專利名稱：基于plc通訊感知峰谷電計量并控制電器的多功能插座的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型涉及一種基于PLC (電力線載波通訊的縮寫)通訊的可感知峰谷電計量并控制電器的多功能插座，屬于自動保護或控制裝置。
背景技術(shù)：
智能電網(wǎng)是國家重點建設(shè)的大型戰(zhàn)略性工程，是國家物聯(lián)網(wǎng)工程的重要組成部分。為了實現(xiàn)適應(yīng)節(jié)能減排、發(fā)展低碳經(jīng)濟的世界趨勢；緊跟國家對于“堅強智能電網(wǎng)”規(guī)劃及建設(shè)的步伐；滿足用戶終端對于家居、企業(yè)、樓宇小區(qū)用電智能化的實際需求，對于新能源接入、管理的需求的宗旨。但現(xiàn)有的普通電源插座、計量插座、簡單通訊、計時插座的單一斷供電、計量電量等因其功能單一，不能適應(yīng)今后的智能電網(wǎng)的需要。
發(fā)明內(nèi)容本實用新型的目的是為智能電網(wǎng)提供一種可感知電網(wǎng)峰谷/分時電價、感知室內(nèi)·溫度、接受電表端或類似用電終端的遠程控制，通過電力線載波(PLC)通訊或無線通訊方式連接用電管理終端、戶內(nèi)電表、或用電設(shè)備；用于傳輸電力、啟閉電路、采集信息、發(fā)送指令、記錄單個家用電器的用電信息，轉(zhuǎn)達或執(zhí)行來自上位控制單元的控制、管理、通訊功能的基于PLC通訊感知峰谷電計量并控制電器的多功能插座。本實用新型的基于PLC通訊感知峰谷電計量并控制電器的多功能插座，串聯(lián)在220V市電電源與負載之間,包括電源插頭、3w功率輸出的開關(guān)電源、控制裝置和負載插座，其特征在于所述控制裝置包括控制芯片和數(shù)據(jù)存儲芯片、電壓采集電路、電流采集電路、溫度測量芯片、繼電器及其驅(qū)動電路、通訊模塊接口和2個緩沖器，所述3w功率輸出的開關(guān)電源為控制裝置提供12V、5V和3. 3V的穩(wěn)壓電源，電壓采集電路和電流采集電路的采樣輸出信號分別與控制芯片的11+、11_和vr、vr的模擬信號輸入端連接，溫度測量芯片的信號輸出端與控制芯片的P2. 2 口連接，與外界聯(lián)系的通訊模塊的TX端和RX端經(jīng)通訊模塊接口和2個緩沖器分別與控制芯片的P2. 4 口和P2. 5 口連接，數(shù)據(jù)存儲芯片的WP、SCL、SDA腳分別與控制芯片的Pl. 2 口、Pl. 3 口和Pl. 4 口連接并通過I2C協(xié)議進行數(shù)據(jù)交換和數(shù)據(jù)存儲，繼電器的觸點開關(guān)串接在220V市電電源插頭與負載插座之間，繼電器的兩組控制線圈分別經(jīng)驅(qū)動電路與控制芯片的Pl. 0 口和Pl. I 口連接。為了顯示當(dāng)前的工作狀態(tài)，可增設(shè)工作狀態(tài)指示電路，所述工作狀態(tài)指示電路包括信息發(fā)送指示發(fā)光二極管和信息接收指示發(fā)光二極管，其中，信息發(fā)送指示發(fā)光二極管和信息接收指示發(fā)光二極管的負極分別與控制芯片的Pl. 5和P2. 3 口連接，信息發(fā)送指示發(fā)光二極管和信息接收指示發(fā)光二極管的正極與3. 3V電源連接。為了便于了解負載用電情況，可增設(shè)電量數(shù)字顯示屏。上述控制芯片Ul選用MSP430FE42X型低功耗帶計量的電能測量芯片，數(shù)據(jù)存儲芯片U2選用24C08型EEPROM型芯片，可以在掉電的情況下，數(shù)據(jù)不丟失。溫度測量芯片U3選用DS18S20型芯片。緩沖器選用SN74LVC1G07DBV型芯片。繼電器PLl選用HFE超小型磁保持繼電器，可以在掉電后重開機時保持掉電前狀態(tài)。本實用新型的基于PLC通訊感知峰谷電計量并控制電器的多功能插座，主要是在傳統(tǒng)插座的提供電源接ロ功能基礎(chǔ)上增加其信息化和智能化的功能。智能插座連接戶內(nèi)電表、用電管理終端和家用電器，開關(guān)電源通過對220v交流電進行變壓、整流、濾波、穩(wěn)壓獲取適當(dāng)?shù)碾妷禾峁┙o單片機、載波通信、計量、通斷控制單元等；控制芯片或SOC及相應(yīng)的外圍電路負責(zé)整個電路板的邏輯控制，并協(xié)同載波通信模塊與上位機智能電表進行通訊，當(dāng)用電峰時或谷時通過通斷控制芯片對連接其上的磁保持繼電器的觸點開關(guān)進行通斷電處理；計量單元通過控制芯片采集電量信息通過液晶顯示板顯示電器的實時電量等信息。