电量采集电路、控制系统及空调器的制作方法

1.本技术涉及电子技术领域，具体涉及一种电量采集电路、控制系统及空调器。


背景技术：

2.随着国家对节能环保的日趋严格，轻商多联机的变频化已日益普及，电能管理在轻商一拖多联机空调系统中的应用越来越广泛。
3.目前应用于轻商一拖多联机空调系统的电能管理主要是采用互感器的方案，通过数字电表检测电量，或者由互感器检测电源输入电压和电流，通过电路转化为标准模拟信号，由控制器主控芯片采样ad值，通过软件计算出电量值，该方案采用的数字电表或电流互感器成本均偏高，且尺寸偏大，不利于小型化或结构受限的场景应用。


技术实现要素：

4.本技术提供一种能够解决目前多联机空调系统中采用的电能管理方案存在成本高、尺寸大、结构受限的问题的电量采集电路、控制系统及空调器。
5.一方面，本技术提供电量采集电路，包括电源模块、与所述电源模块电连接的电压检测模块和电流检测模块、与所述电源模块和所述电流检测模块电连接的电能采集模块；
6.所述电压检测模块包括第一电压偏置单元，所述第一电压偏置单元用于将输入至所述电压检测模块中的电压检测信号抬升为正向电压；
7.所述电流检测模块包括第二电压偏置单元，所述第二电压偏置单元用于将输入至所述电流检测模块中的电流检测信号抬升为正向电压。
8.在本技术一种可能的实现方式中，所述电压检测模块包括第一隔离单元，所述第一隔离单元与电源模块电连接，用于使所述电源模块与所述电压检测模块之间形成电压降。
9.在本技术一种可能的实现方式中，所述电压检测模块包括电压比例放大单元，所述电压比例放大单元与所述第一隔离单元电连接，用于对所述为输入至所述电压检测模块的电压检测信号进行放大。
10.在本技术一种可能的实现方式中，所述电压检测模块包括第一整流滤波单元，所述第一整流滤波单元与所述电能采集模块电连接，用于对所述电压检测模块输出的电压采样信号进行滤波。
11.在本技术一种可能的实现方式中，所述电流检测模块包括第二隔离单元，所述第二隔离单元与电源模块电连接，用于使所述电源模块与所述电流检测模块之间形成电压降。
12.在本技术一种可能的实现方式中，所述电流检测模块包括电流比例放大单元，所述电流比例放大单元与所述第二隔离单元电连接，用于对所述为输入至所述电流检测模块的电流检测信号进行放大。
13.在本技术一种可能的实现方式中，所述电流检测模块包括第二整流滤波单元，所
述第二整流滤波单元与所述电能采集模块电连接，用于对所述电流检测模块输出的电流采样信号进行滤波。
14.在本技术一种可能的实现方式中，所述电量采集电路还包括电源整流滤波模块，所述电源整流滤波模块与所述电源模块电连接，用于对所述电源模块输出的电源信号进行整流滤波。
15.另一方面，本技术提供一种控制系统，所述控制系统包括电量采集电路和驱动电路，所述电量采集电路采用的是如所述的电量采集电路。
16.另一方面，本技术还提供一种空调器，所述空调器包括风机和压缩机，还包括如所述的电量采集电路或者如所述的控制系统。
17.本技术通过电源模块提供电源信号，通过电压检测模块和电流检测模块分别检测电源信号中的电压检测信号和电流检测信号，电能采集模块接收电压检测信号和电流检测信号后，计算出对应的电量，实现了电能管理，本技术的结构轻量化，解决了现有技术中多联机空调系统中采用的电能管理方案存在成本高、尺寸大、结构受限的问题，通过第一电压偏置单元对电压检测信号提供正向偏置，以维持输入的电压检测信号为正向，通过第二电压偏置单元对电流检测信号提供正向偏置，以维持电流检测信号为正向，使电压检测模块和电流检测模块工作更加稳定，实现空调器电能的精准监测和管理。
附图说明
18.为了更清楚地说明本技术实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本技术的一些实施例，对于本领域技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
19.图1是本技术实施例提供的电量采集电路的一个实施例结构示意图。
具体实施方式
20.下面将结合本技术实施例中的附图，对本技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本技术中的实施例，本领域技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本技术保护的范围。
