柜式空调耗电量计量装置制造方法
【专利摘要】本实用新型涉及一种柜式空调耗电量计量装置，包括微处理器单元、采样单元、串行接口和校表脉冲输出单元及为整个柜式空调耗电量计量装置提供工作电压的电源单元，采样单元的输出端、串行接口及校表脉冲输出单元分别和所述的微处理器单元相连，采样单元的输入端和柜式空调电源输入端相连，串行接口和柜式空调主控电路相连，微处理器单元为单片机U3，单片机U3采用MSP430AFE253单片机。本实用新型安装在柜式空调内部，可同时测量电压、电流、频率、功率和功率因数等电参数，功耗低，有利于降低线路损耗。电流范围比较大，在电流大于16A的电器中也能进行计量，满足柜式空调电能计量的要求。安装和使用方便，成本较低。
【专利说明】柜式空调耗电量计量装置
【技术领域】
[0001 ] 本实用新型涉及一种耗电量计量装置，尤其涉及一种柜式空调耗电量计量装置。【背景技术】
[0002]目前电器的用电量计量装置一般都做成面板式计量插座结构，安装在墙体上，需要占用墙面位置及体积，计量插座上还得有显示元件进行电量显示，既不方便，又增加成本。也有将计量装置安装在电器内部的结构，一般都用ADE7753计量芯片或SD3003计量芯片实现，其电流范围只适用于电流小于等于16A的电器，在电流大于16A的电器中无法进行计量，使用存在局限性。
【发明内容】
[0003]本实用新型主要解决原有计量插座需要占用墙面位置及体积，既不方便，又增加成本的技术问题，同时解决原有安装于电器内部的计量装置只适用于电流小于等于16A的电器，在电流大于16A的电器中无法进行计量，使用存在局限性的技术问题；提供一种柜式空调耗电量计量装置，其安装在柜式空调内部，利用柜式空调主显示器显示耗电量，不仅使用方便，而且减少成本，同时其计量芯片的电流范围比较大，在电流大于16A的电器中也能进行计量，适于安装在大电流的柜式空调中。
[0004]本实用新型的上述技术问题主要是通过下述技术方案得以解决的:本实用新型包括微处理器单元、采样单元、串行接口和校表脉冲输出单元及为整个柜式空调耗电量计量装置提供工作电压的电源单元，采样单元的输出端、串行接口及校表脉冲输出单元分别和所述的微处理器单元相连，采样单元的输入端和柜式空调电源输入端相连，串行接口和柜式空调主控电路相连，所述的微处理器单元为单片机U3，单片机U3采用MSP430AFE253单片机。本实用新型安装在柜式空调内部，采样单元采集柜式空调电源输入端(即供电进线)上的电流和电压值，输送给微处理器单元，由微处理器单元经过分析和计算，计算出柜式空调工作时所消耗的电量，再通过串行接口输送给柜式空调主控电路，最后在柜式空调的主显示屏上显示出所测得的电量值。通过串行接口，还能进行读写操作，丰富了计量装置的功能。需要校表时，校表脉冲输出单元连接到校表台，MSP430AFE253单片机能直接输出电能脉冲，通过校表脉冲输出单元输出校表脉冲给校表台，用于电能计量的误差修正和校对，确保耗电量计量装置精确计量。本技术方案的电能计量芯片采用MSP430AFE253单片机，MSP430AFE253单片机的内部集成了模拟前端，可实现电能计量功能，其性能、技术指标完全符合单相计量技术要求，可同时测量电压、电流、频率、功率(包括有功、无功和视在功率)和功率因数等电参数，能保存有功电量信息，能查看柜式空调总共消耗的有功电能。MSP430AFE253单片机的结构非常适合用作电能计量芯片，它内部包含了很多硬件资源，因而大大降低了计量部分的成本，而且该电能计量芯片功耗低，降低了整个计量装置的功耗，减少了电网上的消耗，有利于降低线路损耗。MSP430AFE253单片机作为电能计量芯片，其电流范围比较大，在电流大于16A的电器中也能进行计量，满足柜式空调电能计量的要求。[0005]作为优选，所述的柜式空调耗电量计量装置包括光耦隔离单元，光耦隔离单元的一端和所述的微处理器单元相连，光耦隔离单元的另一端和所述的串行接口相连。微处理器单元的串口，通过光耦隔离单元的隔离后，再与外部串行接口进行通信，保证了电路的完全隔离，提高电路工作的安全性和可靠性。
