本發(fā)明涉及智能家居領(lǐng)域，具體而言，涉及一種智能斷路器。

背景技術(shù)：

隨著物聯(lián)網(wǎng)時(shí)代的到來(lái)，智能家居行業(yè)也迎來(lái)前所未有的發(fā)展機(jī)遇。眾多互聯(lián)網(wǎng)公司、電器廠商紛紛加入到智能家居行業(yè)，推出了品類豐富的智能家居產(chǎn)品，搶占更多的智能家居市場(chǎng)份額。

智能用電作為智能家居的重要組成部分，其產(chǎn)品的豐富與發(fā)展也將為人們的日常生活帶來(lái)方便和舒適的體驗(yàn)。電力與每個(gè)人息息相關(guān)，智能插座作為用戶電力接入終端產(chǎn)品，其必將成為智能家居和智能用電進(jìn)入普通家庭的突破點(diǎn)，也將為普通用戶的智能用電體驗(yàn)帶來(lái)質(zhì)的飛躍。

目前的空氣斷路器均只有簡(jiǎn)單的開(kāi)關(guān)功能，不夠智能，不能很好的滿足用戶的使用需要，用戶體驗(yàn)差。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明所要解決的技術(shù)問(wèn)題在于，提供一種更加智能化的空氣斷路器。

因此，本發(fā)明的技術(shù)方案如下：

一種智能斷路器，包括：

用電信息采集單元，用于采集當(dāng)前電路的用電信息并發(fā)送至處理器，所述用電信息包括電壓、電流、功率因數(shù)和在預(yù)設(shè)時(shí)間段內(nèi)的用電量；

所述處理器，連接至所述用電信息采集單元和存儲(chǔ)單元，用于將從所述信息采集單元接收到的所述用電信息發(fā)送至所述存儲(chǔ)單元；

所述存儲(chǔ)單元，用于存儲(chǔ)從所述處理器接收到的用電信息；

漏電保護(hù)單元，用于在檢測(cè)到當(dāng)前電路漏電時(shí)斷開(kāi)所述智能斷路器的開(kāi)關(guān)；

Wi-Fi通信單元，連接至所述處理器；

RS485接口單元，連接至所述處理器。

優(yōu)選地，所述漏電保護(hù)單元為A型漏電保護(hù)器。

所述處理器可以為MSP430G2553單片機(jī)。

本發(fā)明中的空氣斷路器，實(shí)現(xiàn)了可以統(tǒng)計(jì)設(shè)備的用電信息并存儲(chǔ)起來(lái)，用戶在需要時(shí)可以查看，從而方便用戶根據(jù)用電信息更加合理地布置用電設(shè)備，提高了用戶體驗(yàn)；RS485接口單元可以方便處理器與外界相互傳輸數(shù)據(jù)。

附圖說(shuō)明

圖1是根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的智能斷路器的框圖；

圖2是根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的智能斷路器的電路原理圖。

具體實(shí)施方式

下面結(jié)合附圖和具體實(shí)施方式對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步詳細(xì)描述。需要說(shuō)明的是，在不沖突的情況下，本申請(qǐng)的實(shí)施例及實(shí)施例中的特征可以相互組合。

如圖1所示，根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例的智能斷路器，包括：

用電信息采集單元，用于采集當(dāng)前電路的用電信息并發(fā)送至處理器，所述用電信息包括電壓、電流、功率因數(shù)和在預(yù)設(shè)時(shí)間段內(nèi)的用電量；

所述處理器，連接至所述用電信息采集單元和存儲(chǔ)單元，用于將從所述信息采集單元接收到的所述用電信息發(fā)送至所述存儲(chǔ)單元；

所述存儲(chǔ)單元，用于存儲(chǔ)從所述處理器接收到的用電信息；

漏電保護(hù)單元，用于在檢測(cè)到當(dāng)前電路漏電時(shí)斷開(kāi)所述智能斷路器的開(kāi)關(guān)；

Wi-Fi通信單元，連接至所述處理器；

RS485接口單元，連接至所述處理器。

優(yōu)選地，所述漏電保護(hù)單元為A型漏電保護(hù)器。

所述處理器可以為MSP430G2553單片機(jī)。

本發(fā)明中的空氣斷路器，實(shí)現(xiàn)了可以統(tǒng)計(jì)設(shè)備的用電信息并存儲(chǔ)起來(lái)，用戶在需要時(shí)可以查看，從而方便用戶根據(jù)用電信息更加合理地布置用電設(shè)備，提高了用戶體驗(yàn)；RS485接口單元可以方便處理器與外界相互傳輸數(shù)據(jù)。

