專利名稱：智能電量測量儀的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種電量測量儀器，尤其涉及一種智能電量測量儀。
背景技術(shù)：
目前在我國通常以家庭或企業(yè)為單位安裝一個電量測量儀，以測量家庭或企業(yè)的 總的用電量。然而，隨著我國居民生活水平的提高，越來越多的種類繁多的家用電器走進千 家萬戶，越來越多的現(xiàn)代化的辦公用電設(shè)備進入辦公場所，用電負荷隨之大幅攀升，然而， 有時候有些家用電器或辦公用電設(shè)備處于待機或空轉(zhuǎn)工作狀態(tài)并非是人們生活和工作所 必須的，這就浪費了大量能源，不利于節(jié)能環(huán)保。為了節(jié)能我們有必要去了解這些位于建筑 物內(nèi)的家用電器或辦公用電設(shè)備中每一個用電設(shè)備的實時用電量，從而去更有針對性的進 行節(jié)能控制。然而，現(xiàn)有的電量測量儀只能測量出家用電器或辦公用電設(shè)備中總的用電量 (以家庭或企業(yè)為單位)，而無法實時測出并實時記錄單個家用電器或辦公用電設(shè)備的實 時用電量。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于提供一種可實時測出并實時記錄每個用電設(shè)備的實時耗電量 的電量測量儀。為達到上述目的，本發(fā)明提供了一種智能電量測量儀，包括電量檢測機構(gòu)、CPU以 及分別與所述CPU連接的LCD顯示屏、存儲單元、通訊接口和時鐘單元，其中所述電量檢測機構(gòu)，串接于用電設(shè)備與交流電網(wǎng)之間，用于檢測所述用電設(shè)備的 實時耗電量信息，將所述實時耗電量信息轉(zhuǎn)換成脈沖信號送入所述CPU ；所述CPU，用于將所述電量檢測機構(gòu)發(fā)送的實時耗電量信息送至所述IXD顯示屏 實時顯示，并將所述實時耗電量信息存儲在所述存儲單元，當(dāng)收到外部設(shè)備通過所述通訊 接口發(fā)送的讀取指令時將存儲的實時耗電量信息送至所述外部設(shè)備；所述時鐘單元，用于向所述CPU提供記錄所述實時耗電量信息的時間點，保證所 述實時耗電量信息與其記錄時間一一對應(yīng)。本發(fā)明的智能電量測量儀，所述電量檢測機構(gòu)與所述交流電網(wǎng)之間還設(shè)有電流變 換單元，所述電流變換單元，用于將所述交流電網(wǎng)的5A大電流轉(zhuǎn)變成2. 5MA小電流，起電氣 隔離的作用，所述電流變換單元包括型號為HCT204BF的電流互感器及其外圍電路。本發(fā)明的智能電量測量儀，還包括電源模塊，用于將所述交流電網(wǎng)的交流電轉(zhuǎn)變 成直流電為所述智能電量測量儀供電。本發(fā)明的智能電量測量儀，還包括隔離單元，用于保護所述CPU不受來自所述電 量檢測機構(gòu)的異常電壓或異常電流的沖擊，所述隔離單元包括型號為aduml201的雙通道 數(shù)字隔離器及其外圍電路。本發(fā)明的智能電量測量儀，還包括電源檢測單元，用于當(dāng)檢測到所述電源模塊上 電或下電時復(fù)位所述CPU，所述電源檢測單元包括型號為IMP809REUR-T的電源檢測芯片及其外圍電路。本發(fā)明的智能電量測量儀，所述CPU包括型號為MSP430F149的單片機芯片及其外 圍電路，所述電量檢測機構(gòu)包括型號為MCP3909的電量測量芯片及其外圍電路，所述時鐘 單元包括型號為pcf8563的時鐘芯片及其外圍電路，所述通訊接口包括型號為MAX3232ESE 的接口轉(zhuǎn)換芯片及其外圍電路。本發(fā)明的智能電量測量儀，所述存儲單元包括第一存儲單元和第二存儲單元，其 中所述第一存儲單元，用于存儲所述智能電量測量儀的系統(tǒng)初始數(shù)據(jù)，所述第一存 儲單元包括型號為FM24C64的EEPRAM存儲器及其外圍電路；所述第二存儲單元，用于存儲所述實時耗電量信息，所述第二存儲單元包括型號 為M25P16的存儲芯片及其外圍電路。