[0006]作为优选，所述的采样单元包括电流采样电路和电压采样电路，电流采样电路包括电阻R17、电阻R19和电容C17、电容C18、电容C19，电压采样电路包括电阻R7、电阻R8、电阻R9、电阻R10、电阻Rl1、电阻R12、电阻R13、电阻R14、电阻R15、电阻R16、压敏电阻VRl和电容C14、电容C15、电容C16，所述的校表脉冲输出单元包括电阻R6和三极管Ql ;电阻R17的一端、电阻R19的一端分别和单芯接口 J3、单芯接口 J4相连，电阻R17的另一端、电阻R19的另一端分别和单片机U3的I脚、2脚相连，电容C17和电容C19串联，该串联电路再和电容C18并联，该并联电路连接在单片机U3的I脚和2脚之间，电容C17和电容C19的连接点接地；两芯接口 J2的两个管脚并接，并且和电阻R15及压敏电阻VRl的一端相连，压敏电阻VRl的另一端接地，电阻R15和电阻R14、电阻R12、电阻R7、电阻R8、电阻R9、电阻RlO连成串联电路，电阻RlO的另一端经电阻Rll和单片机U3的3脚相连，电阻RlO和电阻Rll的连接点经电阻R13接地，电阻R16 —端接地，其另一端和单片机U3的4脚相连，电容C14和电容C16串联，该串联电路再和电容C15并联，该并联电路连接在单片机U3的3脚和4脚之间，电容C14和电容C16的连接点接地；单片机U3的21脚经电阻R6和三极管Ql的基极相连，三极管Ql的发射极接地，三极管Ql的集电极和两芯接口 XS2的2脚相连，两芯接口 XS2的I脚接电压VCC ;单片机U3的5脚接电压VCC，单片机U3的6脚接地，电容C9和电容C7的并联电路连接在单片机U3的5脚和6脚之间，单片机U3的7脚经电容C8接地，单片机U3的8脚、9脚、12脚、13脚、17脚、18脚、22脚、23脚和24脚均接地，单片机U3的16脚接电压VCC，并且经电容ClO和电容Cl I的并联电路接地，单片机U3的14脚经电容C12接地，单片机U3的15脚经电容C13接地，单片机U3的14脚和15脚之间连接有晶振XTl^aMlXTl的中间脚接地。压敏电阻VRl起到浪涌保护作用，避免强电流侵入而造成损坏。电路简单，实现方便，性能可靠。
[0007]作为优选，所述的光耦隔离单元包括光耦U1、光耦U2和电阻R1、电阻R2、电阻R3、电阻R4，光耦Ul和光耦U2均采用NEC2501芯片，串行接口采用四芯接口 Jl ;单片机U3的20脚和光耦Ul的4脚相连，光耦Ul的4脚，一路经电阻Rl接电压VCC，另一路经电容Cl接地，光耦Ul的I脚接电压VDD，光耦Ul的2脚经电阻R3和四芯接口 Jl的4脚相连，单片机U3的19脚经电阻R4和光耦U2的2脚相连，光耦U2的I脚接电压VCC，光耦U2的3脚接地，光耦U2的4脚，一路经电阻R2接电压VDD，另一路和四芯接口 Jl的3脚相连。电路简单，实现方便，性能可靠，成本也较低。
[0008]本实用新型的有益效果是:其安装在柜式空调内部，可同时测量电压、电流、频率、功率和功率因数等电参数，能保存有功电量信息，能查看柜式空调总共消耗的有功电能。功耗低，有利于降低线路损耗。电流范围比较大，在电流大于16A的电器中也能进行计量，满足柜式空调电能计量的要求。而且安装和使用方便，成本也较低。
【专利附图】
【附图说明】
[0009]图1是本实用新型的一种电路原理连接结构框图。[0010]图2是本实用新型的一种电路原理图。
[0011]图中1.微处理器单元，2.采样单元，3.串行接口，4.校表脉冲输出单元，5.电源单元，6.光耦隔离单元，7.柜式空调电源输入端，8.柜式空调主控电路。
【具体实施方式】
[0012]下面通过实施例，并结合附图，对本实用新型的技术方案作进一步具体的说明。
[0013]实施例:本实施例的柜式空调耗电量计量装置，安装在柜式空调内部，如图1所示，包括微处理器单元1、采样单元2、串行接口 3、光耦隔离单元6和校表脉冲输出单元4及为整个柜式空调耗电量计量装置提供工作电压的电源单元5。采样单元2的输入端和柜式空调电源输入端7相连，采样单元2的输出端和微处理器单元I的输入端相连，微处理器单元I的输出端和校表脉冲输出单元4的输入端相连，校表脉冲输出单元4的输出端连接到校表台，光耦隔离单元6的一端和微处理器单元I的串口信号端相连，光耦隔离单元6的另一端和串行接口 3相连，串行接口 3再和柜式空调主控电路8相连。
