专利名称：宿舍安全用电智能管理控制器的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种用电安全管理器，特别涉及一种宿舍安全用电智能管理控制器。
背景技术：
在现在高校数量增多，高校学生基本上住校，他们在宿舍中使用了一些较容易引 起火灾的阻性负载，为避免火灾的隐患，以往有采限电器；所述限电器其实也就是限制电 流，以往采用的电路由保险丝，和较简单的采样电路、比较电路、延时电路，执行电路构成的 限电器来判断用电回路中电流的大小达到安全用电的目的；前者采用保险丝，在保险丝烧 毁后用电回路无法自动恢复，需人工修复保险丝；后者采用的电路是由采样电路输出电阻 分压值到比较器IC同基准电压比较判断电流大小，当回路中有超负荷的负载接入时(使用 了热水器，电热炉等违禁电器)，所产生的大电流流过分压电阻使得分压电阻两端电压上升 至高于比较器基准电压，经由比较器比较后输出高电平驱动延时电路工作，延时电路延时 间到达后，输出驱动电压至执行电路，执行电路使与继电器线圈串接的三极管导通来驱动 继电器线圈工作，常闭点断开用电回路来实现安全保护；当回路中电流小于最大值后，所产 生的小电流流过分压电阻使得分压电阻两端电压下降至低于比较器基准电压，经由比较器 比较后输出低电平关闭延时电路，延时电路无驱动电压至执行电路，执行电路使与继电器 线圈串接的三极管截止来断开继电器工作，接通用电回路恢复供电。
发明内容
针对现有技术存在的不足，本发明提供了一种能够自动判断用电设备负载特征， 对违禁电器使用自动跳闸的宿舍安全用电智能管理控制器。
为实现上述目的，本发明提供了如下技术方案一种宿舍安全用电智能管理控制
器，包括有微处理器、与外部用电电路回路连接的电压电流采样电路、串接于微处理器于电
压电流采样电路之间的A/D转换电路、控制电路及磁继电器，所述控制电路设于微处理器
与磁继电器之间，磁继电器与外部使用电路组成回路，微处理器输出驱动脉冲信号至控制
电路，控制电路驱动磁继电器，构成磁继电器与外部电路回路的断开或导通。 采用上述技术方案，由于电压电流电路接至外部用电电路的回路，电压电流采集
电路采集外部用电回路的电压、电流适合的有效值，然后经A/D转换输入处理芯片，计算出
电流、电压相位差，判定用电器负载特性是阻性还是感性或容性、以此自动识别电热水器、
电炉、空调、电脑等电器，当为阻性负载或负载功率超过设定最大允许功率，通过微处器计
算后，并驱动脉冲信号给控制电路，由控制电路驱动磁继电器，切断供电，有效的防止用电
超出负载，避免短路，消除火灾隐患；而微处理器可根据测得的电流与电压的相位差来辨别
宿舍用电回路中加载的是感性、容性还是阻性负载，当测到结果不为阻性负载的允许阻性
负载，且功率小于设定允许的最大功率时，微处理器输出驱动脉冲信号给控制电路，控制电
路驱动磁继电器，磁继电器线圈两端加电，使得常闭触点恢复常闭状态，恢复供电，代替了
传统的人工操作，实现了智能化。
本发明进一步设置为还包括有与微处理器连接并构成数据相互传输的数据存储 器、时钟电路及报警电路，所述的电压电流采样电路由电压采集电路及电流采集电路组成， A/D转换电路采用的转换器(CS5460)与微处理器连接。 采用上述技术方案，数据存储器的设置能够使微处理器将经过测试的阻性及感性 负载进行记录，当A/D转换电路重复传输已记录的阻性及感性负载时，则无需微处理器再 次的进行运算，时钟电路的设置则具有年月日时分时间单位，以便提供微处理时间记录，方 便操作人员对数据的提取及观察；报警电路采用LED和蜂鸣器输出声光报警，警示用户正 在使用不安全用电管理，起到提示的作用。 其中，数据存储器采用高速串行口具有256K数据空间。 本发明更进一步设置为微处理器采用十六位带乘法单片机，微处理器还与联网
