一種無線智能可控的用于插座的計量設備制造技術

本發明專利技術的技術方案是提供了一種無線智能可控的用于插座的計量設備，包括相位檢測回路、電壓采樣回路、電能計量單元、無線通信模塊、電源回路、大電流繼電器回路及電流采集回路。本發明專利技術的優點是：克服了傳統的可控插座在通斷控制的過程中繼電器觸點在瞬間會產生極大的大電流或高電壓以及固態繼電器選相角度不可控制的缺陷，是一種帶過零控制的無線智能可控的計量插座。同時也克服了傳統計量插座中電壓采樣回路、電流采樣回路體積偏大、計量量程偏窄、計量精度不高、極小電流無法測得的缺陷。本發明專利技術還解決了傳統計量插座無法實現無線控制和組網功能的問題，實現對負載的智能化網絡化控制和計量信息的無線化網絡化傳遞。

【技術實現步驟摘要】

本專利技術涉及一種有計量功能的智能控制設備，特別涉及一種無線智能可控的用于插座的計量設備。
技術介紹
隨著科學技術的進步，無線化、數字化、網絡化、智能化是當前的科學技術應用的一種趨勢，反映時代需求，是信息社會和未來智能建筑的發展方向。在全球能源日趨緊張的環境下，綠色低碳理念越來越深入到社會生產生活之中。尤其對電器設備的用電情況和節能控制提出了很多要求。從傳統的遠程有線的點到點的手動控制到現今主流的無線網絡化智能控制。 ZIGBEE技術是一種新興的基于IEEE802. 15. 4的無線通信技術，具有低功耗、低復雜度、網絡擴展性好、使用全球免費ISM頻段等特點。繼電器作為電器設備的開關控制元件，在實際應用中有其局限性。因繼電器的觸點在輸入市電電壓非過零處動作，特別是在市電相位90度或270度時，繼電器觸點將產生極大的瞬間大電流或高電壓，對繼電器本身和電器設備的使用壽命和正常工作狀態產生影響。雖然已有過零固態繼電器，但是，傳統的繼電器仍是不可替代的。事實上，不帶有過零控制功能的智能插座將會導致降額使用，造成資源浪費。傳統的計量插座不帶有無線通斷控制，其計量量程也不大，在負載小電流時很難精確計量，同時因為體積過大很難集成在面板插座中；而傳統可控插座因沒有過零控制功能，在插座中很難做到16A額定電流的通斷的正常操作，并且也沒有無線網絡能力和計量功能，因受到各種客觀條件的限制，當今還未出現一款具有可遠程與本地兩種方式下的繼電器過零控制通斷額定電流16A的有無線網絡能力的智能計量插座。
技術實現思路
本專利技術的目的是提供一種帶過零控制的無線智能可控的計量插座。為了達到上述目的，本專利技術的技術方案是提供了一種無線智能可控的用于插座的計量設備，包括相位檢測回路、電壓采樣回路、電能計量單元、無線通信模塊、電源回路、大電流繼電器回路及電流采集回路，其特征在于相位檢測回路檢測市電電壓過零處的相位檢測方波信號，并把該相位檢測方波信號送至無線通信模塊；電壓采樣回路對市電電壓進行取樣，并將電壓取樣信號送至電能計量單元的電壓采樣通道；無線通信模塊經由無線網絡接收無線控制設備給出的控制信號，并根據該控制信號控制大電流繼電器回路的通斷，由大電流繼電器回路向外接負載輸出電源； 電流采集回路對大電流繼電器回路輸出的電源進行電流采集，并將采集到的電流信號送至電能計量單元的電流采樣通道；無線通信模塊與電能計量單元之間進行雙向數據傳輸一方面，由無線通信模塊對電能計量單元的工作狀態和運行參數進行設置；另一方面，由無線通信模塊將通過電能計量單元獲得的電能參數通過無線網絡傳輸至遠端的信息數據處理中心；由電源回路為相位檢測回路、電能計量單元、無線通信模塊及大電流繼電器回路提供工作電壓。優選地，所述相位檢測回路與所述電壓采樣回路共用一高壓取樣網絡，由高壓取樣網絡得到市電的電網電壓取樣信號；所述相位檢測回路還包括信號整形單元，由信號整形單元將電網電壓取樣信號整形為所述相位檢測方波信號；所述電壓采樣回路還包括分壓單元及濾波單元，由分壓回路對電網電壓取樣信號再次分壓得到二次分壓信號，濾波單元對該二次分壓信號進行濾波得到一個與所述電能計 量單元適配的交流小信號，該交流小信號即為所述電壓取樣信號。優選地，所述高壓取樣網絡包括串聯在市電零線與火線之間的電阻R1、電阻R2、電阻R3及電阻R4，所述電網電壓取樣信號由電阻R4兩端獲得。優選地，所述信號整形單元包括場效應管一及電阻R5，場效應管一的門極接入所述電阻R3與所述電阻R4之間，場效應管一的漏極接參考地，場效應管一的源極接電阻R5的一端，電阻R5的另一端接所述電源回路，在場效應管一的源極與電阻R5之間引出所述相位檢測方波信號。優選地，所述分壓單元包括串聯的電阻R6及電阻R7，電阻R6及電阻R7并聯在所述電阻R4的兩端，由電阻R7的兩端獲得所述二次分壓信號；所述濾波單元由阻容濾波回路實現。優選地，所述電流采集回路包括小電流量程采集回路及大電流量程采集回路，將O IOmA的負載電流范圍定義為小電流量程，將IOmA 16A的負載電流范圍定義為大電流里fe ；所述電流采樣通道相對應地分為小電流采樣通道及大電流采樣通道；通過小電流量程采集回路獲得的小電流信號經由小電流采樣通道送入所述電能計量單元；通過大電流量程采集回路獲得的大電流信號經由大電流采樣通道送入所述電能計量單元；當負載電流超過IOmA時，電能計量單元僅讀取大電流采樣通道的大電流信號進行數據處理；否則，電能計量單元僅小電流采樣通道的小電流信號進行數據處理。優選地，所述大電流繼電器回路包括大電流繼電器、續流二極管及場效應管二，大電流繼電器的輸入回路的一端連接所述電源回路，另一端串接續流二極管后與所述電源回路相連，場效應管二的源極接入大電流繼電器的輸入回路的另一端與續流二極管之間，場效應管二的漏極接參考地，場效應管二的門極接所述無線通信模塊；大電流繼電器的輸出回路的一端接市電的火線，另一端向外接負載輸出火線信號。優選地，所述小電流量程采集回路及所述大電流量程采集回路共用同一錳電阻，所述小電流量程采集回路及所述大電流量程還分別包括小電流濾波單元及大電流濾波單元，錳電阻串接在所述市電的火線與所述大電流繼電器的輸出回路的一端之間，小電流濾波單元及大電流濾波單元的一端分別接入錳電阻與所述大電流繼電器的輸出回路的一端之間，另一端分別弓I出所述小電流信號及所述大電流信號。優選地，所述通過電能計量單元獲得的電能參數至少包括電壓有效值、電流有效值、有功功率值、頻率、功率因素及電量值。優選地，所述無線通信模塊連接強制按鍵，無線通信模塊根據強制按鍵的動作產生強制信號，由無線通信模塊根據該強制信號控制大電流繼電器回路的通斷。本專利技術的優點是克服了傳統的可控插座在通斷控制的過程中繼電器觸點在瞬間會產生極大的大電流或高電壓以及固態繼電器選相角度不可控制的缺陷，是一種帶過零控制的無線智能可控的計量插座。同時也克服了傳統計量插座中電壓采樣回路、電流采樣回路體積偏大、計量量程偏窄、計量精度不高、極小電流無法測得的缺陷。本專利技術還解決了傳統計量插座無法實現無線控制和組網功能的問題，實現對負載的智能化網絡化控制和計量信息的無線化網絡化傳遞。附圖說明圖I為實施例中的一種無線智能可控的用于插座的計量設備的系統框圖；圖2A為圖I中的電源回路中的5V電壓發生單元；圖2B為圖I中的電源回路中的3. 3V電壓發生單元；圖3為圖I中的相位檢測回路與電壓采樣回路電氣連接圖；圖4為圖I中的大電流繼電器回路及電流采集回路電氣連接圖；圖5為圖I中的強制按鍵、電能計量單元與無線通信模塊電氣連接圖。具體實施例方式為使本專利技術更明顯易懂，茲以優選實施例，并配合附圖作詳細說明如下。·如圖I所示，本實施例公開的一種無線智能可控的用于插座的計量設備主要由以下幾個模塊組成相位檢測回路、電壓采樣回路、電能計量單元、無線通信模塊、電源回路、大電流繼電器回路、電流采集回路及強制按鍵。其總體工作過程為將市電接入電源回路、電壓采樣回路和相位檢測回路。電源回路為整個無線智能可控的計量插座的電路供電。電壓采樣回路的輸出連接至電能計量單元。大電流繼電器的輸出回路的負載觸頭與電流采樣回路一起串聯到負載插座。由電流采樣回路分別得到大電流信號和小電流信號，大電流信號本文檔來自技高網...

