一种基于家庭的电力监测装置和系统

技术领域

本发明属于电力检测技术领域，特别涉及一种基于家庭的电力监测和控制装置。

背景技术

在这个到处充满着电器的时代，家庭用电器的种类越来越多，家庭用电量也越来越大，家庭中的电器用电安全问题是现在社会的一重要问题，电器的用电负荷的分析与控制越来越收到人们的重视，过载对电器及线路的伤害是极大的，短时间少量的过载对电路的影响几乎是看不到的，但是会加剧回路中电线、插座等设备的老化，长期如此或过载较多，则可能引起线路发热，从而发生火灾。短路现象也十分严重，短路会使电路中的电流增大，从而是电路的温度升高烧毁电源，还可能造成火灾烧毁电路。断路则是电路没有电流流过，用电器则不能正常工作，因此需要一种电力监测器来对家庭线路及用电设备用电情况进行监测，通过监测分析后可以通过设备来控制杜绝用电安全事故的发生。已有很多电力监测设备被研制出来，但大都是用于电网的监测装置，因此可考虑制作一种用于家庭的电力监测装置和监测系统。

发明内容

本发明提供一种基于家庭的电力监测和控制装置，能够解决家庭用电设备的电力监测和控制用电设备的电路，减少用电安全问题。

本发明具体为一种基于家庭的电力监测和控制装置，包括外壳和接地装置，所述接地装置与所述外壳电性连接，或者通过磁铁将接地线吸附在外壳上并与地线相连，所述外壳内还包括处理器模块、电力监测模块、继电器、比较器、存储器和报警模块，所述处理器模块内由单片机和DA转换器组成，所述单片机与所述DA转换器电性相连，且为单向连接，所述报警模块内含有一个蜂鸣器、一个多色灯和三个蓝色显示灯，所述DA转换器与所述继电器、蜂鸣器和多色灯电性相连，所述电力监测模块由电磁感应器和AD转换器组成，所述电磁感应器的输出端与所述AD转换器的输入端电性相连，所述AD转换器的输出端与所述单片机输入端电性相连，所述比较器与所述单片机双向连接，所述存储器与所述单片机电性相连，所述继电器为电气特性为250V2A的继电器，其中所述继电器的第一动触点和第二动触点与电源线电性相连，所述继电器的第一静触点和第二静触点和用电设备电力输入端相连，所述继电器第一动触点和第二动触点与所述继电器的第一静触点和第二静触点为常闭状态，此时电源与用电设备连接，在所述继电器吸合后用电设备会与电源断开。

进一步的，所述外壳正表面标有过载、短路和断路字样，所述三个蓝色显示灯分别于所述外壳上的表示字样过载、短路和断路一一对应，所述多色灯为红光和绿光两种颜色，电路正常运行时亮绿灯，有故障时亮红灯切诉述蜂鸣器发出响声。

进一步的，所述电力监测和控制装置安装在电源与用电设备之间，所述电力监测模块通过所述电磁感应器感应电路的电压大小、电流大小、电压平均值和功率大小，把监测到的信息传递到所述AD转换器，所述AD转换器将模拟信号转化为数字信号传递到所述处理器模块，所述处理器模块将信息传递至所述比较器和所述存储器，将信息与设定值进行比较并存储，同时将比较结果传递到所述单片机，所述单片机进行分析处理后，将分析处理后的结果传递到所述DA转换器，所述DA转换器将所述单片机传递的数字信号转换为模拟信号发送给继电器、蜂鸣器和多色灯。

进一步的，所述外壳为金属外壳，对电磁感应器起到抗干扰作用，也有利于磁铁的吸附。

进一步的，所述电力监测模块包括电压监测、电流监测和功率监测，分别监测电压、电流和功率的平均值，将所述电力监测模块监测到的功率通过所述比较器进行比较，若监测功率在额定功率的85％至110％之间则电路正常，用电设备正常工作，所述多色灯亮绿光；若监测功率小于额定功率的85％则说明电压过低，所述继电器吸合，用电设备断电，所述蜂鸣器响，所述多色灯亮红色；若监测功率大于额定功率的110％则说明电路过载，所述继电器吸合，用电设备断电，所述蜂鸣器响，所述多色灯亮红色，过载显示灯亮。

进一步的，若所述电力监测模块监测出的电流值过大则说明电路短路，这时所述继电器立即吸合断开用电器的电路，所述蜂鸣器响，所述多色灯亮红光，短路显示灯亮；若用电设备连接电源时所述电力监测模块监测不到电流和电压，说明市电端短路，所述蜂鸣器响，所述多色灯亮红色；若所述电力监测模块监测到电压和电流经过但用电设备不工作，则说明用电设备内部断路，这时所述继电器吸合供电线路断开，所述蜂鸣器响，所述多色灯亮红色，断路显示灯亮。

进一步的，所述电力监测和控制装置只有在用电设备开启时才会监测电路是否正常，每隔一个时间段监测一次，向所述处理器模块传递监测到的信息，若所述处理器模块未接收到信号并无反应，则所述电力监测模块持续向处理器传递信息直到所述处理器模块接收到为止，其余时间所述电力监测和控制装置处于休眠状态。