本發(fā)明的智能電量測量儀，所述電源模塊包括第一電壓變換單元、直流穩(wěn)壓電源、 電壓基準(zhǔn)單元和第二電壓變換單元，其中所述第一電壓變換單元，用于將所述交流電網(wǎng)的220V交流電變換成5V直流電輸 出至所述直流穩(wěn)壓電源，為所述電量檢測機構(gòu)和所述隔離單元供電；所述直流穩(wěn)壓電源，用于將所述5V直流電維持為恒定5V直流電，并輸出所述恒定 5V直流電至第二電壓變換單元，所述直流穩(wěn)壓電源包括型號為HAS2. 5-5-WES芯片及其外 圍電路；所述電壓基準(zhǔn)單元，用于穩(wěn)定所述第一電壓變換單元輸出的電壓，所述電壓基準(zhǔn) 單元包括型號為AD780B的電壓基準(zhǔn)芯片及其外圍電路；所述第二電壓變換單元，用于將所述恒定5V直流電變換成3V的VCC，為所述CPU、 所述第一存儲單元、所述第二存儲單元、所述通訊接口、所述時鐘單元和所述電源檢測單元 供電，所述第二電壓變換單元包括型號為AAT3221IGV-3. 3-T1的電壓轉(zhuǎn)換芯片及其外圍電路。本發(fā)明的智能電量測量儀包括電量檢測機構(gòu)、CPU以及分別與CPU連接的IXD顯 示屏、存儲單元、通訊接口和時鐘單元，其中電量檢測機構(gòu)，串接于用電設(shè)備與交流電網(wǎng) 之間，用于檢測用電設(shè)備的實時耗電量信息，將實時耗電量信息轉(zhuǎn)換成脈沖信號送入CPU; CPU，用于將電量檢測機構(gòu)發(fā)送的實時耗電量信息送至LCD顯示屏實時顯示，并將實時耗電 量信息存儲在存儲單元，當(dāng)收到外部設(shè)備通過通訊接口發(fā)送的讀取指令時將存儲的實時耗 電量信息送至外部設(shè)備；時鐘單元，用于向CPU提供記錄實時耗電量信息的時間點，保證 實時耗電量信息與其記錄時間一一對應(yīng)，從而實現(xiàn)了實時獲取并記錄單個用電設(shè)備的耗電 量，為節(jié)能控制提供了實時、詳盡的參考數(shù)據(jù)。


圖1為本發(fā)明的智能電量測量儀的電路原理框圖；圖2為本發(fā)明的智能電量測量儀的CPU部分的電路原理圖；圖3為本發(fā)明的智能電量測量儀的電流變換單元部分的電路原理圖；圖4為本發(fā)明的智能電量測量儀的電量檢測機構(gòu)部分的電路原理圖；圖5為本發(fā)明的智能電量測量儀的通訊接口部分的電路原理圖6為本發(fā)明的智能電量測量儀的時鐘單元部分的電路原理圖；圖7為本發(fā)明的智能電量測量儀的第二存儲單元部分的電路原理圖；圖8為本發(fā)明的智能電量測量儀的第一電壓變換單元部分的電路原理圖；圖9為本發(fā)明的智能電量測量儀的直流穩(wěn)壓電源部分的電路原理圖；圖10為本發(fā)明的智能電量測量儀的第二電壓變換單元部分的電路原理圖；圖11為本發(fā)明的智能電量測量儀的電源檢測單元部分的電路原理圖；圖12為本發(fā)明的智能電量測量儀的第一存儲單元部分的電路原理圖；圖13為本發(fā)明的智能電量測量儀的電壓基準(zhǔn)單元部分的電路原理圖；圖14為本發(fā)明的智能電量測量儀的雙通道數(shù)字隔離器部分的電路原理圖；圖15為本發(fā)明的智能電量測量儀的人機界面接口部分的電路原理圖。
具體實施例方式下面結(jié)合附圖對本發(fā)明的具體實施方式
進行詳細描述參考圖1所示，本實施例的智能電量測量儀主要包括電流變換單元1、電量檢測機 構(gòu)2、CPU 3、IXD顯示屏4、通訊接口 5、時鐘電路6、存儲單元7和電源模塊8。其中，電量檢 測機構(gòu)2串接于用電設(shè)備與220V交流電網(wǎng)之間，用于檢測用電設(shè)備的實時耗電量信息，將 實時耗電量信息轉(zhuǎn)換成脈沖信號送入CPU 3。CPU 3，用于將電量檢測機構(gòu)2發(fā)送的實時耗 電量信息送至LCD顯示屏4顯示，并將實時耗電量信息存儲在存儲單元7，當(dāng)收到外部設(shè)備 (例如PC機)通過通訊接口 5發(fā)送的讀取指令時將存儲的實時耗電量信息送至外部設(shè)備 (例如PC機)，以便于通過外部設(shè)備(例如PC機)可方便調(diào)取查閱該用電設(shè)備的實時耗電 量信息。時鐘單元6，用于向CPU 3提供記錄實時耗電量信息的時間點，保證實時耗電量信 息與其記錄時間一一對應(yīng)。