CN104535832A - 一种智能家电电能计量装置和智能家电 - Google Patents

Abstract

本申请公开了一种智能家电计量装置和智能家电。该智能家电计量装置包括：信息采集计算单元、处理器和存储单元。信息采集计算单元接收处理器输出的信息，并根据智能家电的用电信息计算智能家电的电量和功率，并在存储单元中进行存储，需要说明的是，在本发明中该计量装置的处理器通过光耦隔离接口与智能家电的控制器进行数据上的交互，可接受智能家电控制器输出的指令，并反馈相应的信号，从而完成针对智能家电的用电信息的采集、计算和存储。

Description

一种智能家电电能计量装置和智能家电

技术领域

本申请涉及电能计量领域，更具体地说，涉及一种智能家电电能计量装置和智能家电。

背景技术

随着物联网时代的到来，智能家居行业也迎来前所未有发展机遇。众多互联网厂商、家电厂商风起云涌般加入到智能家居行业，纷纷推出品类丰富的智能家电，抢占更多的智能家居市场份额。

为了实现家电智能化和用户体验的更加舒适化，智能家电硬件内部势必会增加很多传感器，比如电能计量单元，温湿度传感，光敏传感，红外传感，噪声传感，气体传感等。

目前对于居民用电是以家庭为单位的整体计量，不能根将用电信息细化具体的某个家电。

发明内容

有鉴于此，本申请提供一种智能家电电能计量装置和智能家电，以根据智能家电的要求对家电自身的用电信息进行采集存储。

为了实现上述目的，现提出的方案如下：

一种智能家电电能计量装置，包括：

采集智能家电的用电信息，并计算智能家电的功率和电量的信息采集计算单元；

与所述信息采集计算单元相连，对所述信息采集计算单元进行配置并对用电信息进行处理的处理器，所述处理器通过光耦隔离接口与智能家电的控制芯片相连；

与所述处理器相连的存储单元，用于存储智能家电一段时间内的功率和电量。

优选的，所述信息采集计算单元包括：

采集智能家电电压的分压式电压采集电路；

采集智能家电电流的电流采集电路；

以及与所述分压式电压采集电路和所述电流采集电路相连，根据智能家电的电压和电流计算智能家电的功率和电量的计量芯片。

优选的，还包括：与所述处理器相连的掉电检测。

优选的：与所述处理器和所述信息采集相连的电源转换单元。

优选的，所述电源转换单元包括：

220VAV～5VDC电源电路，用于将220V的交流电转换为5V的直流电；

与所述220VAV～5VDC电源电路相连的5VDC～3VDC电源电路，用于将5V的直流电转换为3V的直流电。

优选的，所述220VAV～5VDC电源电路采用NCP1015非隔离电路。

优选的，所述光耦隔离接口为SPI接口或UART接口。

优选的，所述计量芯片为CS5463芯片。

优选的，所述处理器为MSP430G2513处理器。

一种智能家电，包括以上内容中所述的电能计量装置。

经由上述技术方案可知，本申请公开了一种智能家电计量装置和智能家电。该智能家电计量装置包括：信息采集计算单元、处理器和存储单元。信息采集计算单元接收处理器输出的信息，并根据智能家电的用电信息计算智能家电的电量和功率，并在存储单元中进行存储，需要说明的是，在本发明中该计量装置的处理器通过光耦隔离接口与智能家电的控制器进行数据上的交互，可接受智能家电控制器输出的指令，并反馈相应的信号，从而完成针对智能家电的用电信息的采集、计算和存储。

附图说明

为了更清楚地说明本发明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，下面描述中的附图仅仅是本发明的实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据提供的附图获得其他的附图。

图1示出了本发明一种智能家电电能计量装置的一个实施例的结构示意；

图2是示出了本发明一种智能家电电能计量装置的220VAV～5VDV电源的电路图；

图3示出了本发明一种智能家电电能计量装置的5VDV～3VDV电源的电路图；

图4示出了本发明一种智能家电电能计量装置的量一个实施例的结构示意图；

图5示出了本发明一种智能家电电能计量装置的电压、电流采集转换电路图；

图6示出了本发明一种智能家电电能计量装置的计量芯片及其***电路图；

图7示出了本发明一种智能家电电能计量单元的掉电检测单元的电路图。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

实施例一

参见图1示出了本发明一种智能家电电能计量装置的一个实施例的结构示意。

由图1可知，在本实施例中，该智能家电电量计量装置包括：

采集智能家电的用电信息，并根据用电信息计算智能家电的功率和电量的信息采集计算单元1；

与所述信息采集计算单元1相连，对信息采集计算单元进行配置，并对用电信息进行处理的处理器2，所述处理器通过光耦隔离接口与智能家电的控制芯片相连。可选的，该光耦隔离接口为SPI接口或UART接口

与所述处理器相连的存储单元3，用于存储智能家电一段时间内的功率和电量。在实施例中，该装置最小以分钟为单元为智能家电的功率和电量进行计算和存储。

需要说明的是，在本实施例中，智能家电的电源转换单元包括：220VAV～5VDV电源4和5VDV～3VDV电源5。图2是示出了本发明一种智能家电电能计量装置的220VAV～5VDV电源的电路图，图3示出了本发明一种智能家电电能计量装置的5VDV～3VDV电源的电路图。

