数字型智能恶性负载识别器制造技术

一种数字型智能恶性负载识别器，包括测量电路（Ａ）、计算判断电路（Ｂ）、继电器控制电路（Ｃ）及通信设置电路（Ｄ），测量电路（Ａ）与计算判断电路（Ｂ）的输入端连接，计算判断电路（Ｂ）的一个输出端经光耦隔离后与控制继电器控制电路（Ｃ）的输入端连接，该继电器控制电路（Ｃ）的继电器触点连接在被监测的负载的电路回路中；计算判断电路（Ｂ）的另一个输出端与通信设置电路（Ｄ）的输入端连接。本实用新型专利技术的优点是：通过对不同阻性负载数据的采样，以及根据不同负载的功率及功率因数，从而控制计算机和热水器、空调、电风扇以及其它阻性负载是否允许使。（*该技术在2019年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种数字型智能恶性负载识别器，主要用于校园学生公寓的用电控制。
技术介绍
随着校园用电器的增多和普及，校园安全用电隐患和浪费成为校园管理者急需 解决的问题。主要存在以下问题1、 在学生公寓中，电加热器件极其容易引起火灾事故，如电热毯、电热杯、 电炉子等，特别是容易引起火灾的电热毯，在不影响计算机使用的同时，加热功率 在30-50W电热毯，普通恶性负载识别器就无法控制；2、 南方高校的学生公寓中普遍有电风扇、热水器，通常是24小时供电，这样 学生就容易通宵上网，从而影响学业，因此急需解决；3、 绝大多数高校学生公寓中有饮7jc机，饮水机加热功率通常550W左右，如想 让学生使用饮水机，这样普通的恶性负载识别器就无法控制550W以内的加热电器， 使其失去基本能效；4、 介入的大功率阻性负载特性发生线性变化，普通的恶性负载识别器就无法 正常的准确控制；5、 4艮多学生故意插入违规用电器，使恶性负载识别器中的继电器频繁通断， 损坏继电器，縮短负载识别器使用寿命。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种数字型智能恶性负载识别器，以解决现有技术存在 的无法识别常用电器、较大功率电器和使用寿命较短的问题。本专利技术的技术方案是包括测量电路A、计算判断电路B、继电器控制电路C 及通信设置电路D,测量电路A与计算判断电路B的输入端连接，计算判断电路B 的一个输出端经光耦隔离后与控制继电器控制电路C的输入端连接，该继电器控制 电路C的继电器触点连接在被监测的负载的电路回路中；计算判断电路B的另 一个输出端与通信设置电路D的输入端连接，该通信设置电路D釆用Mega32的UART 口输出，经光耦U3、 U4隔离后与485通信转换芯片Ull连接。本专利技术的优点是在使用5台计算机时，能够正常使用饮水机，同时插入30W 电热趙3秒后即刻断电；根据多时段设置用电设备运用模式，在时间段内所添加的 设备是否学习过的用电设备参数，不同负载的功率及功率因数，从而控制计算机和 热水器、空调、电风扇以及其它阻性负载是否允许使用；大功率负载特性发生变化 能够准确判断；为了避免学生恶意损坏继电器，增加违规断电次数设置功能，延长 了识别器的使用寿命。附图说明图l是本专利技术的总体构成电路框图； 图2是本专利技术的测量电路A的原理图； 图3是本专利技术的计算判断电路B的原理图； 图4是本专利技术的通信设置电路D的原理图5是本专利技术的计算判断电路B的单片机内部资源初始化流程图； 图6是本专利技术的计算和判断的流程图。具体实施方式参见图1~图6,本专利技术恶性负载识别器主要由测量电路A、计算判断电路B、 继电器控制电路C及通信设置电路D四部分组成。测量电路A与计算判断电路B 的输入端连接，计算判断电路B的一个输出端经光耦隔离后与控制继电器控制电路 C的输入端连接，该继电器控制电路C的继电器触点连接在被监测的负载的电路回 路中；计算判断电路B的另一个输出端与通信设置电路D的输入端连接。测量电路 A采用CRTSTAL公司的CS5460A集成芯片测量电网两端电压及流过的电流。计算 判断电路B釆用AVR公司的Mega32单片机U2实现程序控制。继电器控制电路C 的继电器由外部12V电源驱动，单片机U2经光耦U5隔离后输出控制信号。测量电路A的集成电路CS5460A有两路模拟量输入通道(电流通道和电压通 道，各通道由一个放大器和一个A-E模/数转换器构成)，并且自带电能计量DSP引 擎，可实现能量、有效电压、有效电流输出。在此设计中，采用串联电阻R4(0.01Q) 的采样电阻方式测量电流，并联分压电阻R2 、 R3方式测量电压。