專利名稱:具有全時(shí)及多工分時(shí)測(cè)量的多組電力測(cè)量傳輸裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域:
本實(shí)用新型是關(guān)于一種具有全時(shí)及多工分時(shí)測(cè)量的多組電力測(cè)量傳輸裝置設(shè)計(jì), 是使用最小的體積和最低成本的架構(gòu)來測(cè)量配電箱內(nèi)總電源及各分路電源的用電信息,如 住家及小型低壓用電戶的電源開關(guān)箱的電力用電信息搜集等,因?yàn)轶w積要小,又必須多組 電源一起測(cè)量和傳輸,故需使用很特殊方案,用極精簡又能自動(dòng)校調(diào)的電力測(cè)量結(jié)構(gòu),并搭 上很小體積的無線傳輸模塊(如Zigbee無線傳輸技術(shù)),使能達(dá)到使用無線和監(jiān)測(cè)裝置連 網(wǎng),搜集電源開關(guān)箱電力信息的設(shè)計(jì)技術(shù)。
背景技術(shù):
現(xiàn)今的電力測(cè)量,大都是一個(gè)電力計(jì)或電表測(cè)量一個(gè)回路,并使用如RS-485等的 有線傳輸介面,將所測(cè)量的電力信息傳輸?shù)奖O(jiān)控裝置,因此在一個(gè)空間不大的電源配電箱 內(nèi)要測(cè)量每一回路的用電信息目的下,就需要多個(gè)電力計(jì)或多個(gè)電表以及相互之間的通訊 配線,不但空間不夠、不安全、也太貴,而無法推廣普及。
實(shí)用新型內(nèi)容本實(shí)用新型主要目的,在于提供一種具有全時(shí)及多工分時(shí)測(cè)量的多組電力測(cè)量傳 輸裝置設(shè)計(jì),為一結(jié)構(gòu)簡單、配線很少、體積又很小的多組電源測(cè)量及傳輸裝置,包括一個(gè) 共同的量測(cè)電壓輸入的且內(nèi)建有無線傳輸裝置的小型測(cè)量傳輸本體和一個(gè)由多組可卸比 流器所組成的多工電流檢知輸入裝置,該多工電流檢知輸入裝置連接總電源及各分路電 源,該測(cè)量傳輸本體連結(jié)于多工電流檢知輸入裝置,其可配合電源開關(guān)箱而適當(dāng)安裝組成, 例如實(shí)施時(shí),可將測(cè)量傳輸本體及多工電流檢知輸入裝置均同時(shí)設(shè)于電源開關(guān)箱內(nèi),或是, 亦可將測(cè)量傳輸本體個(gè)別引出而設(shè)于電源開關(guān)箱外,以此組成能全時(shí)測(cè)量總電源和分時(shí)多 工測(cè)量每一個(gè)分路電源的用電狀況,包括電壓、各分路電流、消耗功率和累積消耗電能等 信息,并共用一個(gè)無線傳輸裝置(如Zigbee)將所測(cè)量的信息傳送到外部的監(jiān)控系統(tǒng)。其中,該測(cè)量傳輸本體連接有一組總電源輸入線,所述總電源輸入線外側(cè)設(shè)有電 源線套;所述測(cè)量傳輸本體還經(jīng)由一條電流量測(cè)線與一個(gè)由復(fù)數(shù)個(gè)可卸式比流器所組成的 電流檢知輸入裝置形成連接,其中較大電流的兩個(gè)比流器套在總電源的輸入端,其余較小 電流的比流器則套在其他各分路上,每個(gè)比流器檢知信號(hào)插頭插在比流器檢知信號(hào)插座。本實(shí)用新型的具有全時(shí)及多工分時(shí)測(cè)量的多組電力測(cè)量傳輸裝置,其組成架構(gòu)包 括電源供應(yīng)及隔離電路、全時(shí)電力測(cè)量電路、分時(shí)電力測(cè)量電路、電壓檢測(cè)隔離處理電路、 多組電流檢知及隔離電路、分時(shí)多工處理電路、Zigbee傳輸介面電路及微處理器電路及周 邊控制電路,其中電源供應(yīng)及隔離電路,連接總電源,用于從待測(cè)的總電源電壓中,利用開關(guān)式電源 供給電路,以取得所需的各種低壓直流電源;電壓檢測(cè)隔離處理電路,連接總電源,用于將待測(cè)的市電電壓以固定的比率取得 電力測(cè)量電路所需的電壓信號(hào)振幅,并使電壓信號(hào)與待測(cè)的市電完全電氣隔離;
4[0008]多組電流檢知及隔離電路,連接總電源及各分路電源,用于檢知總電流及各分路 電源的電流;所述多組電流檢知及隔離電路的檢測(cè)信號(hào)由可卸式的比流器取得,可卸式的 比流器開口打開讓待測(cè)的電線穿過比流器的鐵芯孔,然后再閉合開口,每組比流器都提供 一組比率于所偵測(cè)電線電流信號(hào)的電壓信號(hào)給分時(shí)多工處理電路;全時(shí)電力測(cè)量電路,連接所述電壓檢測(cè)隔離處理電路和多組電流檢知及隔離電 路,用于接收來自電壓檢測(cè)隔離處理電路的總電源電壓信號(hào),及來自多組電流檢測(cè)及隔離 電路的總電源電流信號(hào);將兩者信號(hào)經(jīng)全時(shí)電力測(cè)量之后,將電力測(cè)量及電能累積結(jié)果送 