CN202694056U - 家用电器的自动断电节能装置 - Google Patents
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Abstract
家用电器的自动断电节能装置，包括：由设置于负载回路上的电流互感器以及与所述电流互感器连接的整流滤波器组成的功率检测模块；由连接所述整流滤波器的单片机，与所述单片机数据输出端连接的显示模块，以及与所述单片机控制端连接的第一固态继电器组成的控制显示模块，所述第一固态继电器并接于负载回路上；以及，由与所述单片机控制端连接的第二固态继电器组成的控制显示模块，所述第二固态继电器串接于负载回路上，本实用新型能实时监测用电器工作状况，准确做出反应的自动断电节能装置，采用STC12C5204AD单片机进行数据处理和控制，应用数模转换、继电器控制技术实现自动断电，并且使自身装置断电，实现待机零功耗。
Description
技术领域
本实用新型属于家电节能技术领域，具体涉及一种家用电器的自动断电节能装置。
背景技术
当前，由于用户在使用完用电器后，存在不拔下插头的习惯，因此而导致了电器待机时的不必要的功率损耗。天津市市民由于不拔插头的习惯导致天津市一年浪费的电费一亿多元。据家电中国资讯网测算，因家庭用电器待机导致的电能消耗，普通家庭一年需要多交100元左右电费，相当于多交1个月的电费。而且用电器待机时会使元器件老化缩短使用寿命，还有可能引起火灾。但目前市场上使用的一般都是按钮式开关插座，并不能很方便解决这一问题。
发明内容
为了克服上述现有技术的不足，本实用新型装置的目的在于提供一种家用电器的自动断电节能装置，能实时监测用电器工作状况，准确做出反应的自动断电节能装置，采用STC12C5204AD单片机进行数据处理和控制，应用数模转换、继电器控制技术实现自动断电，并且使自身装置断电，实现待机零功耗。
为了实现上述目的，本实用新型装置采用的技术方案是：
家用电器的自动断电节能装置，包括：
设置于负载回路上的电流互感器以及与所述电流互感器连接的整流滤波器组成的功率检测模块；
连接所述整流滤波器的单片机，与所述单片机数据输出端连接的显示模块，以及与所述单片机控制端连接的第一固态继电器组成的控制显示模块， 所述第一固态继电器并接于负载回路上；
以及，与所述单片机控制端连接的第二固态继电器组成的末端控制模块，所述第二固态继电器串接于负载回路上。
与现有技术相比，本实用新型能很好地用于用电器经常待机的家庭，可以给人们带来很多便利和节约电能。
附图说明
图1是本实用新型装置结构框图。
图2是本实用新型装置功率检测模块电路原理图。
图3是本实用新型装置控制及信息显示模块电路原理图。
图4是本实用新型装置继电器控制模块电路原理图。
图5是本实用新型装置工作流程图。
具体实施方式
下面结合附图和实例对本实用新型装置做进一步详细说明。
如图1所示，本实用新型装置总体上包括功率检测模块、控制及信息显示模块以及继电器控制模块三个部分。
功率检测模块由设置于负载回路上的电流互感器以及与所述电流互感器连接的整流滤波器组成，本实用新型装置采用的一种具体电路如图2所示，电流互感器TR1采样负载电路中的电流，经过四个二极管IN4007构成的桥式整流器整流后变为直流信号，再经电容C1、电容C2和电阻R1构成的π型滤波器进行π型滤波，使脉动减小，再加5.1V稳压二极管，作用是当用电器功率较大时，电流互感器TR1感应出电流较大，转换为电压信号有可能高于单片机AD转换可识别电压范围，使用5.1V稳压二极管1N4733A可以使输出电压最大为5.1V。其中还有电感系数为1mH的电感L1可以防止电路发生抖动，最后将稳定的模拟直流信号送入单片机的P1^4端口进行模数转换变成数字信号进行处理。