在一種具體實(shí)施方式中，本發(fā)明中的斷路器如圖2所示：

電源電路包括兩部分：220VAC～5VDC電源電路和5VDC～3V3DC 電源電路兩部分。這兩部分都采用開(kāi)關(guān)電源方案，相對(duì)于工頻變壓器和傳統(tǒng)的LDO方案，具有功耗小，效率高，體積小，重量輕的優(yōu)點(diǎn)。

220VAC～5VDC電源電路采用NCP1015非隔離方案，電路簡(jiǎn)單，采用十幾個(gè)電子元件即可實(shí)現(xiàn)AC80～260V輸入到DC5V的交直流變換。由于采用先進(jìn)的動(dòng)態(tài)自供電(DSS),NCP1015的工作電壓可以直接從漏極吸取，因此省去了輔助線圈，實(shí)現(xiàn)簡(jiǎn)化電路，減少了變壓器所占的體積，以及降低了成本。5VDC～3V3DC電源的核心器件采用TI公司的DC/DC開(kāi)關(guān)電源芯片TPS5401，相對(duì)于常規(guī)的降壓LDO，電源轉(zhuǎn)換效率得到提高。

用電信息采集單元采用Cirrus Logic公司的CS5463計(jì)量方案。該芯片具有性價(jià)比高，抗干擾能力強(qiáng)，測(cè)量精度高等優(yōu)點(diǎn)。CS5463可以使用低成本的分流器或互感器測(cè)量電流，使用分壓電阻或電壓互感器測(cè)量電壓。

用電信息采集單元的電壓測(cè)量采用分壓電阻來(lái)實(shí)現(xiàn)，220V高壓經(jīng)過(guò)電阻分壓，R9兩側(cè)得到的是毫伏級(jí)的低壓交流小信號(hào)，送入CS5463的前端電電壓采集通道VIN-和VIN+。

用電信息采集單元的電流測(cè)量采用錳銅電阻來(lái)實(shí)現(xiàn)，大電流經(jīng)過(guò)錳銅電阻R10，在R10電阻兩側(cè)得到的mV級(jí)的低壓小信號(hào)，送入CS5463的前端電電流采集通道IIN-和IIN+。

計(jì)量芯片CS5463的電壓通道和電流通道及外圍電路，將交流小信號(hào)送入計(jì)量芯片內(nèi)部。該空氣斷路器計(jì)量單元的兩個(gè)采集通道，都加入了保護(hù)二極管，使兩個(gè)通道有干擾信號(hào)輸入的情況下也可保持在 一定的電壓范圍之內(nèi)；電流采集通道還加入了濾波電感和壓敏電阻，來(lái)增強(qiáng)兩個(gè)通道的抗干擾能力和保證數(shù)據(jù)采集的精確性。

掉電檢測(cè)電路的作用是在220V交流電突然斷掉的情況下，給空氣斷路器MCU提供一個(gè)中斷信號(hào)，空氣斷路器MCU根據(jù)這個(gè)中斷信號(hào)進(jìn)行掉電監(jiān)測(cè)處理。掉電監(jiān)測(cè)的作用是將接入線路的當(dāng)前的用電信息及時(shí)存儲(chǔ)，防止掉電造成的用電信息丟失。

