[实用新型]基于物联网的三相电路功率监控装置

摘要

本实用新型公开了一种基于物联网的三相电路功率监控装置，包括CPU模块电路、三个电压互感器、WiFi通信模块、三个继电器、温湿度传感器、GPS定位模块和PM2.5模块；本实用新型通过电压互感器采集到的波形数据，得到线路的实时功率以及相位信息，得出三相线路中相位的平衡情况，并它能够采集三相用电器实时功率和温湿度、PM2.5、噪声等环境信息，将数据实时推送至用户手中。使用户在任何地方，只要有无线网络，就可以通过电脑浏览器或者手机APP实时查看三相用电器功率信息及环境信息，从而及时对火灾进行预防。

主权项

1.基于物联网的三相电路功率监控装置，其特征在于：包括CPU模块电路、三个电压互感器、WiFi通信模块、三个继电器、温湿度传感器、GPS定位模块、WiFi无线通信模块、电源模块和PM2.5模块；所述的CPU模块电路包括单片机模块电路、单片机晶振电路、单片机SWD接口电路和单片机复位电路；其中单片机的型号为STM32F103C8T6；所述的单片机模块电路包括单片机U3、三个滤波电容；单片机U3的第8、20、23、35、44、47脚全部接地，单片机U3的第1、9、24、36、48脚全部3.3V电源，第二十五滤波电容C25的一端、第二十六滤波电容C26的一端、第二十七滤波电容C27的一端接3.3V电源，第二十五滤波电容C25的另一端与单片机U3的第23脚连接，第二十六滤波电容C26的一端与单片机U3的第35脚连接，第二十七滤波电容C27的另一端与单片机U3的第47脚连接，第三滤波电容C3的一端与通过该单片机U3的第28脚的电感L1连接并连接至3.3V，另一端与地连接，单片机U3的第2、3、4、15、16、17、46脚悬空；所述的单片机晶振电路包括一个8MHz的第一晶振Y1、一个电阻R14和2个负载电容；第一晶振Y1的一端与单片机U3的第5脚、第十七负载电容C17的一端、第十四电阻R14的一端连接，第一晶振Y1的另一端与单片机U3的第6脚、第二十二负载电容C22的一端、第十四电阻R14的另一端连接，第十七负载电容C17的另一端与第二十二负载电容C22的另一端接地；所述的单片机SWD接口电路包括一根3.3V电源线，一根地线，两根数据线；接插件SWIM的第1脚接3.3V电源，接插件SWIM的第4脚接地，接插件SWIM的第2脚与单片机U3的第37脚连接，接插件SWIM的第3脚与单片机U3的第34脚连接；所述的单片机复位电路包括一个电阻、一个滤波电容和一个按键；第九上拉电阻R9的一端接3.3V电源，第九上拉电阻R9的另一端与单片机U3的第7脚、第十二滤波电容C12的一端、按键S2的一端连接，第十二滤波电容C12的另一端和按键RESET的另一端接地；所述的WiFi无线通信模块电路包括WiFi无线通信芯片、U14排针、三个上拉电阻、一个滤波电阻、一个下拉电阻、两个滤波电容、一个短接端子；无线WiFi通信芯片的型号为ESP‑07，U14的型号为2.54‑2P*2；第五十五上拉电阻R55与无线WiFi通信芯片U15的1脚相接，第五十五上拉电阻的R55的另一端与3.3V电源相接；第五十七上拉电阻R57的一端与无线WiFi通信芯片U15的16脚相接，另一端与3.3V电源相接，第五十八上拉电阻R58的一端与无线WiFi通信芯片U15的16脚相接，另一端与3.3V电源相接，第五十六滤波电容R56的一端与无线WiFi通信芯片U15的3脚相接，另一端与3.3V电源，第五十九下拉电阻R59的一端与无线WiFi通信芯片U15的10脚相接