是ー種可感知電網(wǎng)峰谷/分時電價、感知室內(nèi)溫度、接受電表端或類似用電終端的遠程控制，通過電カ線或無線方式連接用電管理終端、戶內(nèi)電表、或用電設(shè)備；用于傳輸電力、啟閉電路、采集信息、發(fā)送指令、記錄單個家用電器的用電信息，轉(zhuǎn)達或執(zhí)行來自上位控制單元的控制、管理、通訊功能的多功能插座。適合與智能電網(wǎng)配套使用。

圖I是本實用新型的ー種電路結(jié)構(gòu)方框圖；圖2是本實用新型的ー種主要電路結(jié)構(gòu)示意圖；圖3是本實用新型的另ー種主要電路結(jié)構(gòu)示意圖。
具體實施方式
參見附圖，本實用新型的基于PLC通訊感知峰谷電計量并控制電器的多功能插座，串聯(lián)在220V市電電源與負載之間，包括電源插頭l、3w功率輸出的開關(guān)電源、控制裝置和負載插座2，其中，所述控制裝置包括控制芯片Ul和數(shù)據(jù)存儲芯片U2、電壓采集電路、電流采集電路、溫度測量芯片U3、繼電器PLl及其驅(qū)動電路、通訊模塊接ロ C0N1、2個緩沖器U4和U5，其方框圖如圖I所示；所述3w功率輸出的開關(guān)電源為控制裝置提供12V、5V和3. 3V的穩(wěn)壓電源，電壓采集電路和電流采集電路的采樣輸出信號分別與控制芯片Ul的ΙΓ、11_和VI+、VF的模擬信號輸入端連接，溫度測量芯片U3的信號輸出端與控制芯片的P2. 2 ロ連接，與外界聯(lián)系的通訊模塊的XT端經(jīng)通訊模塊接ロ CONl和緩沖器U4與控制芯片Ul的P2. 4 ロ連接，與外界聯(lián)系的通訊模塊的RT端經(jīng)通訊模塊接ロ CONl和緩沖器U5與控制芯片Ul的P2. 5 ロ連接，數(shù)據(jù)存儲芯片U2的WP、SCL、SDA腳分別與控制芯片Ul的Pl. 2 ロ、Pl. 3 口和Pl. 4 ロ連接并通過I2C協(xié)議進行數(shù)據(jù)交換和數(shù)據(jù)存儲，繼電器PLl的第9腳和第12腳為觸點開關(guān)，該觸點開關(guān)串接在220V市電電源插頭AC220L與負載插座AC220L0之間，繼電器PLl的第I腳和第16腳、第2腳和第15腳為兩組控制線圈，該兩組控制線圈分別經(jīng)驅(qū)動電路Ql和Q2與控制芯片Ul的Pl. O 口和Pl. I ロ連接，其主要電路的連接關(guān)系如圖2所不。為了顯示當(dāng)前的工作狀態(tài)，可增設(shè)工作狀態(tài)指示電路，所述工作狀態(tài)指示電路包括信息發(fā)送指示發(fā)光二極管LED2和信息接收指示發(fā)光二極管LED3，其中，信息發(fā)送指示發(fā)光二極管LED2和信息接收指示發(fā)光二極管LED3的負極分別與控制芯片的Pl. 5和P2. 3 ロ連接，信息發(fā)送指示發(fā)光二極管LED2和信息接收指示發(fā)光二極管LED3的正極與3. 3V電源連接。、[0014]為了便于了解負載用電情況，可增設(shè)實時電量的液晶顯示板U6，該液晶顯示板U6的信號控制端分別與控制芯片Ul的SO S23 口連接。如圖3所示。上述控制芯片Ul選用MSP430FE42X型低功耗帶計量的電能測量芯片，數(shù)據(jù)存儲芯片U2選用24C08型EEPROM型芯片，可以在掉電的情況下，數(shù)據(jù)不丟失。溫度測量芯片U3選用DS18S20型芯片。緩沖器U4和U5選用SN74LVC1G07DBV型芯片。繼電器PLl選用HFE超小型磁保持繼電器，可以在掉電后重開機時保持掉電前狀態(tài)。所述通訊模塊接口 CONl是能兼容多種通訊方式的接口，通過SPI 口或者串口與通訊模塊進行通訊，根據(jù)不同的通訊模塊可以選擇多種通訊方式，如電力載波、無線RF433、Zigbee等進行遠程控制。使用的電力載波模塊(即PLC模塊)采用的是AMAR高速電力線載波模塊，是一種基于多載波傳輸?shù)腛FDM正交頻分復(fù)用技術(shù)的G3-PLC協(xié)議標(biāo)準(zhǔn)的載波模 塊；傳輸數(shù)率達到IOOkbps ;解決了特定頻率信號干擾和和選頻特性造成的衰減問題，提供通信的可靠性。