CN211127152U - 一种家用电器智能节电装置 - Google Patents
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Abstract
本实用新型公开一种家用电器智能节电装置，包括：电流、电压检测单元，用于实时监测家用电器使用时的电压和电流；功率计算单元，根据检测的电压和电流计算家用电器的功率及功率因数；功率因数补偿单元，包括电容器及其控制电路，用于对功率因数进行补偿；继电器单元，用于控制家用电器通电或断电；微处理器单元，用于控制上述单元的工作过程，包括读取功率计算单元计算出的功率和功率因数数据，根据功率数据判断家用电器处于运行状态还是待机状态，向继电器输出保持通电或断电的控制信号；根据功率因数数据计算出应当补偿或切除的电容量，向功率因数补偿单元输出投入或切除相应容量电容器的控制信号；电源单元，为本装置提供运行电源。
Description
技术领域
本实用新型属于节能技术领域，涉及一种家用电器节电装置。
背景技术
家用电器多为感性负载，运行时功率因数较低，无功电流导致电网的线损变大，浪费电能，于是出现了针对该问题的家用节电装置，目前，市面销售的这类家用节电装置是将固定容量的电容器直接并联于家庭中的单相电插座上，从而提高功率因数，降低视在功率达到节电目的。但是，直接投入固定容量的电容器可能会引起对功率因数过补偿，造成功率因数反而下降。另外，人们的操作习惯对节电也有影响，例如，习惯用遥控板关掉电视机，但不去关掉电视机电源开关，电视机处于待机状态，同样会耗电。
发明内容
为克服上述现有技术的不足，本实用新型提供一种家用电器智能节电装置，该装置可以根据家用电器的实际功率因数补偿相应容量的电容量，既不欠补偿，也不过补偿；可以判断家用电器处于运行状态还是待机状态，并控制供电开关闭合或者断开，从而避免待机耗电。其技术解决方案是：
一种家用电器智能节电装置，其特征在于，该装置包括：
-电流、电压检测单元，用于实时监测家用电器使用时的电压和电流；
-功率计算单元，根据检测的电压和电流计算家用电器的功率及功率因数；
-功率因数补偿单元，包括电容器及其控制电路，用于对功率因数进行补偿；
-继电器单元，用于控制家用电器通电或断电；
-微处理器单元，用于控制上述单元的工作过程，包括读取功率计算单元计算出的功率和功率因数数据，根据功率数据判断家用电器处于运行状态还是待机状态，向继电器输出保持通电或断电的控制信号；根据功率因数数据计算出应当补偿或切除的电容量，向功率因数补偿单元输出投入或切除相应容量电容器的控制信号；
-电源单元，为本装置提供运行电源。
所述电流、电压检测单元的电流检测电路采用20毫欧姆1瓦的合金电阻与负载串联，取该电阻两端连接至功率计算单元的电流输入端，电压检测电路采用电阻分压方式，在火线和零线间并联接入3个470千欧姆，精度为千分之一的电阻，从该并联电阻中取直接与零线相连的电阻上的电压信号。
所述功率计算单元采用集成芯片CS5463。
所述功率因数补偿单元由多条补偿电路组成，每一条补偿电路具有电容器及其控制电路。
本实用新型的有益效果：
本装置有智能，可以根据家用电器的实际功率因数补偿相应容量的电容量，既不欠补偿，也不过补偿；可以判断家用电器处于运行状态还是待机状态，并控制供电开关闭合或者断开，避免待机耗电，实现最大可能节电。
附图说明
图1是本实用新型的硬件电路系统框图。
图2是本实用新型的电压、电流检测以及功率计算单元电路原理图。
图3是功率因数补偿单元电路原理图。
图4是图3中一条功率因数补偿电路原理图。
图5是微处理器控制输出插座的原理图。
具体实施方式
图1所示的实施例为本实用新型的硬件电路系统框图，在图1中，输入单相电源（1）的火线L，零线N，通过继电器（2）连接到输出插座（3），家用电器的电源插头可插入到输出插座（3），通过继电器（2）控制家用电器的供电和断电，电压检测单元（4）并联于火线和零线之间，电流检测单元（5）串联于火线上，功率因数补偿单元（6）并联于火线和零线之间，电压检测单元（4）输出的电压和电流检测单元（5）输出的电压值送入功率计算单元（7），功率计算单元（7）的串口总线连接到微处理器（8）的SPI口，微处理器（8）通过P1.3口控制继电器（2），从而控制输出插座（3）的供电和断电。