进一步的，所述存储器将所述电力监测模块监测到的电压、电流和功率数据存储起来保存六个月，所述存储器取下后能够电脑上读取数据并观察用电设备的用电情况。

附图说明

图1为本发明一种基于家庭的电力监测和控制装置的内部结构示意图。

图中：1、外壳；2、处理器模块；3、电力监测模块；4、比较器；5、报警模块；6、继电器；7、接地装置；201、单片机；202、DA转换器；301、电磁感应器；302、AD转换器；501、多色灯；502、蜂鸣器；503、过载显示灯；504、短路显示灯；505、断路显示灯；8、存储器。

具体实施方式

下面结合附图对本发明一种基于家庭的电力监测和控制装置的具体实施方式做详细阐述。

如图1所示，本发明的电力监测和控制装置包括外壳1，所述外壳1内部有处理器模块2、电力监测模块3、比较器4、存储器8、报警模块5和继电器6，在所述外壳1外面还有接地装置7，所述处理器模块内包括单片机201和DA转换器202，所述DA转换器202与所述继电器6电性连接，所述DA转换器202与所述报警装置5内的多色灯501和蜂鸣器502电性相连，所述比较器4与单片机201电性相连，所述电力监测装置3内包括电磁感应器301和AD转换器302，所述电磁感应器301输出口与所述AD转换器302输入端电性相连，所述AD转换器302输出端与所述单片机201电性连接，所述接地装置7与所述外壳1电性相连与地线连接，所述多色灯501具有红色和绿色两种颜色，所述三个蓝色显示灯分别于所述外壳1上的表示字样过载、短路和断路一一对应。

所述继电器6为一个两组且电气特性为250V2A继电器，其中所述继电器6的第一动触点和第二动触点与电源线电性相连，所述继电器6的第一静触点和第二静触点和用电设备电力输入端相连，所述继电器6第一动触点和第二动触点与所述继电器6的第一静触点和第二静触点为常闭状态，及电源与用电设备连接，在所述继电器6吸合后用电设备会与电源断开。

所述电力检测装置安装在电源与用电设备之间，所述电力监测装置通过所述电磁感应器301感应电路的电压大小、电流大小、电压平均值和功率大小，把监测到的信息传递到所述AD转换器302，所述AD转换器302将模拟信号转化为数字信号传递到所述处理器模块2，所述处理器模块2将信息传递至所述比较器4和所述存储器8，将信息与设定值进行比较并存储，同时将比较结果传递到所述单片机201，所述单片机201进行分析处理后，将分析处理后的信息传递到所述DA转换器202，所述DA转换器202将所述单片机201传递的数字信号转换为模拟信号向所述继电器6、蜂鸣器502和多色灯501供电，所述多色灯501为红光和绿光两种颜色，电路正常运行时亮绿灯，有故障时亮红灯且所述蜂鸣器502发出响声。

所述电力监测模块3包括电压监测、电流监测和功率监测，分别监测电压、电流和功率的平均值，若所述电力监测模块3监测到的功率通过所述比较器4比较，若监测值为额定功率的85％至110％则电路正常，用电设备正常工作，所述多色灯501亮绿光，若监测值小于额定功率的85％或大于110％这时说明电压过低或电路过载，所述继电器6吸合用电设备断电，所述蜂鸣器502响，所述多色灯501亮红色，所述过载显示灯亮503，若所述电力监测模块3监测出的电流值过大则说明电路短路，这时所述继电器6立即吸合断开用电器的电路，所述蜂鸣器502响，所述多色灯501亮红光，所述短路显示灯亮504，若用电设备打开电源所述电力监测模块3监测不到电流和电压，说明市电端短路，若监测到电压和电流经过但用电设备不工作可能是用电设备内部短路，这时所述继电器6吸供电线路断开，所述蜂鸣器502响，所述多色灯501亮红色，所述断路显示灯505亮。

所述电力监测装置只有在用电设备开启时才会监测电路是否正常，每隔一个时间段监测一次，向所述处理器模块2传递监测到的信息，若所述处理器模块2未接收到信号并无反应，则所述电力监测模块3持续向处理器模块2传递信息直到所述处理器模块2接收到为止，其余时间所述电力监测和控制装置处于休眠状态。

所述存储器8可以将所述监测模块监测到的电压、电流和功率存储起来保存六个月，可以将所述存储器9取下在电脑上进行观察用电设备的用电情况，所述外壳1为金属外壳，可以对电磁感应器301起到很好的抗干扰作用，也有利于磁铁的吸附。

本发明能很好的对电路电压、电流和功率进行监控，并且能很好的监测出电路中常遇到的问题，能很好地控制电路的通断，更好的保护了电路和用电设备。

最后应该说明的是，结合上述实施例仅说明本发明的技术方案而非对其限制。所属领域的普通技术人员应当理解到，本领域技术人员可以对本发明的具体实施方式进行修改或者等同替换，但这些修改或变更均在申请待批的权利要求保护范围之中。