[0014]如图2所示，微处理器单元I为单片机U3，单片机U3采用MSP430AFE253单片机；采样单元2包括电流采样电路和电压采样电路，电流采样电路包括电阻R17、电阻R19和电容C17、电容C18、电容C19，电压采样电路包括电阻R7、电阻R8、电阻R9、电阻R10、电阻R11、电阻R12、电阻R13、电阻R14、电阻R15、电阻R16、压敏电阻VRl和电容C14、电容C15、电容C16 ;校表脉冲输出单兀4包括电阻R6和三极管Ql ;光稱隔离单兀6包括光稱U1、光稱U2和电阻R1、电阻R2、电阻R3、电阻R4，光耦Ul和光耦U2均采用NEC2501芯片，串行接口 3采用四芯接口 Jl。电阻R17的一端、电阻R19的一端分别和单芯接口 J3、单芯接口 J4相连，电阻R17的另一端、电阻R19的另一端分别和单片机U3的I脚、2脚相连，电容C17和电容C19串联，该串联电路再和电容C18并联，该并联电路连接在单片机U3的I脚和2脚之间，电容C17和电容C19的连接点接地；两芯接口 J2的两个管脚并接，并且和电阻R15及压敏电阻VRl的一端相连，压敏电阻VRl的另一端接地，电阻R15和电阻R14、电阻R12、电阻R7、电阻R8、电阻R9、电阻RlO连成串联电路，电阻RlO的另一端经电阻Rll和单片机U3的3脚相连，电阻RlO和电阻Rll的连接点经电阻R13接地，电阻R16 —端接地，其另一端和单片机U3的4脚相连，电容C14和电容C16串联，该串联电路再和电容C15并联，该并联电路连接在单片机U3的3脚和4脚之间，电容C14和电容C16的连接点接地，两芯接口 J2、单芯接口 J3和单芯接口 J4通过导线连接到柜式空调电源输入端；单片机U3的21脚经电阻R6和三极管Ql的基极相连，三极管Ql的发射极接地，三极管Ql的集电极和两芯接口 XS2的2脚相连，两芯接口 XS2的I脚接电压VCC，需要校表时，通过连接线将两芯接口 XS2和校表台上相应信号输入接口相连；单片机U3的5脚接电压VCC，单片机U3的6脚接地，电容C9和电容C7的并联电路连接在单片机U3的5脚和6脚之间，单片机U3的7脚经电容C8接地，单片机U3的8脚、9脚、12脚、13脚、17脚、18脚、22脚、23脚和24脚均接地，单片机U3的16脚接电压VCC，并且经电容ClO和电容Cl I的并联电路接地，单片机U3的14脚经电容C12接地，单片机U3的15脚经电容C13接地，单片机U3的14脚和15脚之间连接有晶振XT1，晶振XTl的中间脚接地。单片机U3的20脚和光耦Ul的4脚相连，光耦Ul的4脚，一路经电阻Rl接电压VCC，另一路经电容Cl接地，光耦Ul的I脚接电压VDD，光耦Ul的2脚经电阻R3和四芯接口 Jl的4脚相连，单片机U3的19脚经电阻R4和光耦U2的2脚相连，光耦U2的I脚接电压VCC，光耦U2的3脚接地，光耦U2的4脚，一路经电阻R2接电压VDD,另一路和四芯接口 Jl的3脚相连。四芯接口 Jl再通过通信线和柜式空调主控电路上的串行接口相连。
[0015]MSP430AFE253单片机的内部集成了模拟前端，可实现电能计量功能，其性能、技术指标完全符合单相计量技术要求，可同时测量电压、电流、频率、功率(包括有功、无功和视在功率)和功率因数等电参数，能保存有功电量信息，能查看柜式空调总共消耗的有功电能。采样单元采集柜式空调电源输入端(即供电进线)上的电流和电压值，输送给微处理器单元，由微处理器单元经过分析和计算，计算出柜式空调工作时所消耗的电量，再通过串行接口输送给柜式空调主控电路，最后在柜式空调的主显示屏上显示出所测得的电量值。需要校表时，校表脉冲输出单元连接到校表台，MSP430AFE253单片机能直接输出电能脉冲，通过校表脉冲输出单兀输出校表脉冲给校表台，用于电能计量的误差修正和校对，确保耗电量计量装置精确计量。本实用新型功耗低，有利于降低线路损耗。电流范围比较大，在电流大于16A的电器中也能进行计量，满足柜式空调电能计量的要求。而且安装和使用方便，成本也较低。