通讯电路连接，该联网通讯电路采用高速485总线通讯方式连接管理PC。 采用上述技术方案，联网通讯电路采用高速485总线通讯方式连接管理PC，以便
传输智能管理器当前状态及设定信息。 下面结合附图对本发明作进一步描述
图1为本发明实施例的方框原图；
图2为本发明实施例的电路图； 图3为本发明实施例与一幢楼电路连接的方框原理图。
具体实施例方式
如图1、图2、图3所示的一种宿舍安全用电智能管理控制器，包括有微处理器、与 外部用电电路回路连接的电压电流采样电路、串接于微处理器于电压电流采样电路之间的 A/D转换电路、控制电路及磁继电器，所述控制电路设于微处理器与磁继电器之间，磁继电 器与外部使用电路组成回路，微处理器输出驱动脉冲信号至控制电路，控制电路驱动磁继 电器，构成磁继电器与外部电路回路的断开或导通。由于电压电流电路接至外部用电电路 的回路，电压电流采集电路采集外部用电回路的电压、电流适合的有效值，然后经A/D转换 输入处理芯片，计算出电流、电压相位差，判定用电器负载特性是阻性还是感性或容性、以 此自动识别电热水器、电炉、空调、电脑等电器，当为阻性负载或负载功率超过设定最大允 许功率，通过微处器计算后，并驱动脉冲信号给控制电路，由控制电路驱动磁继电器，切断 供电，有效的防止用电超出负载，避免短路，消除火灾隐患；而微处理器可根据测得的电流 与电压的相位差来辨别宿舍用电回路中加载的是感性、容性还是阻性负载，当测到结果不 为阻性负载的允许阻性负载，且功率小于设定允许的最大功率时，微处理器输出驱动脉冲 信号给控制电路，控制电路驱动磁继电器，磁继电器线圈两端加电，使得常闭触点恢复常闭 状态，恢复供电，代替了传统的人工操作，实现了智能化。而且微处理器测试阻止负载的最 高精度控制30W左右的阻性负载，有效控制电热毯等违规电器的使用，阻性负载控制精度 范围根据用户需求现场20-3000W或至IOOOOW数字连续给定。改变阻性负载特性发生非线 性变化依然能够准确判断，根据需求自行设定范围；如半波整流控制，改变电源供电输出为 半波时依然准确判断。
在本发明实施例中，微处理器采用十六位带乘法单片机，运算快速，而且微处理器 处还设有与其连接并构成数据相互传输的数据存储器、时钟电路及报警电路，该数据存储 器采用高速串行口具有256K数据空间，具有较大的存储空间，为该控制器提供了大量的违 禁操作数据和学习允许各别负载特性数据存储空间，能够使微处理器将经过测试的阻性及 感性负载进行记录，当A/D转换电路重复传输已记录的阻性及感性负载时，则无需微处理 器再次的进行运算。时钟电路的设置则具有年月日时分时间单位，以便提供微处理时间记 录，方便操作人员对数据的提取及观察；报警电路采用LED和蜂鸣器输出声光报警，警示用 户正在使用不安全用电管理，起到提示的作用，防止内部发生阻燃，而且安全环保。电压电 流采样电路由电压采集电路及电流采集电路组成，具有采集精度高，动态范围大的优点。A/ D转换电路采用高度集成的A E模拟转数字的转换器(ADC)CS5460 ;是将两个A E ADC， ADC精度在20bit的高速能量计算功能模块和一个串行接口集成的IC(CS5460)和较少的外 围电子元件构成。 为了实现智能控制及监控，微处理器还与联网通讯电路连接，该联网通讯电路采 用高速485总线通讯方式连接管理PC。在联网方式状态监测和控制，管理员可通过PC服务 器，检测每个宿舍用电回路状态及实时控制宿舍用电回路电源。(联网远程解除宿舍因违禁 次数过多造成的电源切断锁定)。还可通过PC服务器，管理员可对每个学生宿舍用电管理 控制器设置参数，及实现分批宿舍的参数统一设置等功能。 