保險絲Fl。
[0033]電壓互感器Tl的輸出正極端連接第三電阻R3—端，第三電阻R3另一端與第四電阻R4串聯(lián)，第四電阻R4另一端連接電壓互感器Tl的輸出負(fù)極，第二電阻R2 —端連接第三電阻R3和電壓互感器Tl的輸出正極的公共端，第二電阻R2另一端連接第一濾波電容Cl，第五電阻R5 —端連接第四電阻R4和電壓互感器Tl的輸出負(fù)極的公共端，第五電阻R5的另一端連接第一濾波電容Cl。
[0034]電流互感器T2的輸入正極連接計量進(jìn)線，電流互感器T2的輸入端負(fù)極連接計量出線，電流互感器T2的輸出正極連接第八電阻R8 —端，第八電阻R8另一端與第九電阻R9串聯(lián)，第九電阻R9另一端連接電流互感器T2的輸出負(fù)極，第六電阻R6 —端連接第八電阻R8和電流互感器T2的輸出正極的公共端，第六電阻R6另一端連接第二濾波電容C2，第十電阻RlO —端連接第九電阻R9和電流互感器T2的輸出負(fù)極的公共端，第十電阻RlO的另一端連接第二濾波電容C2，第七電阻R7的兩端分別連接電流互感器T2輸出的正負(fù)極。
[0035]ini和in2是計量進(jìn)線,連接AC220V的火線零線；outl和out2是計量出線,連接負(fù)載為負(fù)載供電。保險絲Fl提供過流保護(hù)。第一電阻Rl為限流電阻，阻值110K，通過第一電阻Rl把AC220V電壓轉(zhuǎn)換成AC2mA左右的電流。電壓互感器Tl為1:1的電流型電壓互感器，輸出為2mA電流。通過取樣第三、第四電阻R3、R4得到相應(yīng)采樣電壓作為計量芯片CS5463電壓通道的差分輸入。第二、第五電阻R2、R5阻值為470 Ω，起到限制電流，保護(hù)輸入引腳，第二、第五電阻R2、R5與第一濾波電容Cl組成低通回路，過濾輸入信號的高頻諧波。
[0036]電流互感器T2變比為2000:1，把負(fù)載電流變成小電流，通過第八電阻R8、第九電阻R9得到相應(yīng)采樣電壓作為計量芯片CS5463電流通道的差分輸入。
[0037]第六、第七電阻R6、R7限制電流，保護(hù)輸入引腳，第六、第七電阻R6、R7與第二濾波電容C2組成低通回路，過濾輸入信號的高頻諧波。
[0038]如圖4所示，電能計量電路包括芯片CS5463，芯片CS5463由DC5V供電，芯片CS5463的管腳AGND、DGND共地，時鐘晶振4.096MHz, CS5463芯片電壓通道引腳VIN土兩端輸入電壓信號，即可在內(nèi)部計算得到各個電氣參數(shù)數(shù)據(jù)。電流通道引腳IIN土兩端輸入電流信號，管腳VA+、VD+接DC5V，芯片CS5463計量了負(fù)載用電信息后通過通過三線串行接口(SPI)向數(shù)據(jù)處理電路進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸。
[0039]如圖5所示，數(shù)據(jù)處理電路包括芯片ATMEGA16L，芯片ATMEGA16L的VCC、AVCC管腳分別接DC5V電源，GND、AREF管腳接地，SS、MOS1、MISO、SCK管腳分別接芯片CS5463的CS、SD1、SDO、SCLK管腳，芯片ATMEGA16L驅(qū)動4401BS共陽數(shù)碼管顯示屏顯示電能信息，并通過串口向通信模塊傳輸電能數(shù)據(jù)。芯片CS5463計量了負(fù)載用電信息后，通過SPI串口傳輸?shù)絾纹瑱C(jī)ATMEGA16L，由ATMEGA16L完成驅(qū)動數(shù)碼管顯示屏、向通信模塊傳輸數(shù)據(jù)信息。ATMEGA16L具有USART和SPI兩種串行接口，同時具有32個通用I/O 口，適合本電路的開發(fā)。ATMEGA16L的管腳VCC、AVCC分別接DC5V電源，管腳GND、AREF接地，管腳SS、MOSI,MIS0、SCK 分別接芯片 CS5463 的管腳 CS、SD1、SDO、SCLK，芯片 ATMEGA16L 接收 CS5463 傳輸?shù)牟杉降挠秒娦畔ⅰＰ酒珹TMEGA16L的管腳PAO?PA7和PBO?PB3作為輸出管腳驅(qū)動4401BS共陽數(shù)碼管顯示屏顯示電能信息。
[0040]本實施例最大限度地減小整個模塊的體積，滿足智能家居系統(tǒng)對于便捷性、美觀性的要求，通過芯片CS5463得到高精度的電能信息，由芯片ATMEGA16L接收電能信息后，驅(qū)動數(shù)碼管顯示屏顯示電能信息，同時通過串口傳輸給通信模塊，再傳輸?shù)缴衔粰C(jī)。通過這樣的方式，智能家庭系統(tǒng)中每個電器所連接的電能采集模塊都能顯示電器實時電能信息，同時上位機(jī)能獲取所有電器的實時電能信息進(jìn)行優(yōu)化和處理。
【主權(quán)項】
