[发明专利]一种具有电量计量功能的无线开关及采集方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种基于无线网络的且具有电量计量功能的开关及该开关的电 量采集方法，属于电气控制技术领域。

背景技术

开关是最常用的灯光和电器通断控制类产品，以节能为趋势发展的背景下， 对照明和电器的信息化、网络化能耗统计提出了更高要求。目前市面上已有的便 携式计量插座、墙壁式计量插座、计量拖线板、电表等计量设备，都需要串联在 控制回路上，不但造价成本高、施工布线也带来不便。

发明内容

本发明的目的是提供一种同时具备电量计量和开关控制能力的装置。本发明 的另一个目的是提供一种利用上述装置进行电量采集的方法。

为了达到上述目的，本发明的一个技术方案是提供了一种具有电量计量功能 的无线开关，包括供电单元、采样单元、主控单元、通断控制单元，供电单元输 入交流电后输出采样单元、主控单元及通断控制单元的工作电压，其特征在于：

n个负载经由通断控制单元与输入交流电形成n路并联的工作回路，由主控 单元输出驱动信号控制通断控制单元动作，从而使得n路工作回路各自独立地导 通或断开，其中，n≥2；

采样单元包括n路电流采样回路及一路电压采样回路，n路电流采样回路与 n路工作回路一一对应，主控单元通过第i路采样回路以固定时间间隔周期性地 采样得到第i路工作回路导通后的电流瞬时采样数据，即得到第i个负载的电流 瞬时采样数据，i＝1，…，n；主控单元通过电压采样回路以固定时间间隔周期性地 采样得到输入交流电的电压瞬时采样数据；

主控单元根据采样得到的电流瞬时采样数据及电压瞬时采样数据至少计算 得到每个负载的瞬时功率、有功功率及电量，将电流瞬时采样数据和/或电压瞬 时采样数据和/或瞬时功率和/或有功功率和/或电量作为第i个负载的电能参数通 过有线网络或无线网络上传给加入同一网络的远端设备；主控单元或根据远端设 备的指令或根据本机的指令控制通断控制单元动作。

优选地，所述通断控制单元包括n个继电器，n个负载分别经由n个继电器 与输入交流电形成n路并联的工作回路；由所述主控单元输出继电器驱动信号控 制n个继电器独立动作。

优选地，第i路所述电流采样回路包括串接入第i路工作回路的电流采样电 阻及电流采样调理回路，在电流采样电阻两端形成一个幅值与第i个负载的负载 电流成比例关系的电流采样信号，该电流采样信号以差分方式送入电流采样调理 回路，由电流采样调理回路向所述主控单元输出第i个负载的带有相位标志正负 方向的电流瞬时采样数据。

优选地，所述电压采样回路包括与所述工作回路并联的电压采样电阻，将通 过电压采样电阻得到的电压采样信号以差分方式送入电压采样调理回路，由电压 采样调理回路向所述主控单元输出带有相位标志正负方向的电压瞬时采样数据。

优选地，所述主控单元包括接入有线网络或无线网络的MCU，MCU的GPIO 口与所述通断控制单元相连，MCU的A/D转换口与所述电流采样回路及所述电 压采样回路的输出端相连，MCU还连接用于实现人机交互的触摸屏回路。

本发明的另一个技术方案是提供了一种上述的具有电量计量功能的无线开 关的电流、功率、电量的采集方法，其特征在于，包括以下步骤：

第一步、由主控单元获取与电网同频同相的过零标志位，该过零标志位即为 过零同步信号；

第二步、主控单元经由所述电压采样回路得到两个过零标志位之间的电压采 样信号，从而得到带有相位标志正负方向的电压瞬时采样数据，将各个电压瞬时 采样数据存入电压队列数组中；主控单元经由所述电流采样回路得到两个过零标 志位之间的电流采样信号，从而得到每个负载的带有相位标志正负方向的电流瞬 时采样数据，将第i个负载的各个电流瞬时采样数据存入与其对应的第i个负载 的电流队列数组中；

第三步、将每个负载所对应的电流队列数组的数据与电压队列数值的数据对 号相乘，得到每个负载所对应的功率数据并存入与当前负载对应的功率队列数组 中，舍弃每个功率队列数组中负号的功率数据后，积分换算后得到每个负载的有 功功率；

第四步、将第i个负载在固定时长T内的所有有功功率进行累加计量得到电 量中间数据，再将电量中间数据乘以换算系数后得到第i个负载的电量，换算系 数为固定时长T换算为一小时所需乘以的系数。

优选地，在所述第四步后还包括：