本發(fā)明涉及智能家居領域，具體而言，涉及一種計量型空氣斷路器。

背景技術：

隨著物聯網時代的到來，智能家居行業(yè)也迎來前所未有的發(fā)展機遇。眾多互聯網公司、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品，搶占更多的智能家居市場份額。

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

目前的空氣斷路器均只有簡單的開關功能，不夠智能，不能很好的滿足用戶的使用需要，用戶體驗差。

技術實現要素：

本發(fā)明所要解決的技術問題在于，提供一種更加智能化的空氣斷路器。

因此，本發(fā)明的技術方案如下：

一種計量型空氣斷路器，包括：

用電信息采集單元，用于采集當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、功率因數和在預設時間段內的用電量；

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)送至所述存儲單元；

所述存儲單元，用于存儲從所述處理器接收到的用電信息；

漏電保護單元，用于在檢測到當前電路漏電時斷開所述計量型空氣斷路器的開關；

RS485接口單元，連接至所述處理器。

優(yōu)選地，所述漏電保護單元為A型漏電保護器。

所述處理器可以為MSP430G2553單片機。

本發(fā)明中的空氣斷路器，實現了可以統(tǒng)計設備的用電信息并存儲起來，用戶在需要時可以查看，從而方便用戶根據用電信息更加合理地布置用電設備，提高了用戶體驗；RS485接口單元可以方便處理器與外界相互傳輸數據。

附圖說明

圖1是根據本發(fā)明實施例的計量型空氣斷路器的框圖；

圖2是根據本發(fā)明實施例的計量型空氣斷路器的電路原理圖。

具體實施方式

下面結合附圖和具體實施方式對本發(fā)明作進一步詳細描述。需要說明的是，在不沖突的情況下，本申請的實施例及實施例中的特征可以相互組合。

如圖1所示，根據本發(fā)明的實施例的計量型空氣斷路器，包括：

用電信息采集單元，用于采集當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、功率因數和在預設時間段內的用電量；

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)送至所述存儲單元；

所述存儲單元，用于存儲從所述處理器接收到的用電信息；

漏電保護單元，用于在檢測到當前電路漏電時斷開所述計量型空氣斷路器的開關；

RS485接口單元，連接至所述處理器。

優(yōu)選地，所述漏電保護單元為A型漏電保護器。

所述處理器可以為MSP430G2553單片機。

本發(fā)明中的空氣斷路器，實現了可以統(tǒng)計設備的用電信息并存儲起來，用戶在需要時可以查看，從而方便用戶根據用電信息更加合理地布置用電設備，提高了用戶體驗；RS485接口單元可以方便處理器與外界相互傳輸數據。

在一種具體實施方式中，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。這兩部分都采用開關電源方案，相對于工頻變壓器 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。

220VAC～5VDC電源電路采用NCP1015非隔離方案，電路簡單，采用十幾個電子元件即可實現AC80～260V輸入到DC5V的交直流變換。由于采用先進的動態(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，實現簡化電路，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開關電源芯片TPS5401，相對于常規(guī)的降壓LDO，電源轉換效率得到提高。

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

用電信息采集單元的電壓測量采用分壓電阻來實現，220V高壓經過電阻分壓，R9兩側得到的是毫伏級的低壓交流小信號，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量采用錳銅電阻來實現，大電流經過錳銅電阻R10，在R10電阻兩側得到的mV級的低壓小信號，送入CS5463的前端電電流采集通道IIN-和IIN+。

計量芯片CS5463的電壓通道和電流通道及外圍電路，將交流小信號送入計量芯片內部。該空氣斷路器計量單元的兩個采集通道，都加入了保護二極管，使兩個通道有干擾信號輸入的情況下也可保持在一定的電壓范圍之內；電流采集通道還加入了濾波電感和壓敏電阻， 來增強兩個通道的抗干擾能力和保證數據采集的精確性。

掉電檢測電路的作用是在220V交流電突然斷掉的情況下，給空氣斷路器MCU提供一個中斷信號，空氣斷路器MCU根據這個中斷信號進行掉電監(jiān)測處理。掉電監(jiān)測的作用是將接入線路的當前的用電信息及時存儲，防止掉電造成的用電信息丟失。