電源模塊8，用于將220V交流電網(wǎng)的交流電轉(zhuǎn)變成直流電為智 能電量測量儀供電。本實施例的智能電量測量儀的存儲單元7可進一步分為第一存儲單元和第二存 儲單元。其中，第一存儲單元，用于存儲智能電量測量儀的系統(tǒng)初始數(shù)據(jù)；第二存儲單元，用 于存儲實時耗電量信息。本實施例的智能電量測量儀的電源模塊8包括第一電壓變換單元、直流穩(wěn)壓電 源、電壓基準(zhǔn)單元和第二電壓變換單元。其中，第一電壓變換單元，用于將220V交流電網(wǎng)的 交流電變換成5V直流電輸出至直流穩(wěn)壓電源，為電量檢測機構(gòu)2、隔離單元和電壓基準(zhǔn)單 元供電；直流穩(wěn)壓電源，用于將5V直流電維持為恒定5V直流電，并輸出恒定5V直流電至第 二電壓變換單元；電壓基準(zhǔn)單元，用于穩(wěn)定第一電壓變換單元輸出的電壓；第二電壓變換 單元，用于將恒定5V直流電變換成3V的VCC，為CPU 3、第一存儲單元、第二存儲單元、通訊 接口 5和時鐘單元6供電。此外，為保證系統(tǒng)的穩(wěn)定性和可靠性，本實施例的智能電量測量儀還可以包括電 流變換單元1、隔離單元9和電源檢測單元10。其中，隔離單元9，分別與電量檢測機構(gòu)2和 CPU 3連接，用于保護CPU 3不受來自電量檢測機構(gòu)2的異常電壓或異常電流的沖擊。電源 檢測單元10，與CPU 3連接，用于當(dāng)檢測到電源模塊8上電或下電時復(fù)位CPU 3。電流變換 單元1，分別與電量檢測機構(gòu)2和220V交流電網(wǎng)連接，用于將220V交流電網(wǎng)的5A大電流轉(zhuǎn) 變成2. 5MA小電流，起電氣隔離的作用，以防止由于電流變換單元1的絕緣損壞后，其原邊高電壓傳入危及人身安全，通常電流變換單元1的副邊絕對不容許開路，其開路時電流變 換單元1成了空載狀態(tài)，磁通高出額定時許多，除了產(chǎn)生大量鐵耗損壞電流變換單元1夕卜， 還在副邊繞組感應(yīng)出危險的高壓，危及人身安全。本實施例的智能電量測量儀中，如圖2所示，CPU 3包括型號為MSP430F149的單 片機芯片及其外圍電路。如圖3所示，電流變換單元1包括型號為HCT204BF的電流互感 器及其外圍電路。如圖4所示，電量檢測機構(gòu)2包括型號為MCP3909的電量測量芯片及其 外圍電路；如圖5所示，通訊接口 5包括型號為MAX3232ESE的接口轉(zhuǎn)換芯片及其外圍電 路。如圖6所示，時鐘單元6包括型號為pcf8563的時鐘芯片及其外圍電路。如圖7所 示，第二存儲單元包括型號為M25P16的存儲芯片及其外圍電路。而第一電壓變換單元，如 8所示，包括型號為78105的電壓轉(zhuǎn)換芯片及其外圍電路。如圖9所示，直流穩(wěn)壓電源包 括型號為HAS2. 5-5-WES芯片及其外圍電路。如圖10所示，第二電壓變換單元包括型號為 AAT3221IGV-3. 3-T1的電壓轉(zhuǎn)換芯片及其外圍電路。如圖11所示，電源檢測單元10包括型 號為IMP809REUR-T的電源檢測芯片及其外圍電路。如圖12所示，第一存儲單元包括型號為 FM24C64的EEPRAM存儲器及其外圍電路。如圖13所示，電壓基準(zhǔn)單元包括型號為AD780B 的電壓基準(zhǔn)芯片及其外圍電路。如圖14所示，隔離單元9包括型號為aduml201的雙通道 數(shù)字隔離器及其外圍電路。其中CPU 3的第14、第31管腳對應(yīng)與隔離單元9的第3、第2管腳連接；CPU 3的第 20 第24管腳對應(yīng)與第二存儲單元的第5、第6、第1、第2、第3管腳連接；CPU 3的第32、 第33管腳對應(yīng)與通訊接口 5的第11、第12管腳連接；CPU 3的第47、第48、第49管腳對應(yīng) 與第一存儲單元的第7、第6、第5管腳連接；CPU 3的第48、第49管腳對應(yīng)與時鐘單元的第 6、第5管腳連接；CPU 3的第58管腳與電源檢測單元10的RESET管腳連接。結(jié)合圖15所示，CPU 3通過人機界面接口與IXD顯示屏4連接，其中，CPU 3的第 36 第40管腳對應(yīng)與人機界面接口的第7、第8、第14、第13、第12管腳連接。