上述技术方案中可体现出该控制器能够阻性负载识别、延时控制、分时段控制及 通讯。其延伸控制为延时动作方式，设定延时动作时间，避免电脑、空调等在启动时的瞬 间大电流引起跳闸保护；与限流，限功率的装置相比，在确定用电安全的情况下，保证了电 脑、空调等的正常运行。还具有设定延时动作时间，在违禁电器插入时，采用先报警提示， 如果在超过延时时间还为拔出的将跳闸保护，此功能避免频繁断电，引起电脑或空调错 误运行或损坏；分时分段控制功能方式，设定分时间段供电，防止学生在去上课期间忘记 宿舍中有用电器在使用，从而造成电能源的浪费和火灾隐患。如将送电分段时间设置为 5:00一-9:00、11:00一-14:00、17:00一-23:00，那么将在早上的5点给宿舍送电，9点断电， 11点送电，14点断电，17点送电，23点断电到第二天早上的5点送电。在断电时间内有效 禁止所有电器用电，杜绝因无人在宿舍中，用电器漏电或其他电器用电中突然发生故障引 起的火灾隐患及电能源浪费。通讯方式采用波特率为19200BIT的485总线方式与PC机连 接，传输各个宿舍用电安全状态数据，以PC管理各宿舍用电管理控制器，PC发送命令逐个 查询总线中有无宿舍管理控制器违禁信息，并下载最近的违禁信息，在PC管理软件上提示 哪个管理控制器违禁，并存入数据库，以便统计信息；与微处理器之间采用高效隔离光电耦 合器，有效防止线路中高压反冲干扰，具有布线简单，高速稳定的数据通讯。
当在几个楼层中统一管理时，即可在各层增加一个485通讯模块放大器，使其有 足够的总线带载功率，保证总线通讯稳定，实现对整幢宿舍楼各个宿舍统一用电管理。
权利要求
一种宿舍安全用电智能管理控制器，其特征在于包括有微处理器、与外部用电电路回路连接的电压电流采样电路、串接于微处理器于电压电流采样电路之间的A/D转换电路、控制电路及磁继电器，所述控制电路设于微处理器与磁继电器之间，磁继电器与外部使用电路组成回路，微处理器输出驱动脉冲信号至控制电路，控制电路驱动磁继电器，构成磁继电器与外部电路回路的断开或导通。
2. 根据权利要求1所述的宿舍安全用电智能管理控制器，其特征在于还包括有与微 处理器连接并构成数据相互传输的数据存储器、时钟电路及报警电路，所述的电压电流采样电路由电压采集电路及电流采集电路组成，A/D转换电路采用的转换器(CS5460)与微处 理器连接。
3. 根据权利要求2所述的宿舍安全用电智能管理控制器，其特征在于所述的数据存 储器采用高速串行口具有256K数据空间。
4. 根据权利要求1或2所述的宿舍安全用电智能管理控制器，其特征在于所述的微 处理器采用十六位带乘法单片机，微处理器还与联网通讯电路连接，该联网通讯电路采用 高速485总线通讯方式连接管理PC。
全文摘要
本发明涉及一种用电安全管理器，特别涉及一种宿舍安全用电智能管理控制器。本发明提供了如下技术方案一种宿舍安全用电智能管理控制器，包括有微处理器、与外部用电电路回路连接的电压电流采样电路、串接于微处理器于电压电流采样电路之间的A/D转换电路、控制电路及磁继电器，所述控制电路设于微处理器与磁继电器之间，磁继电器与外部使用电路组成回路，微处理器输出驱动脉冲信号至控制电路，控制电路驱动磁继电器，构成磁继电器与外部电路回路的断开或导通。通过采用上述技术方案，提供了一种能够自动判断用电设备负载特征，对违禁电器使用自动跳闸的宿舍安全用电智能管理控制器。
文档编号H02H3/08GK101777750SQ20091026014
公开日2010年7月14日 申请日期2009年12月25日 优先权日2009年12月25日
发明者程家标, 芮峰华 申请人:温州佳瑞科技有限公司