到微處理器及周邊控制電路去處理成欲往后送的總電源電力信息;分時(shí)多工處理電路,連接所述多組電流檢知及隔離電路,用于分時(shí)輪流切換來自 多組電流檢知及隔離電路的電流信號(hào),將該電流信號(hào)轉(zhuǎn)換成電壓信號(hào),并由切換每一組比 流器所感應(yīng)到的電壓信號(hào)給分時(shí)電力測(cè)量電路;分時(shí)電力測(cè)量電路,連接所述電壓檢測(cè)隔離處理電路及分時(shí)多工處理電路,用于 接收,來自電壓檢測(cè)隔離處理電路的總電壓信號(hào)和來自分時(shí)多工處理電路的各分路電流信 號(hào),以分時(shí)輪流的方式測(cè)量及累積各分路的電力信息,該分時(shí)多工處理電路以固定、準(zhǔn)確的 時(shí)間在分時(shí)切換各分路的電流信號(hào),分時(shí)電力測(cè)量電路則同步配合電力測(cè)量及累積電能, 并將各分路的結(jié)果送到微處理器及周邊控制電路去分時(shí)處理各分路的電力測(cè)量信息,并經(jīng) 由程序的比率計(jì)算,以還原各分路的真正電力信息;微處理器及周邊控制電路,連接所述全時(shí)電力測(cè)量電路、分時(shí)電力測(cè)量電路及分 時(shí)多工處理電路,用于處理及計(jì)算全時(shí)和分時(shí)電力測(cè)量的數(shù)據(jù),轉(zhuǎn)換成真正總電源及各分 路電源電力及消耗信息,并經(jīng)由Zigbee傳輸介面電路,使用無線通訊方式,將所測(cè)量的電 力信息和外部監(jiān)控系統(tǒng)連線;Zigbee傳輸介面電路,連接所述微處理器及周邊控制電路,用于將測(cè)量的電力信 息經(jīng)由內(nèi)建Zigbee無線傳輸模塊而傳送到外部同樣具有Zigbee傳輸介面的監(jiān)控系統(tǒng),并 與外部監(jiān)控系統(tǒng)自動(dòng)形成網(wǎng)路。本實(shí)用新型的次要目的,在于提供一種具有全時(shí)及多工分時(shí)測(cè)量的多組電力測(cè)量 傳輸裝置設(shè)計(jì),可提供外部監(jiān)測(cè)系統(tǒng),搜集總電源及各回路的累計(jì)消耗電能信息,監(jiān)控系統(tǒng) 可通過這些數(shù)據(jù),完成能源消耗的統(tǒng)計(jì)和分析工作,以達(dá)到能源管理和節(jié)能減碳目的。本實(shí)用新型的又一目的,在于提供一種具有全時(shí)及多工分時(shí)測(cè)量的多組電力測(cè)量 傳輸裝置設(shè)計(jì),可提供監(jiān)控系統(tǒng)搜集總電源及各分路的即時(shí)用電信息,包括即時(shí)消耗功率 和電流及電壓等,監(jiān)控系統(tǒng)可通過這些數(shù)據(jù)判斷是否用電異常以及安全性,可即時(shí)提出警 告,亦可儲(chǔ)存量測(cè)數(shù)據(jù)繪制電力趨勢(shì)圖等各式報(bào)表。
圖1為本實(shí)用新型具有全時(shí)及多工分時(shí)測(cè)量的多組電力測(cè)量傳輸裝置的組成形 態(tài)圖。圖2為本實(shí)用新型測(cè)量及傳輸本體的組成形態(tài)圖。圖3為本實(shí)用新型多工電流檢知輸入裝置的組成形態(tài)圖。圖4為本實(shí)用新型應(yīng)用在單相三線家庭電源配電箱的配置示意圖。圖5為本實(shí)用新型具有全時(shí)及多工分時(shí)測(cè)量的多組電力測(cè)量傳輸裝置的組成架構(gòu)方塊圖。圖6為本實(shí)用新型具有全時(shí)及多工分時(shí)測(cè)量的多組電力測(cè)量傳輸裝置的電路圖。圖7為本實(shí)用新型具有全時(shí)及多工分時(shí)測(cè)量的多組電力測(cè)量傳輸裝置的電路圖。部件名稱1.1總電源線1. 2電源線套1. 3測(cè)量及傳輸本體1. 4電流量測(cè)線(含固定套)1.5多工電流檢知輸入裝置1.6總電源電流檢知可卸比流器(100A)1. 7分路電流檢知可卸比流器(60A)1. 8比流器檢知信號(hào)插頭1. 9比流器檢知信號(hào)插座1. 31上蓋銘板1. 32操作觸控銘板1. 33 上蓋1. 34Zigbee無線傳輸模塊1. 35電力測(cè)量基板1.36電源隔離比壓器1. 37 下蓋1. 51 外殼座1.52切換電路板。1.53多工切換的集成電路1. 54 連接器4. 1總電源輸入4. 2主電源開關(guān)4. 4總電源接線4. 10分路開關(guān)方塊5. 1電源供應(yīng)及隔離電路方塊5. 2全時(shí)電力測(cè)量電路方塊5. 3分時(shí)電力測(cè)量電路方塊5. 4電壓檢測(cè)隔離處理電路方塊5. 5多組電流檢知隔離電路方塊5. 6分時(shí)多工處理電路方塊5.7Zigbee傳輸介面電路方塊5. 8微處理器及周邊控制電路
具體實(shí)施方式