人機界面接 口則與IXD顯示屏4連接(圖中未畫出)，本實施例的智能電量測量儀優(yōu)選型號為ASD1284 系列的液晶模塊(LCM)。電量檢測機構(gòu)2的第5、第6管腳對應(yīng)與電流變換單元1的副級的正、負極連接； 電量檢測機構(gòu)2的第8管腳與第一電壓變換單元的CHl+接線端子連接；電量檢測機構(gòu)2的 第12、第22管腳對應(yīng)與隔離單元9的第7、第6管腳連接。第一電壓變換單元的L、NW接線端子對應(yīng)與直流穩(wěn)壓電源的第1、第2管腳連接； 第一電壓變換單元的型號為78105的電壓轉(zhuǎn)換芯片的Vout端分別與電量檢測機構(gòu)2的第 1、第2、第3、第9、第13、第14、第20管腳，電壓基準(zhǔn)單元的第2管腳，隔離單元9的第8管 腳連接；直流穩(wěn)壓電源的第3管腳與第二電壓變換單元的第1、第3管腳連接；第二電壓變 換單元的第5管腳分別與CPU 3的第1、第64管腳，通訊接口 5的第16管腳，時鐘單元6的 第8管腳，第二存儲單元的第7、第8管腳，電源檢測單元10的VCC管腳，第一存儲單元的第 5 第8管腳，以及隔離單元9的第1管腳連接。本發(fā)明的智能電量測量儀包括電量檢測機構(gòu)、CPU以及分別與CPU連接的IXD顯 示屏、存儲單元、通訊接口和時鐘單元，其中電量檢測機構(gòu)，串接于用電設(shè)備與交流電網(wǎng) 之間，用于檢測用電設(shè)備的實時耗電量信息，將實時耗電量信息轉(zhuǎn)換成脈沖信號送入CPU ； CPU，用于將電量檢測機構(gòu)發(fā)送的實時耗電量信息送至LCD顯示屏實時顯示，并將實時耗電量信息存儲在存儲單元，當(dāng)收到外部設(shè)備通過通訊接口發(fā)送的讀取指令時將存儲的實時耗 電量信息送至外部設(shè)備；時鐘單元，用于向CPU提供記錄實時耗電量信息的時間點，保證 實時耗電量信息與其記錄時間一一對應(yīng)，從而實現(xiàn)了實時獲取并記錄單個用電設(shè)備的耗電 量，為節(jié)能控制提供了詳盡、實時的參考數(shù)據(jù)。 實施例僅僅是對本發(fā)明的優(yōu)選實施方式進行描述，并非對本發(fā)明的范圍進行限 定，在不脫離本發(fā)明設(shè)計精神的前提下，本領(lǐng)域普通工程技術(shù)人員對本發(fā)明的技術(shù)方案作 出的各種變形和改進，均應(yīng)落入本發(fā)明的權(quán)利要求書確定的保護范圍內(nèi)。
權(quán)利要求
一種智能電量測量儀，其特征在于，包括電量檢測機構(gòu)、CPU以及分別與所述CPU連接的LCD顯示屏、存儲單元、通訊接口和時鐘單元，其中所述電量檢測機構(gòu)，串接于用電設(shè)備與交流電網(wǎng)之間，用于檢測所述用電設(shè)備的實時耗電量信息，將所述實時耗電量信息轉(zhuǎn)換成脈沖信號送入所述CPU；所述CPU，用于將所述電量檢測機構(gòu)發(fā)送的實時耗電量信息送至所述LCD顯示屏實時顯示，并將所述實時耗電量信息存儲在所述存儲單元，當(dāng)收到外部設(shè)備通過所述通訊接口發(fā)送的讀取指令時將存儲的實時耗電量信息送至所述外部設(shè)備；所述時鐘單元，用于向所述CPU提供記錄所述實時耗電量信息的時間點，保證所述實時耗電量信息與其記錄時間一一對應(yīng)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的智能電量測量儀，其特征在于，所述電量檢測機構(gòu)與所述交 流電網(wǎng)之間還設(shè)有電流變換單元，所述電流變換單元，用于將所述交流電網(wǎng)的5A大電流轉(zhuǎn) 變成2. 5MA小電流，起電氣隔離的作用，所述電流變換單元包括型號為HCT204BF的電流互 感器及其外圍電路。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的智能電量測量儀，其特征在于，還包括電源模塊，用于將所述 交流電網(wǎng)的交流電轉(zhuǎn)變成直流電為所述智能電量測量儀供電。