测量所得数据通 过SPI接口 (CS5460A的5、 6、 23引脚)传输给计算判断电路B。图2为测量电路A的原理图。市电经由电容C1、 二极管Dl和D2构成的半波 阻容方式降压，经电容C3 、电阻R5滤波，稳压二极管D3稳压后为系统提供稳定 的5V电源。电阻R2、 R3构成电压分压电路，将AC220V电压降至AC110mV,经 集成芯片CS5460A的9、 IO脚完成电压信号采集。R4为电流采样电阻，串联在外 部被监测的负载回路中，当外部有负载时，将有电流从电阻R4流过，并在电阻R4 两端产生压降，经由集成芯片CS5460A的15、 16脚采集此压降，完成电流信号采 集。通过CS5460A的5 (SCK)、 6 ( SDO )、 23 ( SDI)引脚(即SPI接口 )分别与 计算判断电路B单片机mega32的3(SCK)、 2(MIS0)、 l(MOSI)引脚连接，按SPI 协议实现数据传输。参见图3，计算判断电路B以Mega32单片机U2为核心，单片机U2的外部中 断1输入引脚INT1 (12脚)与CS5460A的中断输出引脚INT ( 20脚)相连，当集 成芯片CS5460A完成一次有效值计算时，外部中断1触发，在中断函数中读取Urms、 Irms、 E,再根据有效值计算周期T,可计算出有功功率P^E/T，一见在功率S= t/rffw x irww ,无功功率Q=VF^7^功率因素f=P/S。通过当前状态的参数与上一状态参数比较，就可计算出新增负载参数 新增负载有功功率iLrf=《-S 新增负载无功功率a^=^-2, 新增负载视在功率1=^。。/+仏"/ 新增负载功率因数,"=US。arf根据这些参数，与设定的参数进行比较，如果在误差范围内，则此用电设备允 许使用，否则控制继电器断电。对于大功率负载并上电容后相位变化致使普通识别 器无法识别的，在本设计中，我们由设定的最大单个允许负载功率进行控制。大功 率负载并上电容后，无非是改变了功率因素，但有功功率P不会变化，当P大于设 定的最大单个允许负载功率时，控制继电器断电。为防止串入二极管进行破解，程序中周期性的读取2个波形的瞬时电流，当正 负半周期最大值连续3秒大于设定的值时，判断为有半波负载添加，继电器断电。参见图4，通信设置电路D釆用Mega32的UART 口输出，经光耦U3、 U4隔 离后，使用485通信转换芯片Ull将TTL信号转换成485通信协议的差分信号，实现远距离数据传输。参见图5,单片机内部资源初始化程序流程如下单片机内部资源初始化时将SPI配置为主模式，频率为主频的1/64, SPI中断 关闭。UART波特率为2400,偶校验，默认为接收状态，接收中断允许。外部中断 l下降沿触发(用于响应CS5460A有效值计算完成事件)。定时器2周期设置为1S。 继电器触电吸合。CS5460A初始化时从EEPROM中读取默认配置数据，CS5460A默认配置计算 周期为0.2秒，计算完成中断允许，低电平有效。电流通道高通滤波，IO倍放大倍 数。电压通道无滤波。CS5460A数据测量开始后将一直进行数据测量直到执行复位、停止命令或者停 电。测量开始后，程序进入一个无限循环结构。在此结构中，程序首先判断当前时 间是否在设定的时间段中，如果在，则更新此时间段所需要的系统参数。然后判断 是否有上位机命令未执行(在UART接收中断响应函数中接收上位机命令)，如果 有则允许此命令，命令的类型与上位机控制命令——对应。最后判断CS5460A新的 有效值是否计算完毕(外部中断1中捕捉)，如果计算完毕，记录此组数本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种数字型智能恶性负载识别器，其特征在于：包括测量电路（Ａ）、计算判断电路（Ｂ）、继电器控制电路（Ｃ）及通信设置电路（Ｄ），测量电路（Ａ）与计算判断电路（Ｂ）的输入端连接，计算判断电路（Ｂ）的一个输出端经光耦隔离后与控制继电器控制电路（Ｃ）的输入端连接，该继电器控制电路（Ｃ）的继电器触点连接在被监测的负载的电路回路中；计算判断电路（Ｂ）的另一个输出端与通信设置电路（Ｄ）的输入端连接，该通信设置电路（Ｄ）采用Ｍｅｇａ３２的ＵＡＲＴ口输出，经光耦（Ｕ３、Ｕ４）隔离后与４８５通信转换芯片（Ｕ１１）连接。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：张显中，张伟，
申请(专利权)人：张显中，
类型：实用新型
国别省市：93[中国|哈尔滨]