如圖1所示,本實(shí)用新型的具有全時(shí)及多工分時(shí)測(cè)量的多組電力測(cè)量傳輸裝置,其較佳實(shí)施例包含一組共同的總電源線1. 1經(jīng)過電源線套1. 2到一個(gè)內(nèi)含測(cè)量及無線 Zigbee傳輸?shù)谋倔w1. 3,并經(jīng)由一條電流量測(cè)線(含固定套)1. 4與一個(gè)由復(fù)數(shù)個(gè)(如圖所 示為十個(gè))可卸式比流器1. 6、1. 7等所組成的多工電流檢知輸入裝置1. 5,在使用時(shí)將較大 電流的兩個(gè)比流器1.6(100A)如圖所示,可打開扣環(huán)套在總電源的輸入端,其余八只較小 的比流器1.7(60A)便套在其他各分路上,使用時(shí)每個(gè)比流器檢知信號(hào)插頭1.8,插在比流 器檢知信號(hào)插座1.9上;而電壓輸入直接接在總電源開關(guān)之后,一方面提供電源給測(cè)量及 傳輸本體1. 3的內(nèi)部電路之用,一方面經(jīng)由測(cè)量及傳輸本體1. 3內(nèi)部的比壓器裝置,取出適 當(dāng)?shù)谋壤妷?,提供給測(cè)量及傳輸本體1.3內(nèi)部全時(shí)測(cè)量及分時(shí)測(cè)量的電壓信號(hào),總電源 電流是經(jīng)由二只較大的可卸式比流器(CT) 1. 6套在總電源的輸入電線上感應(yīng)取得,直接進(jìn) 入測(cè)量及傳輸本體1. 3的測(cè)量電路,故可得到全時(shí)的總電源能源消耗信息,而其他分路的 電流則是經(jīng)由電流檢知輸入裝置1. 5上所拉出八個(gè)可卸式CT 1. 7,分別套在各回路電線上 感應(yīng)取得,并經(jīng)由電流檢知輸入裝置1. 5內(nèi)部的分時(shí)切換,輪流將八個(gè)分路電流多工測(cè)量, 但經(jīng)由程序的計(jì)算,仍可得到各回路的能源消耗信息,再一起經(jīng)由測(cè)量及傳輸本體1. 3內(nèi) 建的無線傳輸介面(以使用Zigbee技術(shù)的無線傳輸介面為較佳),將開關(guān)箱內(nèi)總電源及各 分路電源消耗信息傳送到外部監(jiān)控器,以達(dá)到電力信息搜集的目的及節(jié)能減碳和用電安全 推展的需要。如圖2所示,其為本實(shí)用新型測(cè)量及傳輸本體1. 3的組成形態(tài),主要是表示所連接 的各組件的相關(guān)架構(gòu)和連接方式,其包含一上蓋銘板1. 31、一操作觸控銘板1. 32、一上蓋 1. 33、一 Zigbee無線傳輸模塊1. 34、一電力測(cè)量基板1. 35、一電源隔離比壓器1. 36,其中一上蓋銘板1. 31,供保護(hù)Zigbee傳輸模塊,使免于受外力碰觸;一操作觸控銘板1. 32,可供觸控操作,而電氣絕緣;一上蓋1. 33,提供內(nèi)部測(cè)量基板及傳輸模塊的裝配固定用;一 Zigbee無線傳輸模塊1. 34 ;一電力測(cè)量基板1.35;一電源隔離比壓器1. 36,可供隔離電源并提供共同電壓的測(cè)量信號(hào);一下蓋1. 37,與上蓋1. 33以使用螺絲鎖合,為緊密結(jié)合并牢固兩端的線套1. 4 (電 源線套和電流測(cè)量線套);一電流量測(cè)線(含固定套)1. 4,搭配外殼模具的造型和溝槽,使連接的電線安全 穩(wěn)固;利用上述構(gòu)件,為將Zigbee無線傳輸模塊1. 34、電力測(cè)量基板1. 35、電源隔離 比壓器1. 36置入上蓋1. 33與下蓋1. 37內(nèi)并固設(shè)結(jié)合,進(jìn)而將上蓋銘板1. 31及操作觸 控銘板1. 32鎖附結(jié)合于上蓋1. 33,且殼體兩端各設(shè)置一匹配結(jié)合的電流量測(cè)線(含固定 套)1. 4(電源線套和電流測(cè)量線套),使電流量測(cè)線(含固定套)1. 4可安全穩(wěn)固的連接電 線,用以構(gòu)成本實(shí)用新型的測(cè)量及傳輸本體1. 3。圖3為本實(shí)用新型多工電流檢知輸入裝置1. 5的組成形態(tài),主要是表示所連接的 各組件的相關(guān)架構(gòu)和連接方式,其主要包含一外殼座1. 51、一切換電路板1. 52、一多工切 換的集成電路1. 53及一連接器1. 54,其中外殼座1. 51,為多工電流檢知輸入裝置模注體的整體外觀;切換電路板1. 52,為一電流分時(shí)切換電路板,其上端結(jié)合設(shè)有復(fù)數(shù)個(gè)比流器檢知信號(hào)的插座1. 9,而于本實(shí)施例中共計(jì)設(shè)有10個(gè)插座1. 9,用以提供10個(gè)比流器信號(hào)輸入;多工切換的集成電路1.53,為一提供多工切換的集成電路(IC),為設(shè)于切換電路 板1. 52上;連接器1. 54,為電流分時(shí)切換板的連接器,并匹配結(jié)合于切換電路板1. 52上;依上述構(gòu)件,其是利用模注方式將插座1. 