判断功率的方法和功率判断模块与流程

本发明涉及智能插座、开关等智能装置的控制方法技术领域，具体讲是一种判断功率的方法和功率判断模块。

背景技术：

智能插座、开关等智能装置接入负载后，比如智能插座插接空调，空调就是负载，由于空调有待机和工作两种状态，所以合理判断是否处于待机将是其它控制过程的基础条件，只有功率判断合理，智能装置的其它控制动作才能得以正确运作，智能装置的人性化设计才能够被较好实现，用户体验才会更好。

对于待机的判断，实质是对当前功率的判断，现有技术对智能插座、开关等智能装置已经有多年研究，但是还未见采用一种简单的方法即可实现合理判断功率的能力，本申请旨在于在该技术方向上做较为深入的研究，以期得到一种简单的判断功率的方法，具有简单、功率判断合理、可用于实现智能化判断的优点。

技术实现要素：

本发明所要解决的技术问题是，克服现有技术的缺陷，提供一种判断功率的方法，具有简单、功率判断合理、可用于实现智能化判断的优点，此外，还提出一种运行该方法的功率判断模块，该功率判断模块具有结构简单、功率判断合理、可用于实现智能化判断、成本低的优点。

为解决上述技术问题，本发明提出一种判断功率的方法，对负载供电的供电线路进行电流取样，该电流取样转换为电压信号并处理后形成一pwm信号，控制单元接收该pwm信号，控制单元确定pwm信号的周期，对于pwm信号中若干个周期的波形，高于设定值产生的波形部分所维持的时间占周期的比值记为第一检测值，或者低于设定值产生的波形部分所维持的时间占周期的比值记为第二检测值，当第一检测值接近或等于第一参考值时，控制单元则判断当前功率为第一参考值所对应的功率，第一参考值至少为一个，该第一参考值为对应功率下计算得到的第一检测值，或者，当第二检测值接近或等于第二参考值时，控制单元则判断当前功率为第二参考值所对应的功率，第二参考值至少为一个，该第二参考值为对应功率下计算得到的第二检测值。

pwm信号的生成过程为，电流取样转换为电压信号，该电压信号与参考电压比较，参考电压即所述的设定值，若大于参考电压，则输出第一信号，若小于参考电压，则输出第二信号。

控制单元确定pwm信号的周期的过程为，对于每个周期t，控制单元以接收到的第一个第一信号或第二信号所处的时刻作为周期t的起点时刻t1，相应的，若以第一个第一信号所处的时刻作为周期t的起点时刻t1，则当第一信号中断后，第一信号再次出现时所处的时刻作为周期t的终点时刻t3，若以第一个第二信号所处的时刻作为周期t的起点时刻t1，则当第二信号中断后，第二信号再次出现时所处的时刻作为周期t的终点时刻t3。

第一检测值或第二检测值的计算过程为，若采用第一信号，则当控制单元接收到连续出现的第一信号时，那么该连续出现所维持的时间记为t2，并按公式a＝t2/t，t＝(t3-t1)，进行计算以得到第一检测值a；或者，若采用第二信号，则当控制单元接收到连续出现的第二信号时，那么该连续出现所维持的时间记为t4，并按公式b＝t4/t，t＝(t3-t1)，进行计算以得到第二检测值b；或者，按b＝1-a计算得到b；或者，按a＝1-b计算得到a。

采用上述方案后，与现有技术相比，本发明具有以下优点：首先，该方法无需计算具体电流值，只需生成pwm信号，简化了整个过程，然后通过对pwm信号的处理，整个过程能够简单的实现功率的判断，且功率判断合理，同时没有复杂的运算，运算采用的数据少，运算量小，另外，pwm信号随着对负载供电的供电线路上的电流的实时变化而变化，将动态以及客观反映负载的用电情况，因此，随着用电情况的变化，判断也在变化，这样就实现了智能化判断；第一参考值或第二参考值越多，即划分越细，则对当前功率判断越加准确；综合上述，本发明具有虽然简单，但是功率判断合理，可用于实现智能化判断的优点。

作为改进，负载待机情况下得到的a记为第一参考值a1，对于连续的若干个周期t，当每个周期t计算得到的a均小于或等于a1时，则判断负载处于待机，否则重新确定连续的若干个周期t的起始周期t，并进行重新判断是否处于待机；

或者，负载待机情况下得到的b记为第二参考值b1，对于连续的若干个周期t，当每个周期t计算得到的b均大于或等于b1时，则判断负载处于待机，否则重新确定连续的若干个周期t的起始周期t，并进行重新判断是否处于待机；