1.用于智能家居的電能采集模塊，包括供電電源電路、電壓電流檢測電路、電能計量電路和數(shù)據(jù)處理電路，供電電源電路為電能計量電路、數(shù)據(jù)處理電路的芯片供電，電壓電流檢測電路將被測電壓、電流轉(zhuǎn)換成芯片輸入范圍的信號作為電能計量電路中計量芯片的輸入，電能計量電路接收電壓、電流數(shù)字信號，計算功率、電壓、電流，通過串口輸出數(shù)據(jù)，數(shù)據(jù)處理電路接收電能計量電路輸出的電能信號，作后續(xù)處理工作并通過串口輸出電能信號到通信模塊，其特征是:供電電源電路為兩級電路，包括第一級電路和第二級電路，第一級電路輸入電壓為220V交流電，由電器供電電源而來，輸出電壓為5V ;第二級電路輸入電壓為第一級輸出的5V直流電壓，輸出電壓為3.3V直流電壓；供電電源電路包括由四個二極管組成的全橋整流電路、三端穩(wěn)壓1C、穩(wěn)壓芯片，全橋整流電路正極輸出接三端穩(wěn)壓IC的Vin管腳，220V電源經(jīng)過四個二極管組成的全橋整流電路得到12V的波動的直流電壓，12V的波動的直流電壓輸入三端穩(wěn)壓1C，通過三端穩(wěn)壓IC得到穩(wěn)定的DC5V電壓，DC5V電壓作為穩(wěn)壓芯片的輸入，得到穩(wěn)定的DC3.3V電壓。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于智能家居的電能采集模塊，其特征是:電壓電流檢測電路包括電壓互感器、第一電阻、第一濾波電容、第二電阻、第三電阻、第四電阻、第五電阻、電流互感器、第六電阻、第七電阻、第八電阻、第九電阻、第十電阻，第二濾波電容； 電壓互感器的輸入端連接計量進(jìn)線，電壓互感器的正極端與計量進(jìn)線的正極之間串聯(lián)第一電阻，電壓互感器、電流互感器的輸入正極與計量進(jìn)線的正極之間串聯(lián)保險絲； 電壓互感器的輸出正極端連接第三電阻一端，第三電阻另一端與第四電阻串聯(lián)，第四電阻另一端連接電壓互感器的輸出負(fù)極，第二電阻一端連接第三電阻和電壓互感器的輸出正極的公共端，第二電阻另一端連接第一濾波電容，第五電阻一端連接第四電阻和電壓互感器的輸出負(fù)極的公共端，第五電阻的另一端連接第一濾波電容； 電流互感器的輸入正極連接計量進(jìn)線，電流互感器的輸入端負(fù)極連接計量出線，電流互感器的輸出正極連接第八電阻一端，第八電阻另一端與第九電阻串聯(lián)，第九電阻另一端連接電流互感器的輸出負(fù)極，第六電阻一端連接第八電阻和電流互感器的輸出正極的公共端，第六電阻另一端連接第二濾波電容，第十電阻一端連接第九電阻和電流互感器的輸出負(fù)極的公共端，第十電阻的另一端連接第二濾波電容，第七電阻的兩端分別連接電流互感器輸出的正負(fù)極。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的用于智能家居的電能采集模塊，其特征是:電能計量電路包括芯片CS5463，芯片CS5463由DC5V供電，芯片CS5463的管腳AGND、DGND共地，時鐘晶振4.096MHz, CS5463芯片電壓通道引腳VIN土兩端輸入電壓信號，電流通道引腳IIN土兩端輸入電流信號，芯片CS5463計量了負(fù)載用電信息后通過通過三線串行接口(SPI)向數(shù)據(jù)處理電路進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸。
4.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的用于智能家居的電能采集模塊，其特征是:數(shù)據(jù)處理電路包括芯片ATMEGA16L，芯片ATMEGA16L的VCC、AVCC管腳分別接DC5V電源，GND、AREF管腳接地，SS、MOS1、MISO、SCK管腳分別接芯片CS5463的CS、SD1、SDO、SCLK管腳，芯片ATMEGA16L驅(qū)動4401BS共陽數(shù)碼管顯示屏顯示電能信息，并通過串口向通信模塊傳輸電能數(shù)據(jù)。
5.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的用于智能家居的電能采集模塊，其特征是:所述三端穩(wěn)壓IC型號為LM7805。
6.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的用于智能家居的電能采集模塊，其特征是:所述穩(wěn)壓芯片型號為AMS1117。
7.根據(jù)權(quán)利要求2所述的用于智能家居的電能采集模塊，其特征是:所述電流互感器的變比為2000:1。
8.根據(jù)權(quán)利要求2所述的用于智能家居的電能采集模塊，其特征是:所述第一電阻阻值為IlOK0
9.根據(jù)權(quán)利要求2所述的用于智能家居的電能采集模塊，其特征是:所述第二電阻、第五電阻為470 Ω。
【專利摘要】本發(fā)明涉及用于智能家居的電能采集模塊，包括供電電源電路、電壓電流檢測電路、電能計量電路和數(shù)據(jù)處理電路，供電電源電路為電能計量電路、數(shù)據(jù)處理電路的芯片供電，電壓電流檢測電路將被測電壓、電流轉(zhuǎn)換成芯片輸入范圍的信號作為電能計量電路中計量芯片的輸入，電能計量電路接收電壓、電流數(shù)字信號，計算功率、電壓、電流，通過串口輸出數(shù)據(jù)，數(shù)據(jù)處理電路接收電能計量電路輸出的電能信號，作后續(xù)處理工作并通過串口輸出電能信號到通信模塊。
【IPC分類】G01R22-06
【公開號】CN104635042
【申請?zhí)枴緾N201510054358
【發(fā)明人】王志新, 黎金鋒
【申請人】嘉興清源電氣科技有限公司
【公開日】2015年5月20日
【申請日】2015年2月3日