專利名稱：智能電量測量儀的制作方法
技術領域：
本實用新型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：
目前在我國通常以家庭或企業為單位安裝一個電量測量儀，以測量家庭或企業的 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，越來越多的現代化的辦公用電設備進入辦公場所，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備處于待機或空轉工作狀態并非是人們生活和工作所 必須的，這就浪費了大量能源，不利于節能環保。為了節能我們有必要去了解這些位于建筑 物內的家用電器或辦公用電設備中每一個用電設備的實時用電量，從而去更有針對性的進 行節能控制。然而，現有的電量測量儀只能測量出家用電器或辦公用電設備中總的用電量 (以家庭或企業為單位)，而無法實時測出并實時記錄單個家用電器或辦公用電設備的實 時用電量。

實用新型內容本實用新型的目的在于提供一種可實時測出并實時記錄每個用電設備的實時耗 電量的電量測量儀。為達到上述目的，本實用新型提供了一種智能電量測量儀，包括電量檢測機構、 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，串接于用電設備與交流電網之間，用于檢測所述用電設備的 實時耗電量信息，將所述實時耗電量信息轉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發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，當收到外部設備通過所述通訊 接口發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。本實用新型的智能電量測量儀，所述電量檢測機構與所述交流電網之間還設有電 流變換單元，所述電流變換單元，用于將所述交流電網的5A大電流轉變成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。本實用新型的智能電量測量儀，還包括電源模塊，用于將所述交流電網的交流電 轉變成直流電為所述智能電量測量儀供電。本實用新型的智能電量測量儀，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 通道數字隔離器及其外圍電路。本實用新型的智能電量測量儀，還包括電源檢測單元，用于當檢測到所述電源模 塊上電或下電時復位所述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。本實用新型的智能電量測量儀，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的接口轉換芯片及其外圍電路。本實用新型的智能電量測量儀，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初始數據，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。本實用新型的智能電量測量儀，所述電源模塊包括第一電壓變換單元、直流穩壓 電源、電壓基準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的220V交流電變換成5V直流電輸 出至所述直流穩壓電源，為所述電量檢測機構和所述隔離單元供電；所述直流穩壓電源，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；所述電壓基準單元，用于穩定所述第一電壓變換單元輸出的電壓，所述電壓基準 單元包括型號為AD780B的電壓基準芯片及其外圍電路；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的電壓轉換芯片及其外圍電路。本實用新型的智能電量測量儀包括電量檢測機構、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，串接于用電設備與交流電網 之間，用于檢測用電設備的實時耗電量信息，將實時耗電量信息轉換成脈沖信號送入CPU; CPU，用于將電量檢測機構發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，當收到外部設備通過通訊接口發送的讀取指令時將存儲的實時耗 電量信息送至外部設備；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，從而實現了實時獲取并記錄單個用電設備的耗電 量，為節能控制提供了實時、詳盡的參考數據。

圖1為本實用新型的智能電量測量儀的電路原理框圖；圖2為本實用新型的智能電量測量儀的CPU部分的電路原理圖；圖3為本實用新型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為本實用新型的智能電量測量儀的電量檢測機構部分的電路原理圖；圖5為本實用新型的智能電量測量儀的通訊接口部分的電路原理圖；[0027] 圖6為本實用新型的智能電量測量儀的時鐘單元部分的電路原理圖；圖7為本實用新型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為本實用新型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為本實用新型的智能電量測量儀的直流穩壓電源部分的電路原理圖；圖10為本實用新型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為本實用新型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為本實用新型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為本實用新型的智能電量測量儀的電壓基準單元部分的電路原理圖；圖14為本實用新型的智能電量測量儀的雙通道數字隔離器部分的電路原理圖；圖15為本實用新型的智能電量測量儀的人機界面接口部分的電路原理圖。
具體實施方式
以下結合附圖對本實用新型的具體實施方式
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2串接于用電設備與220V交流電網之間，用于檢測用電設備的實時耗電量信息，將 實時耗電量信息轉換成脈沖信號送入CPU 3。CPU 3，用于將電量檢測機構2發送的實時耗 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，當收到外部設備 (例如PC機)通過通訊接口 5發送的讀取指令時將存儲的實時耗電量信息送至外部設備 (例如PC機)，以便于通過外部設備(例如PC機)可方便調取查閱該用電設備的實時耗電 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。電源模塊8，用于將220V交流電網的交流電轉變成直流電為智 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初始數據；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、直流穩壓電 源、電壓基準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交流電網的 交流電變換成5V直流電輸出至直流穩壓電源，為電量檢測機構2、隔離單元和電壓基準單 元供電；直流穩壓電源，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；電壓基準單元，用于穩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，為保證系統的穩定性和可靠性，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2和 CPU 3連接，用于保護CPU 3不受來自電量檢測機構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，用于當檢測到電源模塊8上電或下電時復位CPU 3。