掉電檢測前端電路是將220V交流電轉換為低壓方波信號。該低壓方波信號送入TLC555ID定時器，使用該定時器的強大功能可以進一步將方波信號轉換為高電平信號。在有220V交流電的情況下，PD_INT是高電平，在沒有220V交流電即掉電的情況下，PD_INT變?yōu)榈碗娖?；由此，在掉電時，PD_INT引腳將產生一個下降沿中斷信號給空氣斷路器MCU，空氣斷路器MCU利用此中斷信號即可進行掉電監(jiān)測處理。

數據存儲單元是用的是AT24C64,AT24C64是存儲容量達64Kbit(8K*8bit)的EEPROM。存儲器器里面自動存儲的數據存儲時可選擇加密存儲，大大增加了數據存儲的安全性。

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單片機特別適合低成本傳感器系統(tǒng)，此類系統(tǒng)負責捕獲模擬信號、將之轉換為數字值、隨后對數據進行處理以進行顯示或傳送至主機系統(tǒng)。

漏電保護單元選用A型漏電保護器專用電路FM2147。AC型漏電保護器只對交流漏電起保護作用，對直流脈動漏電不能動作，起不到保護作用；而A型漏電保護器除了對交流漏電起保護外還對直流脈動 漏電起保護作用。因此，A型比AC型對漏電保護更具有全面性和安全性。直流脈動漏電引發(fā)的人體觸電、用電設備損壞、電氣火災等時有發(fā)生，造成了本不該發(fā)生的人員傷亡及財產損失，已經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型漏電保護器勢在必行。AC型(普通型)使用比較普遍，北美、西歐國家拒絕使用AC型漏電保護裝置。

該電能空氣斷路器要自動存儲接入線路一月的用電數據，必須要有時鐘。在空氣斷路器上電時，時鐘可通過RS485接口從外部設備獲得。為了避免長時間運行后，空氣斷路器系統(tǒng)時鐘和真實時間偏移過大，每隔一定的周期，空氣斷路器通過RS485接口要外部設備進行一次校時。

空氣斷路器的存儲單元，可根據存儲數據的多少，選擇不同容量的存儲芯片；數據存儲和對外通信時的加密算法也可根據單片機資源和對加密性能的要求，采用不同的加密算法。計量芯片的選擇也有很大的靈活性，生產電能計量芯片的廠家很多，計量芯片種類和型號也非常豐富，可以根據不同的需要，選擇性價比較高的單相電能計量芯片來替換本發(fā)明中使用的計量芯片。空氣斷路器的RS485接口芯片可根據性能、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量接入線路的相關用電信息，包括接入線路的電壓、電流、功率、功率因數、電量等；利用時鐘信號還能自動存儲接入線路最近一月的用電信息，以1分鐘為一個刻度，精確計量并記錄這1分鐘內的平均功率和平均用電電量。 同時根據時鐘信號，還可以自動存儲所接入線路最近一個月內的異常狀態(tài)信息，即記錄所接入線路每次出現異常狀態(tài)的時間點和異常狀態(tài)的類型。

該計量芯片的采集通道的濾波和抗干擾元件使用豐富，大大增強了空氣斷路器的抗干擾性和保證了計量數據的精度。

空氣斷路器的MCU在對用電數據存儲前先進行加密，所以存儲單元里面的數據都是經過加密的，即使意外被他人讀取到存儲芯片的數據，沒有密鑰的情況下，也很難破解到里面的真實數據?？諝鈹嗦菲鞯膶ν馔ㄐ哦疾捎昧思用芩惴ǎＷC了數據通信的安全性，對于對安全性要求較高的智能所接入線路且需要電能計量的智能所接入線路是較好的選擇。

漏電保護電路選用A型漏電保護器專用器件，A型比AC型對漏電保護更具有全面性和安全性。

該空氣斷路器除具有用電保護功能外，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，具有廣闊市場前景。

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