这样，实现了对负载是否处于待机的判断，且判断合理、准确，同时只有第一参考值a1或第二参考值b1，所需存储量、运算量更小，整个方法执行效率更高。

作为改进，起始周期t的重新确定为，一旦出现a小于或等于a1的周期t，或者，一旦出现b大于或等于b1的周期t，则该周期t即作为起始周期t，这样，更利于及时判断是否处于待机，提高判断效率。

作为改进，负载工作情况下得到的a记为a2，a1+b得到c，c小于a2，该c作为第一参考值，或者，负载工作情况下得到的b记为b2，b1-d得到e，e小于b2，该e作为第二参考值，这样，a1+b即增大a1，b1-d即减小b1，该设置目的均在于增强本申请的适应能力，从而应对用电环境的波动的影响，具体采用多大的b或d，可根据实际用电环境的波动程度确定，当然也可以主观设定一个值，比如b或d均为0.02。

作为改进，包括启动计算a1或b1的输入端，当操作该输入端后，控制单元以接下来一段时间内计算得到的a或b作为相应的a1或b1，这样，根据不同负载的待机实际情况来调整a1或b1，从而使本发明运行更为可靠、稳定，同时也方便调试安装人员进行调试安装，给后期用户带来更好的使用体验；上述设置使得本发明具有学习的能力。

作为改进，初始的a1或b1通过预设方式设置，要重新确定a1或b1则由输入端启动，这样，默认情况下，由预设的a1或b1作为参考值进行判断，而重新确定a1或b1，则可以在设定者确定负载处于待机情况下操作输入端，通过输入端启动来实现重新确定a1或b1，上述设置可以避免a1或b1的混乱，确保了本发明在各使用环境中的适应能力，给用户带来更好的使用体验。

本发明还提出一种用于运行判断功率的方法的功率判断模块，它包括电流取样单元、pwm信号生成单元和控制单元；

电流取样单元用于对负载供电的供电线路进行电流采样，并将采样得到电流信号转换为电压信号；

pwm信号生成单元用于将电压信号生成pwm信号；

控制单元用于根据pwm信号中若干个周期的波形的情况计算得到第一检测值或第二检测值，并将第一检测值与第一参考值比较以判断当前功率，或者将第二检测值与第二参考值比较以判断当前功率。

采用上述方案后，与现有技术相比，本发明具有以下优点：具有结构简单、功率判断合理、可用于实现智能化判断、成本低的优点，具体来说，首先，电流取样单元仅将电流信号转换为电压信号，电路结构简单，再结合pwm信号生成单元将该电压信号转换为pwm信号，比如实现方式可采用围绕比较器设计的电路即可，较为简单，而控制单元根据pwm信号中若干个周期的波形的情况计算得到第一检测值或第二检测值，并将第一检测值与第一参考值比较以判断当前功率，或者将第二检测值与第二参考值比较以判断当前功率，一来功率判断合理，二来，计算过程和判断过程对控制单元的计算能力和数据存储能力要求低，控制单元运算量小，因此控制单元可以采用低成本的单片机，而电流取样单元、pwm信号生成单元的成本也较低，这样，整体成本较低，三来，第一检测值或第二检测值随着对负载供电的供电线路上的实时变化而变化，将动态以及客观反映负载的用电情况，因此，随着用电情况的变化，判断也在变化，这样就实现了智能化判断；综合上述，本申请具有结构简单、功率判断合理、可用于实现智能化判断、成本低的优点。

附图说明

图1为功率判断模块的方框原理图。

图2为电流取样单元的电路原理图。

图3为pwm信号生成单元的电路原理图。

图4为触发单元的电路原理图。

具体实施方式

下面对本发明作进一步详细的说明：

实施例一，

一种判断功率的方法，对负载供电的供电线路进行电流取样，该电流取样转换为电压信号并处理后形成一pwm信号，控制单元接收该pwm信号，控制单元确定pwm信号的周期，对于pwm信号中若干个周期的波形，高于设定值产生的波形部分所维持的时间占周期的比值记为第一检测值，或者低于设定值产生的波形部分所维持的时间占周期的比值记为第二检测值，当第一检测值接近或等于第一参考值时，控制单元则判断当前功率为第一参考值所对应的功率，第一参考值至少为一个，该第一参考值为对应功率下计算得到的第一检测值，或者，当第二检测值接近或等于第二参考值时，控制单元则判断当前功率为第二参考值所对应的功率，第二参考值至少为一个，该第二参考值为对应功率下计算得到的第二检测值。

pwm信号中若干个周期可以是pwm信号中的每个周期，或者pwm信号中的等间隔或不等间隔出现的多个周期，或者选取pwm信号中的多个周期等，当然，采用每个周期，将对功率的判断更为准确。