工作時，通過電壓采集電路和電流采集電路分別采集線路上的電壓電流，由此控制芯片內(nèi)部進行運算，軟件只需要調(diào)整變比，就可以獲得采集的電壓、電流、功率等電氣量。通過溫度測量芯片，測量室溫，通過1-wire傳輸方式傳給控制芯片，由控制芯片進行判斷，并作出正確動作。通過串口擴展外部通訊方式，可以連接無線模塊、電力載波模塊(PLC)等。當(dāng)終端有數(shù)據(jù)調(diào)取命令或者下發(fā)命令時可以通過通訊模塊進行終端與插座的數(shù)據(jù)交互。當(dāng)需要開或者關(guān)閉插座上的用電器時，通過控制繼電器PLl開合進行操作。
權(quán)利要求1.一種基于PLC通訊感知峰谷電計量并控制電器的多功能插座，串聯(lián)在220V市電電源與負載之間，包括電源插頭、3w功率輸出的開關(guān)電源、控制裝置和負載插座，其特征在于所述控制裝置包括控制芯片和數(shù)據(jù)存儲芯片、電壓采集電路、電流采集電路、溫度測量芯片、繼電器及其驅(qū)動電路、通訊模塊接口和2個緩沖器，所述3w功率輸出的開關(guān)電源為控制裝置提供12V、5V和3. 3V的穩(wěn)壓電源，電壓采集電路和電流采集電路的采樣輸出信號分別與控制芯片的ιΓ、ιγ和vi+、vr的模擬信號輸入端連接，溫度測量芯片的信號輸出端與控制芯片的P2. 2 ロ連接，與外界聯(lián)系的通訊模塊的TX端和RX端經(jīng)通訊模塊接口和2個緩沖器分別與控制芯片的P2. 4 口和P2. 5 ロ連接，數(shù)據(jù)存儲芯片的WP、SCL、SDA腳分別與控制芯片的Pl. 2 ロ、Pl. 3 口和Pl. 4 ロ連接并通過I2C協(xié)議進行數(shù)據(jù)交換和數(shù)據(jù)存儲，繼電器的觸點開關(guān)串接在220V市電電源插頭與負載插座之間，繼電器的兩組控制線圈分別經(jīng)驅(qū)動電路與控制芯片的Pl. O 口和Pl. I ロ連接。
2.如權(quán)利要求I所述的基于PLC通訊感知峰谷電計量并控制電器的多功能插座，其特征在于還包括工作狀態(tài)指示電路，所述工作狀態(tài)指示電路包括信息發(fā)送指示發(fā)光二極管和信息接收指示發(fā)光二極管，其中，信息發(fā)送指示發(fā)光二極管和信息接收指示發(fā)光二極管的負極分別與控制芯片的Pl. 5和P2. 3 ロ連接，信息發(fā)送指示發(fā)光二極管和信息接收指示發(fā)光二極管的正極與3. 3V電源連接。
3.如權(quán)利要求2所述的基于PLC通訊感知峰谷電計量并控制電器的多功能插座，其特征在于所述控制芯片選用MSP430FE42X型低功耗帶計量的電能測量芯片，數(shù)據(jù)存儲芯片選用24C08型EEPROM型芯片，溫度測量芯片選用DS18S20型芯片，緩沖器選用SN74LVC1G07DBV型芯片，繼電器選用HFE超小型磁保持繼電器。
專利摘要本實用新型的基于PLC通訊感知峰谷電計量并控制電器的多功能插座，串聯(lián)在220V市電電源與負載之間，包括電源插頭、3w功率輸出的開關(guān)電源、控制裝置和負載插座，所述控制裝置包括控制芯片和數(shù)據(jù)存儲芯片、電壓采集電路、電流采集電路、溫度測量芯片、繼電器及其驅(qū)動電路、通訊模塊接口和2個緩沖器，繼電器的觸點開關(guān)串接在220V市電電源插頭與負載插座之間。是一種可感知電網(wǎng)峰谷/分時電價、感知室內(nèi)溫度、接受電表端或類似用電終端的遠程控制，通過電力線或無線方式連接用電管理終端、戶內(nèi)電表、或用電設(shè)備；用于傳輸電力、啟閉電路、采集信息、發(fā)送指令、記錄單個家用電器的用電信息，轉(zhuǎn)達或執(zhí)行來自上位控制單元的控制、管理、通訊功能的多功能插座。適合與智能電網(wǎng)配套使用。
文檔編號H01R13/70GK202474492SQ20112047559
公開日2012年10月3日 申請日期2011年11月25日 優(yōu)先權(quán)日2011年11月25日
發(fā)明者厲領(lǐng), 康濤, 楊慰, 胡國榮, 陳小芳 申請人:南京博達投資咨詢有限公司