用户在了解到用电情况时实现远程断电，防止出现忘记关闭用电设备而出现浪费电能和安全隐患的问题。

在本实施例中，每路开关模块的第一端与每路输出支路相连，每路开关模块的第二端与每路供电支路相连，每路开关模块的第二端还与每路采集模块相连，每路开关模块的控制端与所述微处理器相连；其中，每路开关模块为常闭状态。

需要说明的是，所述输出支路为家用配电箱中每个空气开关的输出端，所述供电支路为连接用电设备的供电端，所述开关模块设置在输出支路与供电支路之间且处于常闭状态；当监测出输出支路出现故障时，通过微处理器控制开关模块断开，从而保护用电设备的用电安全。

在本实施例中，微处理器可根据现有技术的计算方法，根据每路采集模块输出的电压信号和电流信号计算出每路输出支路的实时用电量。

实施例二

图2所示为本实用新型实施例提供的一种开关模块的电路示意图；如图2所示，所述开关模块120包括：第一电阻R1、第一三极管Q1和继电器K；所述第一三极管Q1的基极通过所述第一电阻R1与所述微处理器相连，所述第一三极管Q1的发射极接地；所述继电器K的线圈第一端与电源相连，所述继电器K的线圈第二端与所述第一三极管Q1的集电极相连，所述继电器K的常闭开关第一端与每路输出支路相连，所述继电器K的常闭开关第二端与每路供电支路相连。

可选地，每路开关模块120还包括：第二电阻R2和第一二极管D1；所述第二电阻 R2的第一端与所述微处理器相连，所述第二电阻R2的第二端与所述第一三极管Q1的发射极相连；所述第一二极管D1的阴极与所述继电器K的线圈第一端相连，所述第一二极管D1的阳极与所述继电器K的线圈第二端相连。

需要说明的是，在本实施例中当需要断开所述开关模块时，微处理器发送高电平信号到所述第一三极管的基极，第一三极管导通，继电器得电吸合常闭开关，从而使常闭开关断开。

实施例三

图3所示为本实用新型实施例提供的一种过流检测单元的电路示意图；如图3所示，在本实施例中，所述过流检测单元包括：

第三电阻R3、第四电阻R4、第一运算放大器U1、第五电阻R5、第二三极管Q2和第二二极管D2；

所述第一运算放大器U1的正相输入端通过所述第三电阻R3与所述采集模块的电流信号输出端相连，所述第一运算放大器U1的反相输入端通过所述第四电阻R4与第二阈值电压输出端相连，所述第一运算放大器U1的输出端通过所述第五电阻R5与所述第二三极管Q2的基极相连；

所述第二三极管Q2的发射极接地，所述第二三极管Q2的集电极与所述第二二极管D2的阳极相连，所述第二二极管D2的阴极与电源输出端相连，其中所述第二三极管Q2 的集电极还与所述微处理器相连。

实施例四

图4所示为本实用新型实施例提供的一种电流采集电路的电路示意图；如图4所示，所述电流采集电路包括：

电流互感器、第二运算放大器U2、第三二极管D3、第三三极管Q3、第一电容C1、第六电阻R6和第七电阻R7；

所述电流互感器设置在所述输出支路上，所述电流互感器的输出端与所述第二运算放大器U2的正相输入端相连，所述第二运算放大器U2的反相输入端通过所述第一电容C1接地，所述第二运算放大器U2的反相输入端还与所述第三三极管Q3的发射极相连，所述第二运算放大器U2的输出端与所述第三二极管D3的阳极相连，所述第三二极管D3的阴极与所述第三三极管Q3的基极相连，所述第三三极管Q3的集电极与电源相连，所述第三三极管Q3的发射极通过串联的第六电阻R6和第七电阻R7接地；其中，所述第六电阻R6 和所述第七电阻之间为所述电流采集电路的输出端。

需要说明的是，本实施例通过电流互感器采集到输出支路上的谐振电流，通过采样电转换成电压，输入到由第二运算放大器和第三三极管组成的跟随电路中，再经第一电容滤波成直流信号，由于第六电阻、第七电阻和第一电容组成的充放电时间较长，而信号的频率较高，所以第一电容的电压近似为直流，反映当前输入信号的峰值，经第六电阻、第七电阻分压后发送到微处理器。

在本实施例中，所述装置还包括：多路报警模块，分别与所述异常监测模块相连，用于当接收到所述异常监测模块发送的异常监测信号时，进行声光电报警。

需要说明的是，在本文中，诸如“第一”和“第二”等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。

以上所述仅是本实用新型的具体实施方式，使本领域技术人员能够理解或实现本实用新型。对这些实施例的多种修改对本领域的技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本实用新型的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本实用新型将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所申请的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。

Claims (10)