对负载供电的供电线路进行电流取样，比如分流器法电流采样，该电流采样即所述的电流取样，pwm信号的生成过程为，该电流取样转换为电压信号，该电压信号与参考电压比较，若大于参考电压，则输出第一信号，若小于参考电压，则输出第二信号；

控制单元确定pwm信号的周期的过程为，对于每个周期t，控制单元以接收到的第一个第一信号所处的时刻作为周期t的起点时刻t1，则当第一信号中断后，第一信号再次出现时所处的时刻作为周期t的终点时刻t3；

第一检测值的计算过程为，采用第一信号，则当控制单元接收到连续出现的第一信号时，那么该连续出现所维持的时间记为t2，并按公式a＝t2/t，t＝(t3-t1)，进行计算以得到a；

实现待机判断的过程为，负载待机情况下得到的a记为第一参考值a1，对于连续的若干个周期t，也可以是对于等间隔出现的若干个周期t，当每个周期t计算得到的a均小于或等于a1时，则判断负载处于待机，否则重新确定连续的若干个周期t的起始周期t，并进行重新判断是否处于待机；

起始周期t的重新确定为，一旦出现a小于或等于a1的周期t，则该周期t即作为起始周期t。

负载工作情况下得到的a记为a2，a1+b得到c，c小于a2，该c作为第一参考值，比如a1为0.05，b为0.01，那么c为0.06。

包括启动计算a1的输入端，当操作该输入端后，控制单元以接下来一段时间内计算得到的a作为相应的a1，比如接下来一段时间可以包括二十个周期t，将二十个周期t计算得到的二十个a平均一下确定的值作为a1。

初始的a1通过预设方式设置，要重新确定a1则由输入端启动。

实施例二，一种判断功率的方法，

pwm信号的产生类似于实施例一，只是采用第二检测值和第二参考值进行比较后判断当前功率。

控制单元确定pwm信号的周期的过程为，对于每个周期t，控制单元以接收到的第一个第二信号所处的时刻作为周期t的起点时刻t1，当第二信号中断后，第二信号再次出现时所处的时刻作为周期t的终点时刻t3；

第二检测值的计算过程为，采用第二信号，则当控制单元接收到连续出现的第二信号时，那么该连续出现所维持的时间记为t4，并按公式b＝t4/t，t＝(t3-t1)，进行计算以得到b；

实现待机判断的过程为，负载待机情况下得到的b记为第二参考值b1，对于连续的若干个周期t，当每个周期t计算得到的b均大于或等于b1时，则判断负载处于待机，否则重新确定连续的若干个周期t的起始周期t，并进行重新判断是否处于待机。

起始周期t的重新确定为，一旦出现b大于或等于b1的周期t，则该周期t即作为起始周期t。

负载工作情况下得到的b记为b2，b1-d得到e，e小于b2，该e作为第二参考值，比如b1为0.95，d为0.1，那么e为0.94。

包括启动计算b1的输入端，当操作该输入端后，控制单元以接下来一段时间内计算得到的b作为相应的b1，比如接下来一段时间可以包括十个周期t，将十个周期t计算得到的十个b平均一下确定的值作为b1。

初始的b1通过预设方式设置，要重新确定b1则由输入端启动。

实施例三，一种功率判断模块，以我国采用的220v、50hz的市电为例进行说明，可运行实施例一或二的方法：

它包括电流取样单元、pwm信号生成单元和控制单元。

电流取样单元用于对负载供电的供电线路进行电流采样，并将采样得到电流信号转换为电压信号。

pwm信号生成单元用于将电压信号生成pwm信号。

控制单元用于根据pwm信号中若干个周期的波形的情况计算得到第一检测值或第二检测值，并将第一检测值与第一参考值比较以判断当前功率，或者将第二检测值与第二参考值比较以判断当前功率。

对于pwm信号中若干个周期的说明同实施例一。

根据pwm信号中若干个周期的波形的情况计算得到第一检测值或第二检测值是指：对于pwm信号中若干个周期的波形，高于设定值产生的波形部分所维持的时间占周期的比值记为第一检测值，第一检测值即占空比，低于设定值产生的波形部分所维持的时间占周期的比值记为第二检测值。

并将第一检测值与第一参考值比较以判断当前功率，或者将第二检测值与第二参考值比较以判断当前功率是指：当第一检测值接近或等于第一参考值时，控制单元则判断当前功率为第一参考值所对应的功率，第一参考值至少为一个，该第一参考值为对应功率下计算得到的第一检测值，或者，当第二检测值接近或等于第二参考值时，控制单元则判断当前功率为第二参考值所对应的功率，第二参考值至少为一个，该第二参考值为对应功率下计算得到的第二检测值。