掉電檢測(cè)前端電路是將220V交流電轉(zhuǎn)換為低壓方波信號(hào)。該低壓方波信號(hào)送入TLC555ID定時(shí)器，使用該定時(shí)器的強(qiáng)大功能可以進(jìn)一步將方波信號(hào)轉(zhuǎn)換為高電平信號(hào)。在有220V交流電的情況下，PD_INT是高電平，在沒(méi)有220V交流電即掉電的情況下，PD_INT變?yōu)榈碗娖?；由此，在掉電時(shí)，PD_INT引腳將產(chǎn)生一個(gè)下降沿中斷信號(hào)給空氣斷路器MCU，空氣斷路器MCU利用此中斷信號(hào)即可進(jìn)行掉電監(jiān)測(cè)處理。

數(shù)據(jù)存儲(chǔ)單元是用的是AT24C64,AT24C64是存儲(chǔ)容量達(dá)64Kbit(8K*8bit)的EEPROM。存儲(chǔ)器器里面自動(dòng)存儲(chǔ)的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)時(shí)可選擇加密存儲(chǔ)，大大增加了數(shù)據(jù)存儲(chǔ)的安全性。

處理器的MCU選擇的是MSP430G2x53系列中的MSP430G2553。具有超低功耗特性的MSP430單片機(jī)特別適合低成本傳感器系統(tǒng)，此類系統(tǒng)負(fù)責(zé)捕獲模擬信號(hào)、將之轉(zhuǎn)換為數(shù)字值、隨后對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行處理以進(jìn)行顯示或傳送至主機(jī)系統(tǒng)。

漏電保護(hù)單元選用A型漏電保護(hù)器專用電路FM2147。AC型漏電保護(hù)器只對(duì)交流漏電起保護(hù)作用，對(duì)直流脈動(dòng)漏電不能動(dòng)作，起不到 保護(hù)作用；而A型漏電保護(hù)器除了對(duì)交流漏電起保護(hù)外還對(duì)直流脈動(dòng)漏電起保護(hù)作用。因此，A型比AC型對(duì)漏電保護(hù)更具有全面性和安全性。直流脈動(dòng)漏電引發(fā)的人體觸電、用電設(shè)備損壞、電氣火災(zāi)等時(shí)有發(fā)生，造成了本不該發(fā)生的人員傷亡及財(cái)產(chǎn)損失，已經(jīng)引起了政府部門和業(yè)界人士的高度重視。大力推廣使用A型漏電保護(hù)器勢(shì)在必行。AC型(普通型)使用比較普遍，北美、西歐國(guó)家拒絕使用AC型漏電保護(hù)裝置。

該電能空氣斷路器要自動(dòng)存儲(chǔ)接入線路一月的用電數(shù)據(jù)，必須要有時(shí)鐘。在空氣斷路器上電時(shí)，時(shí)鐘可通過(guò)RS485接口從外部設(shè)備獲得。為了避免長(zhǎng)時(shí)間運(yùn)行后，空氣斷路器系統(tǒng)時(shí)鐘和真實(shí)時(shí)間偏移過(guò)大，每隔一定的周期，空氣斷路器通過(guò)RS485接口要外部設(shè)備進(jìn)行一次校時(shí)。

空氣斷路器的存儲(chǔ)單元，可根據(jù)存儲(chǔ)數(shù)據(jù)的多少，選擇不同容量的存儲(chǔ)芯片；數(shù)據(jù)存儲(chǔ)和對(duì)外通信時(shí)的加密算法也可根據(jù)單片機(jī)資源和對(duì)加密性能的要求，采用不同的加密算法。計(jì)量芯片的選擇也有很大的靈活性，生產(chǎn)電能計(jì)量芯片的廠家很多，計(jì)量芯片種類和型號(hào)也非常豐富，可以根據(jù)不同的需要，選擇性價(jià)比較高的單相電能計(jì)量芯片來(lái)替換本發(fā)明中使用的計(jì)量芯片。空氣斷路器的RS485接口芯片可根據(jù)性能、成本需求選擇不同廠商的芯。