【技術保護點】
一種無線智能可控的用于插座的計量設備，包括相位檢測回路、電壓采樣回路、電能計量單元、無線通信模塊、電源回路、大電流繼電器回路及電流采集回路，其特征在于：相位檢測回路檢測市電電壓過零處的相位檢測方波信號(SYNC)，并把該相位檢測方波信號(SYNC)送至無線通信模塊；電壓采樣回路對市電電壓進行取樣，并將電壓取樣信號送至電能計量單元的電壓采樣通道(V_S)；無線通信模塊經由無線網絡接收無線控制設備給出的控制信號，并根據該控制信號控制大電流繼電器回路的通斷，由大電流繼電器回路向外接負載輸出電源；電流采集回路對大電流繼電器回路輸出的電源進行電流采集，并將采集到的電流信號送至電能計量單元的電流采樣通道；無線通信模塊與電能計量單元之間進行雙向數據傳輸：一方面，由無線通信模塊對電能計量單元的工作狀態和運行參數進行設置；另一方面，由無線通信模塊將通過電能計量單元獲得的電能參數通過無線網絡傳輸至遠端的信息數據處理中心；由電源回路為相位檢測回路、電能計量單元、無線通信模塊及大電流繼電器回路提供工作電壓。

【技術特征摘要】

【專利技術屬性】
技術研發人員：陳平，徐方榮，顧雙玲，吳小東，蔣宏杰，聶佳，
申請(專利權)人：上海電器科學研究院，上海電器科學研究所集團有限公司，
類型：發明
國別省市：