，另一端与GND相接，第五十滤波电容C50的一端与第五十六滤波电阻R56相接，另一端与GND相接，第五十一滤波电容C51的一端与第五十六滤波电阻R56的一端相接，另一端与GND相接，无线WiFi通信芯片U15的8脚与3.3V电源相接，无线WiFi通信芯片U15的9脚与GND相接，跳线端子JUM1的一端与无线WiFi通信芯片U15的12脚相接，跳线端子JUM1的另一端与GND相接，排针U14的1脚与无线WiFi通信芯片U15的16脚相接，排针U14的2脚与CPU单片机芯片U3的12脚相接，排针U14的3脚与无线WiFi通信芯片U15的15脚相接，排针U14的4脚与CPU单片机芯片U3的13脚连接；无线WiFi通信芯片U15的2、4、5、6、7、11、13、14为悬空引脚；所述的电压互感器电路包括电压互感器U10、U11、U12，六个分压电阻、三个继电器、三个三极管、六个接线端子、三个整流二极管、三个发光二极管；其中电压互感器U10、U11、U12的型号均为HD205AD；继电器M1、M2、M3的型号为BRF‑SS‑105DM；电压互感器U10的第3脚与第五十分压电阻R50相接，第五十分压电阻R50的另一端与单片机U3的11脚相接，电压互感器U10的第4脚接地，电压互感器U10的第1脚与线路上的火线相接，电压互感器U10的第2脚与线路上的零线相接，电压互感器U11的第3脚与第五十一分压电阻R51相接，第五十一分压电阻R51的另一端与单片机U3的18脚相接，电压互感器U11 的第4脚接地，电压互感器U11的第1脚与线路上的火线相接，电压互感器U11的第2脚与线路上的零线相接，电压互感器U12的第3脚与第五十二分压电阻R52相接，第五十二分压电阻R52的另一端与单片机U3的19脚相接，电压互感器U12的第4脚接地，电压互感器U12的第1脚与线路上的火线相接，电压互感器U12的第2脚与线路上的零线相接，继电器M1的第3脚与三极管Q7的集电极、整流二极管D1的阳极连接；继电器M1的第2脚、第一整流二极管D1的阴极接5V电源，继电器M1的第1脚与第一接线端子P1的第1脚连接，继电器M1的第4脚与第二接线端子P2的第1脚连接，三极管Q7的发射极接地，三极管Q7的基极与第一限流电阻R1的一端连接，第一限流电阻R1的另一端与单片机U3的第43脚连接；第三十六限流电阻R36的一端接第一发光二极管LED1的阳极，另一端与单片机U3的43脚连接，第一发光二极管LED1的阴极与GND相连；继电器M2的第2脚、第二整流二极管D2的阴极接5V电源，继电器M2的第1脚与第一接线端子P3的第1脚连接，继电器M2的第4脚与第二接线端子P4的第1脚连接，三极管Q2的发射极接地，三极管Q2的基极与第二限流电阻R2的一端连接，第二限流电阻R2的另一端与单片机U3的第25脚连接；第三十七限流电阻R37的一端接第二发光二极管LED2的阳极，另一端与单片机U3的25脚连接，第一发光二极管LED2的阴极与GND相连；继电器M3的第2脚、第三整流二极管D3的阴极接5V电源，继电器M3的第1脚与第一接线端子P5的第1脚连接，继电器M3的第4脚与第二接线端子P6的第2脚连接，三极管Q3的发射极接地，三极管Q3的基极与第三限流电阻R3的一端连接，第三限流电阻R3的另一端与单片机U3的第26脚连接；第十三限流电阻R13的一端接第一发光二极管LED3的阳极，另一端与单片机U3的26脚连接，第一发光二极管LED3的阴极与GND相连；所述的电源模块包括5V和3.3V电源模块、A/D转换参考电压电路；所述的5V和3.