9、切換電路板1. 52、多工切換的集成電 路1. 53及連接器1. 54以模具灌膠全包封在一起而組成,連接器1. 54另一端則連接電流量 量測(cè)線(含固定套)1. 4,用以構(gòu)成本實(shí)用新型的多工電流檢知輸入裝置1. 5。圖4為本實(shí)用新型應(yīng)用在單相三線家庭電源配電箱的配置示意圖,如圖中所示為 總電源線4. 1,代號(hào)分別為Li、L2及N,三條電源線,其中N為地線,4. 2為主電源開關(guān)(無 熔絲開關(guān)N. B),控制Ll及L2兩條火線開及關(guān),主電源開關(guān)之后,圖中共有8只分路開關(guān) 4. 10(如圖所示),分別開關(guān)控制八個(gè)分路電源,如圖中所示,由本實(shí)用新型測(cè)量傳輸本體 1. 3,拉出總電源接線4. 4,接在總電源開關(guān)4. 2的總電源端,以取得總電源電壓信號(hào)及提供 本實(shí)用新型內(nèi)部所需的電源。另外總電源電流檢知部分,則使用圖中編號(hào)9及10的兩只體 型較大(100A)可卸比流器1. 6,套在總電源輸入線Ll及L2上,另外,如圖中8只編號(hào)1 8的復(fù)數(shù)個(gè)可卸比流器1. 7則分別套在各分路的輸出電源線上,而每只比流器1. 6或1. 7均 接有一個(gè)如圖中所示的插頭1. 8,插在多工電流檢知輸入裝置1. 5所編排的1 10等10個(gè) 插座1.9上,如此便完成整個(gè)配電箱整體總電源和分路電源的電力測(cè)量配置,當(dāng)總電源開 關(guān)ON后,測(cè)量及傳輸本體便全時(shí)測(cè)量總電源及分時(shí)測(cè)量各分路電源,并將所測(cè)量的信息經(jīng) 由測(cè)量傳輸本體1. 3內(nèi)建的Zigbee無線傳輸模塊1. 34,將電力信息穿透配電鐵箱,直接和 外部監(jiān)控設(shè)備自動(dòng)連成網(wǎng)絡(luò),達(dá)到電力搜集目的。由上述圖1到圖4所示,可見本實(shí)用新型確實(shí)能提供一種很簡易、很平價(jià)的方式, 從外部監(jiān)控系統(tǒng)通過無線就能獲得開關(guān)箱內(nèi)部總電源及各分路電源的用電狀況,達(dá)到電力 信息搜集的目的及節(jié)能減碳和用電安全推展的需要。圖5為本實(shí)用新型的組成架構(gòu)功能方塊圖,各方塊的主要?jiǎng)幼骱完P(guān)聯(lián)性說明如 下方塊5. 1電源供應(yīng)及隔離電路,主要是從待測(cè)的總電源電壓中,利用開關(guān)式電源 供給電路,取得本實(shí)用新型所需的各種低壓直流電源,以及達(dá)到和市電電氣隔離的目的。方塊5. 2全時(shí)電力測(cè)量電路,是一直無間斷的測(cè)量及累積總電源的電力信息,其 測(cè)量信號(hào),電壓部分來自方塊5. 4電壓檢測(cè)隔離處理后的總電源電壓信號(hào),電流部分來自 方塊5. 5的多組電流檢測(cè)及隔離后的總電源電流信號(hào)。兩者信號(hào)經(jīng)方塊5. 2全時(shí)電力測(cè)量 之后,便可將其電力測(cè)量及電能累積結(jié)果送到方塊5. 8的微處理器及周邊控制去處理成欲 往后送的總電源電力信息。方塊5. 3分時(shí)電力測(cè)量電路,是以分時(shí)輪流的方式測(cè)量及累積各分路的電力信 息,其測(cè)量信號(hào),電壓部分來自方塊5. 4電壓檢測(cè)隔離處理后的總電壓信號(hào),而電流部分則 來自方塊5. 6分時(shí)多工處理后的各分路電流信號(hào),該分時(shí)多工以固定、準(zhǔn)確的時(shí)間在分時(shí) 切換各分路的電流信號(hào),方塊5. 3分時(shí)電力測(cè)量則同步配合電力測(cè)量及累積電能,并將各 分路的結(jié)果送到方塊5. 8微處理器及周邊控制去分時(shí)處理各分路的電力測(cè)量信息,并經(jīng)由 程序的比率計(jì)算,可還原各分路的真正電力信息。方塊5. 4電壓檢測(cè)隔離處理電路,其主要的功能是將待測(cè)的市電電壓,以固定的比率取得適合電力測(cè)量電路所需的電壓信號(hào)振幅,并且該電壓信號(hào)與待測(cè)的市電完全電氣 隔離,增加使用安全性。方塊5. 5多組電流檢知及隔離電路,其主要的功能是檢知總電流及各分路電源的 電流,將可卸(可打開口)的比流器(CT),開口打開讓待測(cè)的電線穿過比流器的鐵芯孔,然 后再閉合開口,這時(shí)待測(cè)的電線因電流而產(chǎn)生的磁場(chǎng)便會(huì)在該比流器上感應(yīng)電流,該電流 經(jīng)過比流器的負(fù)載(一般稱為電阻),便產(chǎn)生與待測(cè)電線上電流成一定比率的電壓信號(hào),亦 即完成電流檢知和電氣隔離雙層目的,換言之,每組比流器都能提供一組比率于所偵測(cè)電 線電流信號(hào)的電壓信號(hào)給方塊5. 