【权利要求】
1.一种柜式空调耗电量计量装置，其特征在于包括微处理器单元(I)、采样单元(2)、串行接口(3)和校表脉冲输出单元(4)及为整个柜式空调耗电量计量装置提供工作电压的电源单元(5)，采样单元(2)的输出端、串行接口(3)及校表脉冲输出单元(4)分别和所述的微处理器单元(I)相连，采样单元(2)的输入端和柜式空调电源输入端(7)相连，串行接口(3)和柜式空调主控电路(8)相连，所述的微处理器单元(I)为单片机U3，单片机U3采用MSP430AFE253单片机；所述的采样单元(2)包括电流采样电路和电压采样电路，电流采样电路包括电阻R17、电阻R19和电容C17、电容C18、电容C19，电压采样电路包括电阻R7、电阻R8、电阻R9、电阻R10、电阻Rl1、电阻R12、电阻R13、电阻R14、电阻R15、电阻R16、压敏电阻VRl和电容C14、电容C15、电容C16，所述的校表脉冲输出单元(4)包括电阻R6和三极管Ql ;电阻R17的一端、电阻R19的一端分别和单芯接口 J3、单芯接口 J4相连，电阻R17的另一端、电阻R19的另一端分别和单片机U3的I脚、2脚相连，电容C17和电容C19串联，该串联电路再和电容C18并联，该并联电路连接在单片机U3的I脚和2脚之间，电容C17和电容C19的连接点接地；两芯接口 J2的两个管脚并接，并且和电阻R15及压敏电阻VRl的一端相连，压敏电阻VRl的另一端接地，电阻R15和电阻R14、电阻R12、电阻R7、电阻R8、电阻R9、电阻RlO连成串联电路，电阻RlO的另一端经电阻Rll和单片机U3的3脚相连，电阻RlO和电阻Rll的连接点经电阻R13接地，电阻R16 —端接地，其另一端和单片机U3的4脚相连，电容C14和电容C16串联，该串联电路再和电容C15并联，该并联电路连接在单片机U3的3脚和4脚之间，电容C14和电容C16的连接点接地；单片机U3的21脚经电阻R6和三极管Ql的基极相连，三极管Ql的发射极接地，三极管Ql的集电极和两芯接口 XS2的2脚相连，两芯接口 XS2的I脚接电压VCC ;单片机U3的5脚接电压VCC，单片机U3的6脚接地，电容C9和电容C7的并联电路连接在单片机U3的5脚和6脚之间，单片机U3的7脚经电容C8接地，单片机U3的8脚、9脚、12脚、13脚、17脚、18脚、22脚、23脚和24脚均接地，单片机U3的16脚接电压VCC，并且经电容ClO和电容Cl I的并联电路接地，单片机U3的14脚经电容C12接地，单片机U3的15脚经电容C13接地，单片机U3的14脚和15脚之间连接有晶振XT1，晶振XTl的中间脚接地。
2.根据权利要求1所述的柜式空调耗电量计量装置，其特征在于包括光耦隔离单元(6)，光耦隔离单元(6)的一端和所述的微处理器单元(I)相连，光耦隔离单元(6)的另一端和所述的串行接口(3)相连。
3.根据权利要求2所述的柜式空调耗电量计量装置，其特征在于所述的光耦隔离单元(6)包括光耦U1、光耦U2和电阻R1、电阻R2、电阻R3、电阻R4，光耦Ul和光耦U2均采用NEC2501芯片，串行接口(3)采用四芯接口 Jl ;单片机U3的20脚和光耦Ul的4脚相连，光耦Ul的4脚，一路经电阻Rl接电压VCC，另一路经电容Cl接地，光耦Ul的I脚接电压VDD，光耦Ul的2脚经电阻R3和四芯接口 Jl的4脚相连，单片机U3的19脚经电阻R4和光耦U2的2脚相连，光耦U2的I脚接电压VCC，光耦U2的3脚接地，光耦U2的4脚，一路经电阻R2接电压VDD，另一路和四芯接口 Jl的3脚相连。
【文档编号】G01R22/06GK203606430SQ201320626661
【公开日】2014年5月21日 申请日期:2013年10月11日 优先权日:2013年10月11日
【发明者】虞振兴, 刘圣连, 黄龙松, 赵振东, 张其华 申请人:利尔达科技集团股份有限公司