3V电源模块包括稳压芯片、一个微动开关、一个电源插座和两个滤波电容；稳压芯片U2的型号为AMS1117‑3.3；稳压芯片U2的第3脚与第四滤波电容C4的一端、第五滤波电容C5的一端连接并接地，稳压芯片U2的第2脚与第五滤波电容C5的另一端接3.3V电源，稳压芯片U2的第3脚与第四滤波电容C4的另一端接5V电源，微动开关S1的第3脚与接插件的第1脚连接，微动开关S1的第2脚接5V电源，微动开关S1的第1脚悬空，电源插座J3的第2脚接地；所述的PM2.5模块包括一个上拉电阻和一个滤波电容；PM2.5模块的型号为夏普GP2Y1010AU0F；第三十一上拉电阻R31的一端接5V电源，另一端接PM2.5模块的1脚，第三十四滤波电容C34的一端接PM2.5模块的1脚，另一端接GND，PM2.5模块的2脚接GND，PM2.5模块的3脚接PM2.5指示灯的一端，PM2.5模块的4脚接GND，PM2.5模块的5脚接CPU单片机芯片的10脚，PM2.5模块的6脚接5V电源；所述的温湿度模块仅包括一个上拉电阻；温湿度模块的型号为DHT11；第二十九上拉电阻R29一段接温湿度模块U6的2脚，另一端接5V电源温湿度模块U6的1脚接5V电源，温湿度模块的2脚接CPU单片机芯片U3的28脚；温湿度模块的3脚悬空，温湿度模块的4脚接GND；所述的GPS定位模块包括GPS芯片NB05_03型N10款芯片，一个SMB射频接口，两个驱动MOS管，两个保护二极管，一个谐振电感，一个耦合电感，一个滤波电感，三个旁路电容，三个滤波电容，一个耦合电容，一个限流电阻，一个滤波电阻；第四耦合电感L4的一段接3.3V电源，另一端接GPS芯片U7的6脚，第三十五耦合电容C35的一端接GPS芯片U7的6脚，另一端接GND，第三十六旁路电容C36一端接3.3V电源，另一端接GND，第三十九旁路电容C39一端接3.3V电源，另一端接GND，第三旁路电容一端接GPS芯片的9脚，另一端接GND，第八驱动MOS管Q8的栅极接第九驱动MOS管Q9的漏极，第八驱动MOS管Q8的源极接GPS芯片的14脚，第八驱动MOS管Q8的漏极接第一滤波电阻R46的一端，第九驱动MOS管Q9的栅极接GPS芯片U7的13脚，第九驱动MOS管Q9的源极接GND，第四十三滤波电容C43的一端接第四十六滤波电阻R46的一端，另一端接GND，第四十六滤波电阻R46的一端接第八驱动MOS管Q8的漏极，另一端接第三谐振电感L3的一端，第三谐振电感L3的另一端接射频接口的信号口，第五滤波电感L5的一端接GPS芯片U7的11脚，另一端接射频接口的信号口，第四十一滤波电容C41的一端接GPS芯片U7的11脚，另一端接GND，第四十二滤波电容C42的一端接射频接口的信号口，另一端接GND，射频接口的另一端接GND，第八保护二极管D8的阳极接射频接口的信号口，阴极接第九保护二极管D9的阴极，第九保护二极管D9的阳极接GND，GPS芯片U7的1脚接GND，GPS芯片U7的2脚接CPU单片机芯片U3的31脚相接，GPS芯片U7的3脚接CPU单片机芯片U3的30脚相接，GPS芯片U7的4脚悬空，GPS芯片U7的5脚接CPU单片机芯片U3的45脚相接，GPS芯片U7的7脚悬空，GPS芯片U7的8脚接3.3V电源，GPS芯片U7的9脚接CPU单片机芯片U3的7脚相接，GPS芯片U7的10脚接GND，GPS芯片U7的15脚悬空，GPS芯片U7的16脚接CPU单片机芯片U3的21脚相接，GPS芯片U7的17脚接CPU单片机芯片U3的22脚相接，GPS芯片U7的18脚悬空。