1.一种家庭用电的智能监管装置，其特征在于，所述装置包括：

多路采集模块、多路开关模块、微处理器、异常监测模块、通讯模块和显示模块；

一路采集模块通过一路开关模块与家用配电箱中一路输出支路相连，用于实时采集相对应输出支路的电压信号和电流信号；

所述异常监测模块与所述多路采集模块相连，用于对每路采集模块输出的电压信号和电流信号进行异常监测，得到相对应的异常监测信号；

所述微处理器分别与所述多路采集模块、多路开关模块和所述异常监测模块相连，用于根据每路采集模块输出的电压信号和电流信号得到每路输出支路的实时用电量，还用于根据每路输出支路的异常监测信号，控制相对应开关模块的开闭；

所述通讯模块与所述微处理器相连，使用时还与智能终端相连，用于将每路输出支路的实时用电量和每个开关模块的开闭状态发送到所述智能终端，还用于将所述智能终端输出的控制指令发送到所述微处理器，使所述微处理器根据所述控制指令控制相应开关模块的开闭；

所述显示模块与所述微处理器相连，用于显示每路输出支路的实时用电量和所述异常监测信号。

2.如权利要求1所述的家庭用电的智能监管装置，其特征在于，每路开关模块的第一端与每路输出支路相连，每路开关模块的第二端与每路供电支路相连，每路开关模块的第二端还与每路采集模块相连，每路开关模块的控制端与所述微处理器相连；其中，每路开关模块为常闭状态。

3.如权利要求2所述的家庭用电的智能监管装置，其特征在于，每路开关模块包括：

第一电阻、第一三极管和继电器；

所述第一三极管的基极通过所述第一电阻与所述微处理器相连，所述第一三极管的发射极接地；

所述继电器的线圈第一端与电源相连，所述继电器的线圈第二端与所述第一三极管的集电极相连，所述继电器的常闭开关第一端与每路输出支路相连，所述继电器的常闭开关第二端与每路供电支路相连。

4.如权利要求3所述的家庭用电的智能监管装置，其特征在于，每路开关模块还包括：

第二电阻和第一二极管；

所述第二电阻的第一端与所述微处理器相连，所述第二电阻的第二端与所述第一三极管的发射极相连；

所述第一二极管的阴极与所述继电器的线圈第一端相连，所述第一二极管的阳极与所述继电器的线圈第二端相连。

5.如权利要求1所述的家庭用电的智能监管装置，其特征在于，所述异常监测模块包括过压检测单元、过流检测单元和短路检测单元。

6.如权利要求5所述的家庭用电的智能监管装置，其特征在于，所述过压检测单元包括：光电耦合器，所述光电耦合器的原边阳极与所述采集模块的电压信号输出端相连，所述光电耦合器的原边阴极与第一阈值电压输出端相连，所述光电耦合器的副边集电极与所述微处理器相连，所述光电耦合器的副边发射极接地。

7.如权利要求5所述的家庭用电的智能监管装置，其特征在于，所述过流检测单元包括：

第三电阻、第四电阻、第一运算放大器、第五电阻、第二三极管和第二二极管；

所述第一运算放大器的正相输入端通过所述第三电阻与所述采集模块的电流信号输出端相连，所述第一运算放大器的反相输入端通过所述第四电阻与第二阈值电压输出端相连，所述第一运算放大器的输出端通过所述第五电阻与所述第二三极管的基极相连；

所述第二三极管的发射极接地，所述第二三极管的集电极与所述第二二极管的阳极相连，所述第二二极管的阴极与电源输出端相连，其中所述第二三极管的集电极还与所述微处理器相连。

8.如权利要求1所述的家庭用电的智能监管装置，其特征在于，所述采集模块包括：电流采集电路和电压采集电路。

9.如权利要求8所述的家庭用电的智能监管装置，其特征在于，所述电流采集电路包括：

电流互感器、采样电阻、第二运算放大器、第三二极管、第三三极管、第一电容、第六电阻和第七电阻；

所述电流互感器设置在所述输出支路上，所述电流互感器的输出端通过所述采样电阻与所述第二运算放大器的正相输入端相连，所述第二运算放大器的反相输入端通过所述第一电容接地，所述第二运算放大器的反相输入端还与所述第三三极管的发射极相连，所述第二运算放大器的输出端与所述第三二极管的阳极相连，所述第三二极管的阴极与所述第三三极管的基极相连，所述第三三极管的集电极与电源相连，所述第三三极管的发射极通过串联的第六电阻和第七电阻接地；其中，所述第六电阻和所述第七电阻之间为所述电流采集电路的输出端。

10.如权利要求1-9任一项所述的家庭用电的智能监管装置，其特征在于，所述装置还包括：多路报警模块，分别与所述异常监测模块相连，用于当接收到所述异常监测模块发送的异常监测信号时，进行声光电报警。

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