6分時(shí)多工處理。方塊5. 6分時(shí)多工處理電路,其主要功用是分時(shí)輪流切換來自方塊5. 5多組電流 檢知及隔離后的電流信號(hào),該電流信號(hào)在此是被轉(zhuǎn)換成電壓信號(hào),本方塊便以準(zhǔn)確及固定 的時(shí)間比率,切換每一組比流器所感應(yīng)到的電壓信號(hào)給方塊5. 3分時(shí)電力測(cè)量,使達(dá)到用 一組電力測(cè)量電路,可測(cè)量多組回路的目的,并降低材料成本和縮小體積。方塊5. 7Zigbee傳輸介面電路,其主要功用就是將所測(cè)量的電力信息,經(jīng)由本方 塊內(nèi)建的Zigbee無線通訊模塊,傳送到外部同樣具有Zigbee介面的監(jiān)控系統(tǒng),并與外部監(jiān) 控系統(tǒng)自動(dòng)形成網(wǎng)路,達(dá)到信息連結(jié)和通訊的目的。方塊5. 8微處理器及周邊控制電路,為本實(shí)用新型的控制中心,內(nèi)建控制程序,能 處理及計(jì)算由方塊5. 2及方塊5. 3的全時(shí)和分時(shí)電力測(cè)量的信息,轉(zhuǎn)換成真正總電源及各 分路電源電力及消耗信息,并經(jīng)由方塊5. 7Zigbee傳輸介面,使用無線通訊方式,將所測(cè)量 的電力信息和外部監(jiān)控系統(tǒng)連線,達(dá)到配電箱總電及各分路電力信息搜集目的。以下說明本實(shí)用新型具有全時(shí)及多工分時(shí)測(cè)量的多組電力測(cè)量傳輸裝置的各方 塊動(dòng)作原理及其作用如圖6所示,方塊5. 1為電源供應(yīng)及隔離電路,圖中接點(diǎn)Pl與P2為總電源輸入處, Pl經(jīng)保險(xiǎn)絲Fl,噪聲抑制電感L2及整流二極管Dl半波整流,EC1、EC2、Rl、L3組成濾波電 路,RVl為突波吸收器,防止突波派沖進(jìn)入電源濾波電路;U3為開關(guān)式穩(wěn)壓IC(集成電路), 其工作電源由Tl的4、5繞阻取得電源,并經(jīng)由D5、Cll、R13、C18等的整流及濾波,D4、C7、 R2、ZD1及R5組成開關(guān)U3而所引起的脈沖電壓消除電路,Tl除了做電能轉(zhuǎn)換之外,并也電 氣隔離電源及二次低壓回路,二次低壓回路經(jīng)D2、C3、Li、C4、C5、D3、L5及D6、EC3、R8、D7、 C15等的整流及濾波電路,提供兩個(gè)電源分別為+5V及-IV給本實(shí)用新型其他電路使用,其 中5V部分,經(jīng)過R22、R23、SHRU R17、R18及U4光隔離IC等的回授作用,可得到一穩(wěn)定的 5V電源,而-IV則是利用D7LED的順向電壓穩(wěn)定作用,而得到大約-IV的負(fù)電壓供應(yīng)??傠娫摧斎隤l及P2,除了接到方塊5. 1之外,亦同時(shí)接到方塊5. 4電壓檢測(cè)隔 處理電路,圖中Pl接點(diǎn)經(jīng)R9、R12、R16及T2到P2接點(diǎn),其中T2為隔離PT,線圈繞阻1_2 及3-4的線圈數(shù)一樣,表示一次線圈(1-2)及二次線圈(3-4)流著相同大小的電流,表示 R20上的電壓,是與P1、P2上的電壓以一定比例關(guān)系存在的,換言之,經(jīng)由T2的隔離比壓器 (PT),可在二次側(cè)線圈的負(fù)載電阻上間接測(cè)量到一次側(cè)的P1、P2總電源電壓,而且與總電 源電氣隔離,免于觸電,增加安全性。方塊5. 2全時(shí)電力測(cè)量電路,圖中U2為電能測(cè)量IC,該IC的工作時(shí)基來自Xl振 蕩晶體,與C16、C17、R10等組成的振蕩電路,產(chǎn)生穩(wěn)定的工作頻率,同時(shí)經(jīng)由Rll給方塊5. 3 另一只電能IC U1,共用此一信號(hào)。電能測(cè)量IC U2所需要的兩個(gè)信號(hào)源,即Vl與V2,分別
9接到待測(cè)的電流信號(hào)和電壓信號(hào),其中電流信號(hào)經(jīng)由R4、R7、C8、C10,連到圖中S1-2及S1-3 的接點(diǎn)上,該接點(diǎn)來自方塊5. 6的CT9及CTlO兩個(gè)可卸式比流器的輸出,而電壓信號(hào)經(jīng)由 R21、R15、C20、C14連接到圖中PT-I和PT-2接點(diǎn)上,該接點(diǎn)來自方塊5. 4的隔離比壓器T2 的二次側(cè)3、4腳R20上的電壓信號(hào)。這兩個(gè)信號(hào)全時(shí)間持續(xù)接在U2的Vl及V2的接入腳, 故稱之為全時(shí)電力測(cè)量,換言之,本實(shí)用新型為全時(shí)間測(cè)量總電源的電力信息,其測(cè)量結(jié)果 用脈沖信號(hào)自圖中CF2輸出,其頻率正比例于所測(cè)之值,由方塊5. 8來計(jì)數(shù)處理CF2的頻 率,便能得知總電源的電力消耗和累積值。