21.在本技术的描述中，需要理解的是，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个所述特征。在本技术的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。
22.在本技术中，“示例性”一词用来表示“用作例子、例证或说明”。本技术中被描述为“示例性”的任何实施例不一定被解释为比其它实施例更优选或更具优势。为了使本领域任何技术人员能够实现和使用本技术，给出了以下描述。在以下描述中，为了解释的目的而列出了细节。应当明白的是，本领域普通技术人员可以认识到，在不使用这些特定细节的情况下也可以实现本技术。在其它实例中，不会对公知的结构和过程进行详细阐述，以避免不必要的细节使本技术的描述变得晦涩。因此，本技术并非旨在限于所示的实施例，而是与符合
本技术所公开的原理和特征的最广范围相一致。
23.本技术实施例提供一种电量采集电路、控制系统及空调器，以下分别进行详细说明。
24.如图1所示，为本技术实施例中电量采集电路的一个实施例结构示意图，该电量采集电路包括：
25.一方面，本技术提供电量采集电路，包括电源模块100、与电源模块100电连接的电压检测模块200和电流检测模块300、与电源模块100和电流检测模块300电连接的电能采集模块400。
26.电压检测模块200包括第一电压偏置单元201，第一电压偏置单元201用于将输入至电压检测模块200中的电压检测信号抬升为正向电压。
27.其中，第一电压偏置单元201具体包括电阻r7，电阻r8，电阻r9，电容c4、运算放大器ic1-2、电阻r10以及电容c5，电阻r7的一端与电源vcc1电连接，电源vcc1可以是直流电源，用于为第一电压偏置单元201提供直流电源，电阻r7的另一端与运算放大器ic1-2的同向输入端电连接，电阻r8的一端与运算放大器ic1-2的同向输入端电连接，电阻r8的另一端接地，电容c4与电阻r8并联，电阻r9的两端分别与运算放大器ic1-2的反向输入端和输出端电连接，运算放大器ic1-2的输出端与电阻r10的一端电连接，电阻r10的另一端通过电容c5接地。在第一电压偏置单元201中，电源vcc1输入的直流电源经过运算放大器ic1-2后输出偏置电压信号，通过偏置电压信号与输入至电压检测模块200中的电压检测信号抬升为正向电压。
28.电流检测模块300包括第二电压偏置单元301，第二电压偏置单元301用于将输入至电流检测模块300中的电流检测信号抬升为正向电压。
29.其中，第一电压偏置单元201具体包括电阻r16，电阻r17，电阻r18，电容c4、运算放大器ic2-2、电阻r19以及电容c10，电阻r16的一端与电源vcc1电连接，电源vcc1用于为第一电压偏置单元201提供直流电源，电阻r16的另一端与运算放大器ic2-2的同向输入端电连接，电阻r17的一端与运算放大器ic2-2的同向输入端电连接，电阻r17的另一端接地，电容c4与电阻r17并联，电阻r18的两端分别与运算放大器ic2-2的反向输入端和输出端电连接，运算放大器ic2-2的输出端与电阻r19的一端电连接，电阻r19的另一端通过电容c10接地。在第一电压偏置单元201中，电源vcc1输入的直流电源经过运算放大器ic2-2后输出偏置电压信号，通过偏置电压信号与输入至电流检测模块300中的电压检测信号抬升为正向电压，即将输入至电流检测模块300中的电流检测信号抬升为正向电流。
30.本技术通过电源模块100提供电源信号，通过电压检测模块200和电流检测模块300分别检测电源信号中的电压检测信号和电流检测信号，电能采集模块400接收电压检测信号和电流检测信号后，计算出对应的电量，实现了电能管理，本技术的结构轻量化，解决了现有技术中多联机空调系统中采用的电能管理方案存在成本高、尺寸大、结构受限的问题。
31.通过第一电压偏置单元201对电压检测信号提供正向电压偏置，以维持输入的电压检测信号为正向，通过第二电压偏置单元301对电流检测信号提供正向电流偏置，以维持电流检测信号为正向，使电压检测模块200和电流检测模块300工作更加稳定，从而使输入至电能采集模块400的电压采样信号和电流采样信号更加稳定和精准，实现空调器电能的
精准监测和管理。