上述两种电源都采用开关电源方案，相对于工频变压器和传统的LDO方案，具有功耗小，效率高，体积小，重量轻的优点。

220VAC～5VDC电源电路采用NCP1015非隔离方案，电路简单，采用十几个电子元件即可实现AC80～260V输入到DC5V的交直流变换。由于采用先进的动态自供电(DSS),NCP1015的工作电压可以直接从漏极吸取，因此省去了辅助线圈，实现简化电路，减少了变压器所占的体积，以及降低了成本。5VDC～3V3DC电源的核心器件采用TI公司的DC/DC开关电源芯片TPS5401，相对于常规的降压LDO，电源转换效率得到提高。

由以上可知本申请公开了一种智能家电计量装置和智能家电。该智能家电计量装置包括：信息采集计算单元、处理器和存储单元。信息采集计算单元接收处理器输出的信息，并根据智能家电的用电信息计算智能家电的电量和功率，并在存储单元中进行存储，需要说明的是，在本发明中该计量装置的处理器通过光耦隔离接口与智能家电的控制器进行数据上的交互，可接受智能家电控制器输出的指令，并反馈相应的信号，从而完成针对智能家电的用电信息的采集、计算和存储。

实施例二

参见图4示出了本发明一种智能家电电能计量装置的量一个实施例的结构示意图。

在本实施例中信息采集计算单元包括分压式电压采集电路11、电流采集电路12以及与电压采集电路和电流采集电路搭建的计量芯片13。

参见图5示出了本发明一种智能家电电能计量装置的电压、电流采集转换电路图，图6示出了本发明一种智能家电电能计量装置的计量芯片及其***电路图。

该信息采集计算单元使用Cirrus Logic公司的CS5463计量芯片来搭建。该芯片具有性价比高，抗干扰能力强，测量精度高等优点。CS5463可以使用低成本的分流器或互感器测量电流，使用分压电阻或电压互感器测量电压。

其中，电压的测量使用分压电阻来实现，220V高压经过电阻分压，R9两侧得到的是毫伏级的低压交流小信号，送入CS5463的前端电电压采集通道VIN-和VIN+。

电流的测量使用锰铜电阻来实现，大电流经过锰铜电阻R10，在R10电阻两侧得到的mV级的低压小信号，送入CS5463的前端电电流采集通道IIN-和IIN+。计量芯片CS5463的电压通道和电流通道及***电路，将交流小信号送入计量芯片内部。该计量芯片的两个采集通道，都加入了保护二极管，使两个通道的输入信号在一定的电压范围之内；电流采集通道还加入了滤波电感和压敏电阻，来增强两个通道的抗干扰能力和保证数据采集的精确性。

另外在本实施例中，该装置还包括与处理器相连的掉电检测单元6。

参见图7示出了本发明一种智能家电电能计量单元的掉电检测单元的电路图。

掉电检测电路的作用是在220V交流电突然断掉的情况下，给处理器提供一个中断信号，处理器根据这个中断信号进行掉电保护处理。掉电保护的作用是将电器的当前的用电信息及时存储，防止掉电造成的用电信息丢失。

掉电检测前端电路是将220V交流电转换为低压方波信号。该低压方波信号送入TLC555ID定时器，使用该定时器的强大功能可以进一步将方波信号转换为高电平信号。在有220V交流电的情况下，PD_INT是高电平，在没有220V交流电即掉电的情况下，PD_INT变为低电平；由此，在掉电时，PD_INT引脚将产生一个下降沿中断信号给处理器，处理器利用此中断信号即可进行掉电保护处理。

需要说明的是，在本实施例中该装置的处理器与智能家电的控制器在通过光耦隔离接口通信是，可以设置密钥，将所要传输的数据进行加密，大大提高了数据通信的安全性。

可选的，在本实施例中所述计量芯片为CS5463芯片。所述处理器为MSP430G2513处理器。

需要说明的是，本发明还公开了一种智能家电计量装置，该智能家电内设置有上述电能计量装置。

最后，还需要说明的是，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。

本说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。

对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的专业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发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明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公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。

Claims (10)

1.一种智能家电电能计量装置，其特征在于，包括：

采集智能家电的用电信息，并计算智能家电的功率和电量的信息采集计算单元；

与所述信息采集计算单元相连，对所述信息采集计算单元进行配置并对用电信息进行处理的处理器，所述处理器通过光耦隔离接口与智能家电的控制芯片相连；

与所述处理器相连的存储单元，用于存储智能家电一段时间内的功率和电量。

2.根据权利要求1所述的计量装置，其特征在于，所述信息采集计算单元包括：

采集智能家电电压的分压式电压采集电路；

采集智能家电电流的电流采集电路；

以及与所述分压式电压采集电路和所述电流采集电路相连，根据智能家电的电压和电流计算智能家电的功率和电量的计量芯片。

3.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，还包括：与所述处理器相连的掉电检测。

4.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，还包括：与所述处理器和所述信息采集相连的电源转换单元。

5.根据权利要求4所述装置，其特征在于，所述电源转换单元包括：

220VAV～5VDC电源电路，用于将220V的交流电转换为5V的直流电；

与所述220VAV～5VDC电源电路相连的5VDC～3VDC电源电路，用于将5V的直流电转换为3V的直流电。

6.根据权利要求4所述的装置，其特征在于，所述220VAV～5VDC电源电路采用NCP1015非隔离电路。

7.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述光耦隔离接口为SPI接口或UART接口。

8.根据权利要求2所述的装置，其特征在于，所述计量芯片为CS5463芯片。

9.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述处理器为MSP430G2513处理器。

10.一种智能家电，其特征在于，包括权利要求1至权利要求9任意一项权利要求所述的电能计量装置。