方塊5. 3分時(shí)電力測(cè)量電路,圖中Ul為電能測(cè)量IC與U2共用工作時(shí)基信號(hào),其 工作原理與U2相似,差別在Ul的Vl與V2,可經(jīng)由U5多工切換IC的控制,故在CFl會(huì)有多 種輸出信息,雖然都是以脈沖信號(hào)型態(tài)輸出到方塊5. 8的微處理器,但因?yàn)閁5多工切換IC 受C3、C4、C5、C6四只控制線的控制,使CFl會(huì)有W、V、I等信號(hào)出現(xiàn),可測(cè)量到各分路的功 率、累積電能及電壓和電流等電力信息。如圖7方塊5. 5所示,為多組電流檢知及隔離電路,圖中CTl CT8是外接的可卸 式比流器,每個(gè)比流器都對(duì)應(yīng)到1只負(fù)載電阻,即R24、R25、R26、R30、R36、R38、R42、R45等, 外接的可卸式比流器,是將比流器套在待測(cè)量的電線回路上,感應(yīng)該電線的磁場(chǎng),磁場(chǎng)切割 比流器線圈產(chǎn)生電流,該電流流過所接的負(fù)載電阻,便在其電阻兩端產(chǎn)生電壓,而該電壓便 正比例于經(jīng)過該CT鐵芯的電線電流,換言之,在每一個(gè)負(fù)載電阻上都可間接測(cè)量到對(duì)應(yīng)的 每個(gè)比流器所欲測(cè)量的分路電流,而且電氣隔離。方塊5. 6分時(shí)多工處理電路,主要是利用U8 —對(duì)八的線性切換IC做切換選擇,亦 即控制U8的A、B、C腳的電位,可控制輸出腳即Sl-I連接CTl CT8的任一組比流器的電 流檢知電壓,換言之,由方塊5. 8微處理器,通過Sl-4、5、6腳分時(shí)控制U8的A、B、C,便可選 擇所欲測(cè)量的八個(gè)分路電流中的一組,達(dá)到分時(shí)多工測(cè)量的目的。另外,圖中CT9及CT10, 和R41、R47為總電源的檢測(cè)比流器,其檢知的總電流檢知信號(hào)未經(jīng)過切換,全時(shí)間供給方 塊5. 2全時(shí)電力測(cè)量,可得到完整的總電源電力信息。方塊5. 8微處理器及周邊控制電路,圖中Ull為微處理IC(y P),內(nèi)含程序及I/O 等,其工作時(shí)基由Yl供應(yīng),U9為記憶IC,可儲(chǔ)存測(cè)量數(shù)據(jù),斷電仍可保留數(shù)據(jù)。另外DlO為 電能指示LED,當(dāng)總電每消耗IWh時(shí)點(diǎn)亮一次,做為電能校正之用。圖中編號(hào)Sl-4、S1-5、 S1-6,用來選擇分路電流測(cè)量,C3、C4、C5、C6用來控制方塊5. 3分時(shí)測(cè)量電路的電能測(cè)量 IC, Ul的Vl及V2內(nèi)容,因Ul會(huì)將Vl與V2的兩個(gè)信號(hào)相乘,并以脈沖的型態(tài)輸出測(cè)量信 息,因此,只要在微處理器的程序內(nèi)處理好測(cè)量的程序和步驟,便可自分時(shí)電力測(cè)量IC(Ul) 的輸出 CFl 得至IJW(V1 = V, V2 = I,VXI)、V(V1 = V, V2 = V, VXV = V2)及 I (VI = I, V2 =I,IXI = 12),然后再搭配多工分時(shí)選擇分路電流,可得到每一組的W、V、I及Wh等數(shù) 據(jù),分門別類放置在U9記憶IC內(nèi)。并可經(jīng)由圖中TXD及RXD信號(hào)線與方塊5. 7的Zigbee 通訊模塊溝通,達(dá)到將測(cè)量數(shù)據(jù)經(jīng)由Zigbee無線傳輸和連網(wǎng)的目的。方塊5. 7Zigbee傳輸介面電路,圖中U7為Zigbee通訊模塊,其工作電源為3. 3V, 來自5V的電源經(jīng)過TO的3. 3V穩(wěn)壓IC,而得到3. 3V的工作電壓,UlO為電容式觸控IC,圖 中KEYl與KEY2為兩個(gè)觸控點(diǎn),被設(shè)計(jì)在上蓋附近,經(jīng)由人體手指靠近KEYl或KEY2,U10會(huì) 將其電容的變化轉(zhuǎn)變?yōu)閿?shù)字的輸出信號(hào),即圖中BUTTOm及BUTT0N2,各對(duì)應(yīng)其觸控點(diǎn)KEYl 及KEY2,換言之,手指接近隔著銘板,可使BUTT0N1及BUTT0N2產(chǎn)生HI及LOW的電位,例如可手碰KEYl,可進(jìn)而控制U7實(shí)行連網(wǎng)設(shè)定和配對(duì),或可手碰KEY2亦能使D9指示LED閃爍, 指示信號(hào)強(qiáng)度,例如閃一下表示信號(hào)弱,閃五次表示信號(hào)強(qiáng),D8則是每連線一次閃爍一次, 代表通訊0K。傳輸數(shù)據(jù)則是經(jīng)由RXD及TXD的介面,與方塊5. 8U11微處理器雙向溝通,換 言之,本方塊主要的任務(wù)就是擔(dān)任對(duì)外連線的任務(wù),并通過Zigbee的通訊協(xié)議完成自動(dòng) 連網(wǎng)的目的。