電流變換 單元1，分別與電量檢測機構2和220V交流電網連接，用于將220V交流電網的5A大電流轉 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，磁通高出額定時許多，除了產生大量鐵耗損壞電流變換單元1外， 還在副邊繞組感應出危險的高壓，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的電壓轉換芯片及其外圍電路。如圖9所示，直流穩壓電源包 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，電壓基準單元包括型號為AD780B 的電壓基準芯片及其外圍電路。如圖14所示，隔離單元9包括型號為aduml201的雙通道 數字隔離器及其外圍電路。其中 CPU 3的第14、第31管腳對應與隔離單元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 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選型號為ASD1284 系列的液晶模塊(LCM)。電量檢測機構2的第5、第6管腳對應與電流變換單元1的副級的正、負極連接； 電量檢測機構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2的 第12、第22管腳對應與隔離單元9的第7、第6管腳連接。第一電壓變換單元的L、NW接線端子對應與直流穩壓電源的第1、第2管腳連接； 第一電壓變換單元的型號為78105的電壓轉換芯片的Vout端分別與電量檢測機構2的第 1、第2、第3、第9、第13、第14、第20管腳，電壓基準單元的第2管腳，隔離單元9的第8管 腳連接；直流穩壓電源的第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。本實用新型的智能電量測量儀包括電量檢測機構、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，串接于用電設備與交流電網 之間，用于檢測用電設備的實時耗電量信息，將實時耗電量信息轉換成脈沖信號送入CPU; CPU，用于將電量檢測機構發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，當收到外部設備通過通訊接口發送的讀取指令時將存儲的實時耗 電量信息送至外部設備；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，從而實現了實時獲取并記錄單個用電設備的耗電 量，為節能控制提供了詳盡、實時的參考數據。 實施例僅僅是對本實用新型的優選實施方式進行描述，并非對本實用 新型的范圍 進行限定，在不脫離本實用新型設計精神的前提下，本領域普通工程技術人員對本實用新 型的技術方案作出的各種變形和改進，均應落入本實用新型的權利要求書確定的保護范圍 內。
權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、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，串接于用電設備與交流電網之間，用于檢測所述用電設備的實時耗電量信息，將所述實時耗電量信息轉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發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，當收到外部設備通過所述通訊接口發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。
2.根據權利要求1所述的智能電量測量儀，其特征在于，所述電量檢測機構與所述交 流電網之間還設有電流變換單元，所述電流變換單元，用于將所述交流電網的5A大電流轉 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.根據權利要求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 交流電網的交流電轉變成直流電為所述智能電量測量儀供電。
4.根據權利要求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的雙通道數字隔離器及其外圍電路。
5.根據權利要求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 于當檢測到所述電源模塊上電或下電時復位所述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.根據權利要求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的接口轉換芯片及其外圍電路。
7 根據權利要求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初始數據，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.根據權利要求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、直流穩壓電源、電壓基準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的220V交流電變換成5V直流電輸出至 所述直流穩壓電源，為所述電量檢測機構和所述隔離單元供電；所述直流穩壓電源，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；所述電壓基準單元，用于穩定所述第一電壓變換單元輸出的電壓，所述電壓基準單元包括型號為AD780B的電壓基準芯片及其外圍電路；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的電壓轉換芯片及其外圍電路。
專利摘要本實用新型公開了一種智能電量測量儀，包括電量檢測機構、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，串接于用電設備與交流電網之間，用于檢測用電設備的實時耗電量信息，將實時耗電量信息轉換成脈沖信號送入CPU；CPU，用于將電量檢測機構發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，當收到外部設備通過通訊接口發送的讀取指令時將存儲的實時耗電量信息送至外部設備；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。從而，實現了實時獲取并實時記錄單個用電設備的耗電量。
文檔編號G01R22/06GK201773152SQ201020519728
公開日2011年3月23日 申請日期2010年9月7日 優先權日2010年9月7日
發明者周曉, 王柱, 謝靜超 申請人:易福潤德(北京)科技有限公司