32.其中，电源模块100包括火线输入端acl、零线输入端acn、熔断器fuse1、精密无感电阻r1、压敏电阻zr1，火线输入端acl和零线输入端can同时电连接于市电，火线输入端acl电连接有熔断器fuse1，通过熔断器fuse1对电路整体起到过载保护作用，零线输入端acn电连接有精密无感电阻r1，通过精密无感电阻r1对输入的电源信号中的电流检测信号进行采样，火线输入端acl和零线输入端acn之间电连接有压敏电阻zr1，压敏电阻zr1的一端电连接于火线输入端acl与熔断器fuse1的电连接点处，压敏电阻zr1的另一端电连接于零线输入端acn与精密无感电阻r1的电连接点处，压敏电阻zr1是电磁炉过压保护器，用于防止输入的电源信号冲击性的高压信号输入至电路中，起到过压保护作用。
33.在本技术的另一个实施例中，电量采集电路还包括电源整流滤波模块101，电源整流滤波模块101与电源模块100电连接，用于对电源模块100输出的电源信号进行整流滤波。
34.电源整流滤波模块101包括整流电路和滤波电路，整流电路包括整流器br1，滤波电路包括由电解电容ec1、共模电感l1、电解电容ec2构成的滤波器，滤波器的输入端与压敏电阻zr1电连接，滤波器的输出端与整流器br1的输入端电连接，滤波器与整流器br1之间电连接有热敏电阻ntc1，通过热敏电阻ntc1来降低温度对电路整体的影响，整流器br1的输出端通过电容e1与空调器的驱动电路电连接，空调器的驱动电路图1中未示出。
35.其中，电压检测模块200包括第一电压偏置单元201，第一电压偏置单元201用于将输入至电压检测模块200中的电压检测信号抬升为正向电压；
36.在本技术的另一个实施例中，电压检测模块200包括第一隔离单元202，第一隔离单元202与电源模块100电连接，用于使电源模块100与电压检测模块200之间形成电压降。
37.第一隔离单元202包括电阻r2和电阻r3，电阻r2的一端与零线输入端can电连接，电阻r3与火线输入端acl电连接，电阻r2的另一端和电阻r3的另一端均电连接于电压比例放大单元203(如下文所述)，电阻r2和电阻r3均采用大电阻。电阻r2和电阻r3用于使电源模块100与电压检测模块200之间形成电压降，避免电源模块100与电压检测模块200之间直接短路。
38.在本技术的另一个实施例中，电压检测模块200包括电压比例放大单元203，电压比例放大单元203与第一隔离单元202电连接，用于对为输入至电压检测模块200的电压检测信号进行放大。
39.电压比例放大单元203包括运算放大器ic1-1、电容c1、电容c2、电阻r4以及电阻r5，运算放大器ic1-1的同向输入端与电阻r3电连接，运算放大器ic1-1的反向输入端与电阻r2电连接，电阻r4的一端和电容c2的一端共同电连接于电阻r10与电容c5的电连接节点处，即电阻r4的一端和电容c2的一端共同电连接于运算放大器ic1-2用于输出的正向偏置电压的输出节点处，电阻r4的另一端与电容c2的另一端同时电连接于运算放大器ic1-1的同向输入端，电容c1的两端分别电连接于运算放大器ic1-1的反向输入端和运算放大器ic1-1的输出端，电阻r5与电容c1并联电连接。输入至电压比例放大单元203的电压检测信号输入至运算放大器ic1-1中时，通过运算放大器ic1-1的同向输入端输入的正向偏置电压对电压检测信号进行抬升，使将电压检测信号的负半轴电压抬高至0v以上，从而减少电压检测信号的负半轴电压对检测到的实际电压值的影响，再通过运算放大器ic1-1进行放大后输出放大后的电压采样信号。
40.其中，运算放大器ic1-1和运算放大器ic1-2为第一运算放大器集成芯片，在本实施例中第一运算放大器集成芯片可以是型号为op07系列或op27系列的精密双极性输入级运算放大器，也可以是其他型号的双极性运算放大器，这里不做限定。
41.在本技术的另一个实施例中，电压检测模块200包括第一整流滤波单元204，第一整流滤波单元204与电能采集模块400电连接，用于对电压检测模块200输出的电压采样信号进行滤波。
42.第一整流滤波单元204包括电阻r6、电容c3和整流桥d1，电阻r6的一端电连接于电容c1与运算放大器ic1-1的输出端的电连接节点处，电阻r6的另一端与电容c3的一端电连接，电容c3的另一端接地，整流桥d1的交流输入端电连接于电阻r6与电容c3的电连接节点处，整流桥d1的整流正极输出和整流负极输出分别电连接于电源vcc1和地，电阻r6与电容c3的电连接节点处与电能采集模块400的电压采样引脚vac电连接。电压检测电路输出的电压采样信号经过第一整流滤波单元204整流滤波后，输入至电能采集模块400的电压采样引脚vac，实现电源信号的电压采样。