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的智能電量測量儀，其特征在于，還包括隔離單元，用于保護所 述CPU不受來自所述電量檢測機構(gòu)的異常電壓或異常電流的沖擊，所述隔離單元包括型號 為aduml201的雙通道數(shù)字隔離器及其外圍電路。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的智能電量測量儀，其特征在于，還包括電源檢測單元，用 于當(dāng)檢測到所述電源模塊上電或下電時復(fù)位所述CPU，所述電源檢測單元包括型號為 IMP809REUR-T的電源檢測芯片及其外圍電路。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的智能電量測量儀，其特征在于，所述CPU包括型號為 MSP430F149的單片機芯片及其外圍電路，所述電量檢測機構(gòu)包括型號為MCP3909的電量測 量芯片及其外圍電路，所述時鐘單元包括型號為pcf8563的時鐘芯片及其外圍電路，所述 通訊接口包括型號為MAX3232ESE的接口轉(zhuǎn)換芯片及其外圍電路。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的智能電量測量儀，其特征在于，所述存儲單元包括第一存儲 單元和第二存儲單元，其中所述第一存儲單元，用于存儲所述智能電量測量儀的系統(tǒng)初始數(shù)據(jù)，所述第一存儲單 元包括型號為FM24C64的EEPRAM存儲器及其外圍電路；所述第二存儲單元，用于存儲所述實時耗電量信息，所述第二存儲單元包括型號為 M25P16的存儲芯片及其外圍電路。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的智能電量測量儀，其特征在于，所述電源模塊包括第一電壓 變換單元、直流穩(wěn)壓電源、電壓基準(zhǔn)單元和第二電壓變換單元，其中所述第一電壓變換單元，用于將所述交流電網(wǎng)的220V交流電變換成5V直流電輸出至 所述直流穩(wěn)壓電源，為所述電量檢測機構(gòu)和所述隔離單元供電；所述直流穩(wěn)壓電源，用于將所述5V直流電維持為恒定5V直流電，并輸出所述恒定5V 直流電至第二電壓變換單元，所述直流穩(wěn)壓電源包括型號為HAS2. 5-5-WES芯片及其外圍 電路；所述電壓基準(zhǔn)單元，用于穩(wěn)定所述第一電壓變換單元輸出的電壓，所述電壓基準(zhǔn)單元2包括型號為AD780B的電壓基準(zhǔn)芯片及其外圍電路；所述第二電壓變換單元，用于將所述恒定5V直流電變換成3V的VCC，為所述CPU、所 述第一存儲單元、所述第二存儲單元、所述通訊接口、所述時鐘單元和所述電源檢測單元供 電，所述第二電壓變換單元包括型號為AAT3221IGV-3.3-T1的電壓轉(zhuǎn)換芯片及其外圍電路。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種智能電量測量儀，包括電量檢測機構(gòu)、CPU以及分別與CPU連接的LCD顯示屏、存儲單元、通訊接口和時鐘單元，其中電量檢測機構(gòu)，串接于用電設(shè)備與交流電網(wǎng)之間，用于檢測用電設(shè)備的實時耗電量信息，將實時耗電量信息轉(zhuǎn)換成脈沖信號送入CPU；CPU，用于將電量檢測機構(gòu)發(fā)送的實時耗電量信息送至LCD顯示屏實時顯示，并將實時耗電量信息存儲在存儲單元，當(dāng)收到外部設(shè)備通過通訊接口發(fā)送的讀取指令時將存儲的實時耗電量信息送至外部設(shè)備；時鐘單元，用于向CPU提供記錄實時耗電量信息的時間點，保證實時耗電量信息與其記錄時間一一對應(yīng)。從而，實現(xiàn)了實時獲取并實時記錄單個用電設(shè)備的耗電量。
文檔編號G01R22/06GK101949975SQ20101027398
公開日2011年1月19日 申請日期2010年9月7日 優(yōu)先權(quán)日2010年9月7日
發(fā)明者周曉, 王柱, 謝靜超 申請人:易福潤德(北京)科技有限公司