圖中CON 1為燒入Zigbee模塊程序的預(yù)留腳座,通過該介面能修改或更新 Zigbee模塊的應(yīng)用程序。除上述實(shí)施例說明以外,有關(guān)于本實(shí)用新型的具體應(yīng)用,所述測(cè)量傳輸本體1.3 與多工電流檢知輸入裝置1.5的主要構(gòu)件,自不限于一定要同時(shí)裝設(shè)于電源開關(guān)箱內(nèi),本 實(shí)用新型實(shí)際運(yùn)用時(shí),自可視需要而靈活改變,例如圖示的電流量測(cè)線1.4,其長度應(yīng)不拘 特定,在必要時(shí),亦可適當(dāng)延長電流量測(cè)線1. 4,以便可將測(cè)量傳輸本體1. 3個(gè)別引出于電 源開關(guān)箱的外部任意處,且測(cè)量傳輸本體1.3的另一端也只需插設(shè)連結(jié)一般市電,亦屬于 本實(shí)用新型的具體應(yīng)用范疇。上述實(shí)施例所公開,僅為本實(shí)用新型主要技術(shù)的例舉說明,但并非用以限定本實(shí) 用新型的技術(shù)范圍,凡涉及等效應(yīng)用或基于前項(xiàng)技術(shù)手段所為的簡易變更或置換,均應(yīng)視 為屬于本實(shí)用新型保護(hù)范圍,例如利用分時(shí)多工測(cè)量其他數(shù)量的電流,或測(cè)量三組分路當(dāng) 做三相電力信息等。
權(quán)利要求一種具有全時(shí)及多工分時(shí)測(cè)量的多組電力測(cè)量傳輸裝置,其特征在于,包含一個(gè)內(nèi)建有無線傳輸裝置的小型測(cè)量傳輸本體和一個(gè)多工電流檢知輸入裝置,該多工電流檢知輸入裝置連接總電源及各分路電源,該測(cè)量傳輸本體連結(jié)于多工電流檢知輸入裝置,全時(shí)測(cè)量總電源及多工分時(shí)測(cè)量各分路電源的電力消耗,并經(jīng)由測(cè)量傳輸本體內(nèi)建的無線傳輸裝置,以無線傳輸方式將所測(cè)量的各項(xiàng)電力信息傳送到外部監(jiān)控系統(tǒng)。
2.如權(quán)利要求1所述的具有全時(shí)及多工分時(shí)測(cè)量的多組電力測(cè)量傳輸裝置,其特征在 于,該測(cè)量傳輸本體內(nèi)建的無線傳輸裝置為Zigbee無線傳輸模塊。
3.如權(quán)利要求1所述的具有全時(shí)及多工分時(shí)測(cè)量的多組電力測(cè)量傳輸裝置,其特征在 于,該測(cè)量傳輸本體與多工電流檢知輸入裝置同時(shí)置入在電源開關(guān)箱內(nèi)。
4.如權(quán)利要求1所述的具有全時(shí)及多工分時(shí)測(cè)量的多組電力測(cè)量傳輸裝置,其特征在 于,該測(cè)量傳輸本體利用電流量測(cè)線的延長連結(jié)而將測(cè)量傳輸本體置放在開關(guān)箱外。
5.如權(quán)利要求1所述的具有全時(shí)及多工分時(shí)測(cè)量的多組電力測(cè)量傳輸裝置,其特征在 于,該測(cè)量傳輸本體連接有一組總電源輸入線,所述總電源輸入線外側(cè)設(shè)有電源線套;所述 測(cè)量傳輸本體還經(jīng)由一條電流量測(cè)線與一個(gè)由復(fù)數(shù)個(gè)可卸式比流器所組成的電流檢知輸 入裝置形成連接,其中較大電流的兩個(gè)比流器套在總電源的輸入端,其余較小電流的比流 器則套在其他各分路上,每個(gè)比流器檢知信號(hào)插頭插在比流器檢知信號(hào)插座。
6.如權(quán)利要求5所述的具有全時(shí)及多工分時(shí)測(cè)量的多組電力測(cè)量傳輸裝置,其特征在 于,所述其他分路的電流經(jīng)由電流檢知輸入裝置內(nèi)部的分時(shí)切換電路,輪流進(jìn)行各分路電 流多工測(cè)量。
7.如權(quán)利要求1所述的具有全時(shí)及多工分時(shí)測(cè)量的多組電力測(cè)量傳輸裝置,其特征在 于,該測(cè)量傳輸本體包含一上蓋銘板、一操作觸控銘板、一上蓋、一 Zigbee無線傳輸模塊、 一電力測(cè)量基板及一電源隔離比壓器,下蓋與上蓋鎖合,且兩端緊密結(jié)合線套,從而將無線 傳輸模塊、電力測(cè)量基板、電源隔離比壓器置入上蓋與下蓋內(nèi)并固設(shè)結(jié)合,將上蓋銘板及 操作觸控銘板鎖附結(jié)合于上蓋,且殼體兩端各匹配結(jié)合一線套。
8.如權(quán)利要求1所述的具有全時(shí)及多工分時(shí)測(cè)量的多組電力測(cè)量傳輸裝置,其特征在 于,該多工電流檢知輸入裝置包含一外殼座、一切換電路板、一多工切換的集成電路及一連 接器,外殼座為以多工電流檢知輸入裝置模注體所形成,切換電路板為一電流分時(shí)切換電 路板,其上端結(jié)合設(shè)有復(fù)數(shù)個(gè)比流器檢知信號(hào)的插座,多工切換的集成電路為一提供多工 切換的集成電路,設(shè)于切換電路板上,連接器為電流分時(shí)切換板的連接器,并匹配結(jié)合于切 換電路板上,利用模注方式將插座、切換電路板、多工切換的集成電路及連接器以模具灌膠 全包封在一起,而連接器另一端則連接電線與線套。