43.在本技术的另一个实施例中，电流检测模块300包括第二隔离单元302，第二隔离单元302与电源模块100电连接，用于使电源模块100与电流检测模块300之间形成电压降。
44.第二隔离单元302包括电阻r11和电阻r12，电阻r11的一端与精密无感电阻r1的一端电连接，即电阻r11的一端与精密无感电阻r1的v2端电连接，电阻r12与精密无感电阻r1的另一端电连接，即电阻r12的一端与精密无感电阻r1的v1端电连接，电阻r11的另一端和电阻r12的另一端均电连接于电流比例放大单元303(如下文所述)，电阻r11和电阻r12均采用大电阻。电阻r11和电阻r12用于使电源模块100与电流检测模块300之间形成电压降，避免电源模块100与电流检测模块300之间直接短路。
45.在本技术的另一个实施例中，电流检测模块300包括电流比例放大单元303，电流比例放大单元303与第二隔离单元302电连接，用于对为输入至电流检测模块300的电流检测信号进行放大。
46.电流比例放大单元303包括运算放大器ic2-1、电容c6、电容c7、电阻r13以及电阻r14，运算放大器ic2-1的同向输入端与电阻r3电连接，运算放大器ic2-1的反向输入端与电阻r2电连接，电阻r13的一端和电容c7的一端共同电连接于电阻r10与电容c5的电连接节点处，即电阻r13的一端和电容c7的一端共同电连接于运算放大器ic2-2用于输出的正向偏置电压的输出节点处，电阻r13的另一端与电容c7的另一端同时电连接于运算放大器ic2-1的同向输入端，电容c6的两端分别电连接于运算放大器ic2-1的反向输入端和运算放大器ic2-1的输出端，电阻r14与电容c6并联电连接。输入至电压比例放大单元203的电压检测信号输入至运算放大器ic2-1中时，通过运算放大器ic2-1的同向输入端输入的正向偏置电压对电压检测信号进行抬升，即对输入至运算放大器ic2-1的电流检测信号进行抬升，使将电流检测信号的负半轴电压抬高至0v以上，从而减少电流检测信号的负半轴电压对检测到的实际电压值的影响，再通过运算放大器ic2-1进行放大后输出放大后的电流采样信号。
47.其中，运算放大器ic2-1和运算放大器ic2-2为第二运算放大器集成芯片，在本实施例中第二运算放大器集成芯片可以是型号为op07系列或op27系列的精密双极性输入级运算放大器，也可以是其他型号的双极性运算放大器，这里不做限定。
48.在本技术的另一个实施例中，电流检测模块300包括第二整流滤波单元304，第二
整流滤波单元304与电能采集模块400电连接，用于对电流检测模块300输出的电流采样信号进行滤波。
49.第二整流滤波单元304包括电阻r15、电容c8和整流桥d2，电阻r15的一端电连接于电容c1与运算放大器ic2-1的输出端的电连接节点处，电阻r15的另一端与电容c8的一端电连接，电容c8的另一端接地，整流桥d2的交流输入端电连接于电阻r15与电容c8的电连接节点处，整流桥d2的整流正极输出和整流负极输出分别电连接于电源vcc1和地，电阻r15与电容c8的电连接节点处与电能采集模块400的电压采样引脚iac电连接。电压检测模块200输出的电压采样信号经过第二整流滤波单元304整流滤波后，输入至电能采集模块400的电压采样引脚iac，实现电源信号的电压采样。
50.在本实施例中，电能采集模块400可以采用型号为hlw8012、hlw8032、hlw8112、hlw8110等型号的计量芯片，也可以根据实际情况选择其他型号的电能采集模块400，本实施例中不作限定。
51.在本技术的另一个实施例中，本技术提供一种控制系统，控制系统包括电量采集电路和驱动电路，电量采集电路采用的是上述的电量采集电路。
52.在本技术的另一个实施例中，本技术还提供一种空调器，空调器包括风机和压缩机，还包括上述的电量采集电路或者上述的控制系统。
53.以上对本技术实施例所提供的一种电量采集电路、控制系统及空调器进行了详细介绍，本文中应用了具体个例对本技术的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本技术的方法及其核心思想；同时，对于本领域的技术人员，依据本技术的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处，综上所述，本说明书内容不应理解为对本技术的限制。