电流取样单元包括按照分流器法设计的电路，pwm信号生成单元包括比较器，电流取样单元向pwm信号生成单元输出电压信号，该电压信号用于与pwm信号生成单元的参考电压比较，pwm信号生成单元用于根据比较结果向控制单元输出第一信号或第二信号，即向控制单元输出pwm信号。

电流取样单元包括康铜rb1、第一电阻rb2、第一电容c1b，康铜rb1串接在供电线路中，康铜rb1将负载的电流变化转化为电压信号，第一电阻rb2、第一电容c1b形成rc滤波结构，该rc滤波结构将电压信号处理后向pwm信号生成单元输出。

pwm信号生成单元包括第二电阻r31、第四电阻r32、第五电阻r33和比较器u5a，第二电阻r31和第四电阻r32串联的公共端与比较器u5a的第一输入端电连接，第二电阻r31的另一端接地，第四电阻r32的另一端接3v直流电源，比较器u5a也由3v直流电源供电，通过第二电阻r31和第四电阻r32的设置获得了第一输入端的电压，该电压作为参考电压，即所述的设定值，电流取样单元的输出电压信号的输出端v1p与比较器u5a的第二输入端电连接，比较器u5a的输出端与第五电阻r33的一端电连接形成一公共端gl，该公共端gl与控制单元电连接，第五电阻r33的另一端接3v直流电源，所述的电压信号在变化，该电压信号与参考电压比较后即可向控制单元输出第一信号或第二信号，若电压信号大于参考电压，则输出第一信号，若电压信号小于参考电压，则输出第二信号，这样就形成pwm信号；本例中，若电压信号大于参考电压，则输出低电平，作为数字信号0，即第一信号，若电压信号小于参考电压，则输出高电平，作为数字信号1，即第二信号，那么连续的0所维持的时间即为t2，连续的1所维持的时间即为t4，当然，周期t通过第一信号或第二信号也能够确定。

控制单元可以采用围绕单片机构建的电路，具有计算、存储、判断等功能，能够实现pwm信号的占空比计算，以及将计算值与预设值比较判断。

触发单元为开关电路，该开关电路包括开关s4、第六电阻r28，开关s4一端接3v直流电源，开关s4另一端与第六电阻r28串联形成一个公共端test，该公共端test与控制单元电连接以向控制单元输出触发信号，第六电阻r28另一端接地，该开关电路较为简单、动作可靠、成本低；按下开关s4，公共端test为高电平，该高电平即为触发信号，这样，通过设置触发单元，可以实现手动启动控制单元将接下来计算得到第一检测值设定为第一参考值，第二检测值设定为第二参考值，这样，根据不同负载的待机实际情况来调整第一参考值或第二参考值，从而使本申请运行更为可靠、稳定，待机判断更为合理，同时也方便调试安装人员进行调试安装，给后期用户带来更好的使用体验；上述设置使得本申请具有学习的能力，结构较为简单。

初始的a1或b1通过预设方式设置，要重新确定a1或b1则由开关电路启动，这样，默认情况下，由预设的a1或b1作为参考值进行判断，而重新确定a1或b1，则可以在设定者确定负载处于待机情况下操作开关电路的开关s4，通过开关s4启动来实现重新确定a1或b1，上述设置可以避免a1或b1的混乱，确保了本发明在各使用环境中的适应能力，给用户带来更好的使用体验。

通过开关s4启动来实现重新确定a1或b1是指，例如a1，当操作开关s4后，控制单元以接下来一段时间内计算得到的a作为相应的a1，比如接下来一段时间可以包括二十个周期t，将二十个周期t计算得到的二十个a平均一下确定的值作为a1；例如b1，当操作开关s4后，控制单元以接下来一段时间内计算得到的b作为相应的b1，比如接下来一段时间可以包括十个周期t，将十个周期t计算得到的十个b平均一下确定的值作为b1。

不管是实施例一或二或三，我们可以这么理解，a和b是供电的两面，即在一个周期t内，除了a就是b，那么在供电质量较好的环境下，即波动小，若a已知，则b＝1-a，同理，若b已知，则a＝1-b；供电线路为泛指，而非局限于接入负载的电线，凡位于供电路线上适合电流取样的部位均可。

以上所述仅是本发明的较佳实施方式，故凡依本发明专利申请范围所述的构造、特征及原理所做的等效变化或修饰，均包括于本发明专利申请范围内。