控制及信息显示模块由连接所述整流滤波器的单片机，与所述单片机数据输出端连接的显示模块，以及与所述单片机控制端连接的第一固态继电器组成，本实用新型装置采用的一种具体电路如图3所示电路，因考虑到电源设计时的体积问题，采用DIP20引脚封装的STC12C5204AD单片机作为主控芯片，该系列单片机是高速、低功耗、超强干扰的新一代8051单片机，内部集成有8位A/D转换（30万次每秒），在本设计中因对A/D转换速度要求不高，故设置A/D转换速度为140个时钟周期转换一次。显示部分采用LCD1602作为显示模块，因LCD1602需要八根数据线和两根控制线共十根线控制，而单片机自身提供的引脚并不能够满足需要，故在设计中采用串并转换器74HC595来扩展I/O端口，驱动LCD1602。
单片机的***器件除晶振，复位电路为最小***的固定电路外，特设一个信号指示灯，在单片机的P1_3和P3_7两个端口接有两个9012 PNP型三极管，用于驱动控制用电器回路的继电器和控制单片机控制部分电源继电器的线圈，在程序中，若设P1_3端口为低电平，则Q2三极管导通，key2端子将输出高电平，从而使继电器RL2（单片机控制部分电源继电器）线圈得电，使触电闭合，端口P3_7端口功能与P1_3端口相同。
末端控制模块包括与所述单片机控制端连接的接于负载回路上的第二固态继电器，本实用新型采用的一种具体电路如图4所示，控制端供电模块采用开关型稳压电源，开关电源因效率高，电压适应性强等特点而广泛应用，在本装置中，采用成熟的开关电源模块为控制模块供电，在开关电源的前端加第二固态继电器RL2，控制自身电源通断，使切断用电器电源之后也能切断自身电源。
在设计继电器电路中，两个继电器RL1和RL2均采用常开端接口，当单片机控制相应I/O口置0电位时，PNP型三极管即导通，继电器吸合，当需要切断开关电源的电能时，只需单片机控制相应I/O口置位，三极管截止，继电器失电，主触点被弹簧拉回，开关电源即断电，控制模块相应断电。
在电路中，因继电器在自然状态下不能导通，开关电源不能得电，若需 要启动整个***则需要使用自带的5V电源为第二固态继电器RL2（单片机控制部分电源继电器）线圈供电，使开关电源得电并使单片机***上电工作，从而反过来再驱动继电器RL2线圈，此时自带电源可以停止供电，整个***启动并正常工作。
本实用新型装置的工作流程如图5所示，当使用自带电源为第二固态继电器RL2线圈供电后，继电器主触点闭合，开关电源得电，控制模块相应得电，单片机再通过控制三极管导通使第二固态继电器RL2自锁，从而可以使整个***在正常工作后不再需要自带电源为继电器线圈供电。初始化LCD显示器和A/D转换，是用来设置显示格式和设置A/D转换速度和信号输入引脚等。初始化完毕后，主程序进入等待循环，等待A/D转换结束后响应A/D中断子程序，故功率参数显示、数据分析、继电器控制部分程序均在A/D中断子程序中完成。
在A/D中断中的数据分析算法会实时分析数据，电流互感器采集当前电流，当单片机内的预设程序认为用电器进入待机模式后，将控制第一固态继电器RL1切断主线路电源，控制第二固态继电器RL2切断装置本身电源，实现待机自断电。
Claims (1)
1.家用电器的自动断电节能装置，其特征在于，包括：
设置于负载回路上的电流互感器以及与所述电流互感器连接的整流滤波器组成的功率检测模块；
连接所述整流滤波器的单片机，与所述单片机数据输出端连接的显示模块，以及与所述单片机控制端连接的第一固态继电器组成的控制显示模块，所述第一固态继电器并接于负载回路上；
以及，与所述单片机控制端连接的第二固态继电器组成的末端控制模块，所述第二固态继电器串接于负载回路上。
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN104218823A (zh) * | 2014-08-14 | 2014-12-17 | 河南开启电力实业有限公司 | 电流互感式三相整流电源装置 |
| CN105006706A (zh) * | 2015-07-28 | 2015-10-28 | 张新安 | 一种智能节能电源排插 |
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