在图2所示实施例中，R1,R2,R3,R4,R5,R6,R构成电压检测单元电路，取R6到零线N之间的电压送入到功率计算单元芯片CS5463的VIN+和VIN-，将电流取样电阻一端接PN另一端接PI+,并将这两端的电压送入CS5463的IIN+和IIN-,功率计算单元电路核心芯片CS5463通过采样到的电压和电流进行功率及功率因数计算，将计算结果通过SDI,SDO送给微处理器，由微处理器控制功率因数补偿单元进行电容器的投切从而补偿功率因数。
在图3中，功率补偿单元（6）由六条补偿电路组成，每一条补偿电路的结构见图4。
在图4中，在火线L和零线N之间接入补偿电容器C334和双向可控硅BT138-600E，C334和双向可控硅BT138-600E串联，双向可控硅BT138-600E的导通取决于光耦U1 MC3036是否导通，当来自微处理器的输出信号RELAY1为低电平时光耦U1导通，即U1的第6脚到第4脚导通，BT138-600E被触发导通，火线L和零线N之间并联补偿电容器，从而对负载进行功率因数补偿。
图1中微处理器（8）输出6个控制信号RELAY1,RELAY2, RELAY3,RELAY4, RELAY5,RELAY6, 分别控制图3中的6组功率补偿电路的电容器C2,C4,C6,C8,C10,C12,从而根据负载实际功率因数大小进行智能投切电容器达到最佳补偿效果。
在图5中，微处理器根据从CS5463读取的电流数据对图1中的继电器（2）进行控制，从而控制输出插座（3）的通断，当图2中电流检测电路检测的电流小于某一设定的待机电流时，微处理器将继电器断开，从而切断负载的待机功耗，实现最大可能的节电。
Claims (4)
1.一种家用电器智能节电装置，其特征在于，该装置包括：
-电流、电压检测单元，用于实时监测家用电器使用时的电压和电流；
-功率计算单元，根据检测的电压和电流计算家用电器的功率及功率因数；
-功率因数补偿单元，包括电容器及其控制电路，用于对功率因数进行补偿；
-继电器单元，用于控制家用电器通电或断电；
-微处理器单元，用于控制上述单元的工作过程，包括读取功率计算单元计算出的功率和功率因数数据，根据功率数据判断家用电器处于运行状态还是待机状态，向继电器输出保持通电或断电的控制信号；根据功率因数数据计算出应当补偿或切除的电容量，向功率因数补偿单元输出投入或切除相应容量电容器的控制信号；
-电源单元，为本装置提供运行电源。
2.如权利要求1所述的家用电器智能节电装置，其特征在于，所述电流、电压检测单元的电流检测电路采用20毫欧姆1瓦的合金电阻与负载串联，取该电阻两端连接至功率计算单元的电流输入端，电压检测电路采用电阻分压方式，在火线和零线间并联接入3个470千欧姆，精度为千分之一的电阻，从该并联电阻中取直接与零线相连的电阻上的电压信号。
3.如权利要求1所述的家用电器智能节电装置，其特征在于，所述功率计算单元采用集成芯片CS5463。
4.如权利要求1所述的家用电器智能节电装置，其特征在于，所述功率因数补偿单元由多条补偿电路组成，每一条补偿电路具有电容器及其控制电路。
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Cited By (1)
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|---|---|---|---|---|
| CN114911661A (zh) * | 2022-05-30 | 2022-08-16 | 青岛信芯微电子科技股份有限公司 | 一种信号处理电路、状态控制方法以及显示设备 |
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2019
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