本發(fā)明中的空氣斷路器，首先能夠高精度的計(jì)量接入線路的相關(guān)用電信息，包括接入線路的電壓、電流、功率、功率因數(shù)、電量等；利用時(shí)鐘信號(hào)還能自動(dòng)存儲(chǔ)接入線路最近一月的用電信息，以1分鐘 為一個(gè)刻度，精確計(jì)量并記錄這1分鐘內(nèi)的平均功率和平均用電電量。同時(shí)根據(jù)時(shí)鐘信號(hào)，還可以自動(dòng)存儲(chǔ)所接入線路最近一個(gè)月內(nèi)的異常狀態(tài)信息，即記錄所接入線路每次出現(xiàn)異常狀態(tài)的時(shí)間點(diǎn)和異常狀態(tài)的類型。

該計(jì)量芯片的采集通道的濾波和抗干擾元件使用豐富，大大增強(qiáng)了空氣斷路器的抗干擾性和保證了計(jì)量數(shù)據(jù)的精度。

Wi-Fi通信單元使用的射頻芯片是TI公司的CC3100，CC3100具有業(yè)界最低的功耗(適用于電池供電式設(shè)備)，以及低功耗射頻和高級(jí)低功耗模式；以及高度的靈活性，可將任何微控制器(MCU)與CC3100解決方案配合使用?？衫每焖龠B接、云支持和片上Wi-Fi、互聯(lián)網(wǎng)和穩(wěn)健的安全協(xié)議實(shí)現(xiàn)針對(duì)IoT的簡(jiǎn)易型開(kāi)發(fā)，無(wú)需具備開(kāi)發(fā)連接型產(chǎn)品的先前經(jīng)驗(yàn)。

該空氣斷路器的Wi-Fi通信單元配合處理器，實(shí)現(xiàn)和家庭無(wú)線路由器的信息交互。目前，家庭無(wú)線路由器已經(jīng)非常普及。智能空氣斷路器采用Wi-Fi通信方式，可以直接和家庭路由器通信，省去了額外的家庭網(wǎng)關(guān)，對(duì)于用戶和廠商來(lái)說(shuō)在一定程度上降低了費(fèi)用。另外，Wi-Fi最大優(yōu)點(diǎn)就是傳輸速度較高，可以達(dá)到54Mbps，另外它的有效距離也很長(zhǎng)，其主要特性為：速度快、可靠性高。近幾年，各大芯片廠商像TI、高通、美信、MTK都推出了面向智能家居和智能硬件的低成本W(wǎng)i-Fi芯片，為基于Wi-Fi通信的智能所接入線路設(shè)計(jì)研發(fā)奠定了基礎(chǔ)?；谝陨显蚴筗i-Fi成為當(dāng)下非常流行的輕智能家居技術(shù)。在家庭智能所接入線路Wi-Fi節(jié)點(diǎn)相對(duì)較少的情況下，Wi-Fi成為 首選的通信方式。

空氣斷路器的MCU在對(duì)用電數(shù)據(jù)存儲(chǔ)前先進(jìn)行加密，所以存儲(chǔ)單元里面的數(shù)據(jù)都是經(jīng)過(guò)加密的，即使意外被他人讀取到存儲(chǔ)芯片的數(shù)據(jù)，沒(méi)有密鑰的情況下，也很難破解到里面的真實(shí)數(shù)據(jù)?？諝鈹嗦菲鞯膶?duì)外通信都采用了加密算法，保證了數(shù)據(jù)通信的安全性，對(duì)于對(duì)安全性要求較高的智能所接入線路且需要電能計(jì)量的智能所接入線路是較好的選擇。

漏電保護(hù)電路選用A型漏電保護(hù)器專用器件，A型比AC型對(duì)漏電保護(hù)更具有全面性和安全性。

該空氣斷路器除具有用電保護(hù)功能外，還具有用電信息采集、RS485通信功能，為家庭智能用電提供了完整的終端方案，具有廣闊市場(chǎng)前景。

綜上所述，本發(fā)明的內(nèi)容并不局限在上述的實(shí)施例中，本領(lǐng)域的技術(shù)人員可以在本發(fā)明的技術(shù)指導(dǎo)思想之內(nèi)提出其他的實(shí)施例，但這種實(shí)施例都包括在本發(fā)明的范圍之內(nèi)。