[发明专利]家用电器内置式电能采集模块

说明书

技术领域

本发明涉及一种家用电器内置式电能采集模块。

背景技术

随着社会经济的发展，人们的生活水平也越来越高，各式各样的家用电器设备也不断地涌现出来，走进千家万户，比如冰箱、洗衣机、空调、微波炉等，为人们的生活带来便利，提高了人们的生活质量。随着家用电器的增多，用户的电费支出也大幅增加，每个月都不知不觉地消耗掉几百元的电费。

目前，现有的电器设备通常只有在型号标识中说明其自身的耗电功率，或者以能耗等级的方式表示单位用电量的多少，而没有专门的计量模块对家用电器的用电情况进行计量，消费者也无法获得家用电器的用电信息，不能让用户直观、实时地了解每个电气设备的耗电情况。用户只能通过总电表了解总用电量的多少，而无法知道每个家用电器的耗电量的多少，不利于节约用电。

发明内容

本发明是为避免上述已有技术中存在的不足之处，提供一种家用电器内置式电能采集模块，以对家用电器的电参数进行监控、便于消费者获知家用电器的用电信息。

本发明为解决技术问题采用以下技术方案。

家用电器内置式电能采集模块，其结构特点是，包括电源转换电路、信号采集电路、微控制器U1和通信电路；所述电源转换电路和信号采集电路均与所述微控制器U1相连接，所述微控制器U1还与所述通信电路相连接；所述电源转换电路用于将交流电源转换为直流电，为所述信号采集电路、微控制器U1和通信电路提供电源；所述信号采集电路对家用电器的电源信号进行电压、电流采样；所述微控制器U1，用于接收信号采集电路发送的电压采样值和电流采样值，计算电压有效值、电流有效值、电能值、有功功率、无功功率和功率因数，并将计算结果发送给通信电路；所述通信电路用于将计算结果定期向目标对象发送。

本发明的家用电器内置式电能采集模块的结构特点也在于：

所述电源转换电路包括电源芯片U4、整流滤波电路和稳压电路；所述整流滤波电路的输入端与外部电源相连接，所述整流滤波电路的输出端与所述电源芯片U4相连接，所述电源芯片U4与所述稳压电路相连接。所述整流滤波电路包括二极管D4、电阻R20和电容EC2；所述稳压电路包括电容EC1、二极管D1、二极管D1～D3、二极管D5～D6、电容C1～C2、电容C20～C21、电容E1、电感L1和芯片VR1。

所述信号采集电路包括锰铜分流器U2、电阻R11～R16、电阻R11～R16、电阻R22、电阻R27～R28、电阻R30～R31、压敏电阻RV2、电容C12～C19、连接端子P1、连接端子P3和连接端子J4。

所述通信电路包括第一通信模块和第二通信模块。所述第一通信模块包括光耦U3、电阻R32～R33；所述第二通信模块包括包括光耦U5、电阻R34～R35。

与已有技术相比，本发明有益效果体现在：

本发明的家用电器内置式电能采集模块，是一种基于电能量测技术、微电子技术、数字通信技术开发的新型低成本通用电能采集模块，适用于空调器、微波炉、洗衣机、电冰箱等各类型家电产品，可以实时采集家用电器工作时的电压、电流值，经过算法处理，计算出用电量、有功功率、无功功率和功率因数，并将数据结果定期向目标对象发送。

本发明针对目前大多数家电产品能效标志混乱的现状，适合家电产品内嵌安装，便于消费者获知家电的用电信息；模块化设计降低了系统的集成难度和集成成本，能够提高产品附加值；本发明还解决家电单品电量计量的共性、关键技术难题，为今后智能家居与智能电网的融合奠定基础。

本发明的家用电器内置式电能采集模块，具有可以实时采集家用电器工作时的电压、电流值并计算出用电量、有功功率、无功功率和功率因数、对家用电器的电参数进行实时监控、便于消费者获知家用电器的用电信息等优点。

附图说明

图1为本发明的家用电器内置式电能采集模块的整体框图。

图2为本发明的家用电器内置式电能采集模块的电源转换电路的框图。

图3为本发明的家用电器内置式电能采集模块的电源转换电路的电路图。

图4为本发明的家用电器内置式电能采集模块的微控制器D78F8053的电路图。

图5为本发明的家用电器内置式电能采集模块的信号采集电路和微控制器的电路图。

图6为本发明的家用电器内置式电能采集模块的通信电路的电路图。

图7为本发明的家用电器内置式电能采集模块的连接端子的电路图。

图8为图5中的采集电路的电路图。

图9为图5中的微控制器的电路图。