9.如權(quán)利要求1所述的具有全時(shí)及多工分時(shí)測(cè)量的多組電力測(cè)量傳輸裝置,其特征在 于,其組成架構(gòu)包括電源供應(yīng)及隔離電路、全時(shí)電力測(cè)量電路、分時(shí)電力測(cè)量電路、電壓檢 測(cè)隔離處理電路、多組電流檢知及隔離電路、分時(shí)多工處理電路、Zigbee傳輸介面電路及微 處理器電路及周邊控制電路,其中電源供應(yīng)及隔離電路,連接總電源,用于從待測(cè)的總電源電壓中,利用開關(guān)式電源供給 電路,以取得所需的各種低壓直流電源;電壓檢測(cè)隔離處理電路,連接總電源,用于將待測(cè)的市電電壓以固定的比率取得電力 測(cè)量電路所需的電壓信號(hào)振幅,并使電壓信號(hào)與待測(cè)的市電完全電氣隔離;多組電流檢知及隔離電路,連接總電源及各分路電源,用于檢知總電流及各分路電源 的電流;所述多組電流檢知及隔離電路的檢測(cè)信號(hào)由可卸式的比流器取得,可卸式的比流 器開口打開讓待測(cè)的電線穿過比流器的鐵芯孔,然后再閉合開口,每組比流器都提供一組 比率于所偵測(cè)電線電流信號(hào)的電壓信號(hào)給分時(shí)多工處理電路;全時(shí)電力測(cè)量電路,連接所述電壓檢測(cè)隔離處理電路和多組電流檢知及隔離電路,用 于接收來自電壓檢測(cè)隔離處理電路的總電源電壓信號(hào),及來自多組電流檢測(cè)及隔離電路的 總電源電流信號(hào);將兩者信號(hào)經(jīng)全時(shí)電力測(cè)量之后,將電力測(cè)量及電能累積結(jié)果送到微處 理器及周邊控制電路去處理成欲往后送的總電源電力信息;分時(shí)多工處理電路,連接所述多組電流檢知及隔離電路,用于分時(shí)輪流切換來自多組 電流檢知及隔離電路的電流信號(hào),將該電流信號(hào)轉(zhuǎn)換成電壓信號(hào),并由切換每一組比流器 所感應(yīng)到的電壓信號(hào)給分時(shí)電力測(cè)量電路;分時(shí)電力測(cè)量電路,連接所述電壓檢測(cè)隔離處理電路及分時(shí)多工處理電路,用于接收, 來自電壓檢測(cè)隔離處理電路的總電壓信號(hào)和來自分時(shí)多工處理電路的各分路電流信號(hào),以 分時(shí)輪流的方式測(cè)量及累積各分路的電力信息,該分時(shí)多工處理電路以固定、準(zhǔn)確的時(shí)間 在分時(shí)切換各分路的電流信號(hào),分時(shí)電力測(cè)量電路則同步配合電力測(cè)量及累積電能,并將 各分路的結(jié)果送到微處理器及周邊控制電路去分時(shí)處理各分路的電力測(cè)量信息,并經(jīng)由程 序的比率計(jì)算,以還原各分路的真正電力信息;微處理器及周邊控制電路,連接所述全時(shí)電力測(cè)量電路、分時(shí)電力測(cè)量電路及分時(shí)多 工處理電路,用于處理及計(jì)算全時(shí)和分時(shí)電力測(cè)量的數(shù)據(jù),轉(zhuǎn)換成真正總電源及各分路電 源電力及消耗信息,并經(jīng)由Zigbee傳輸介面電路,使用無線通訊方式,將所測(cè)量的電力信 息和外部監(jiān)控系統(tǒng)連線;Zigbee傳輸介面電路,連接所述微處理器及周邊控制電路,用于將測(cè)量的電力信息經(jīng) 由內(nèi)建Zigbee無線傳輸模塊而傳送到外部同樣具有Zigbee傳輸介面的監(jiān)控系統(tǒng),并與外 部監(jiān)控系統(tǒng)自動(dòng)形成網(wǎng)路。
專利摘要本實(shí)用新型公開了一種具有全時(shí)及多工分時(shí)測(cè)量的多組電力測(cè)量傳輸裝置,包含一個(gè)具有無線傳輸功能的小型測(cè)量傳輸本體和一個(gè)與其相連結(jié)的多組電流檢知輸入裝置,為可配合電源開關(guān)箱而安裝組成,可全時(shí)測(cè)量總電源及多工分時(shí)測(cè)量各分路電源的電力消耗,并經(jīng)由測(cè)量傳輸本體內(nèi)建的無線Zigbee介面,將配電箱內(nèi)總電源及各回路的用電狀況,傳送到外部監(jiān)控系統(tǒng),以達(dá)到電力信息搜集的目的,及節(jié)能減碳和用電安全推展的需要。
文檔編號(hào)G01R19/00GK201654106SQ20102012006
公開日2010年11月24日 申請(qǐng)日期2010年2月26日 優(yōu)先權(quán)日2010年2月26日
發(fā)明者曾仁譽(yù), 李政良, 林獻(xiàn)章 申請(qǐng)人:齊碩科技股份有限公司