一種高校學生公寓電能管理電表的制作方法
【技術領域】
[0001]本實用新型屬于一種電能計量設備，特別涉及一種高校學生公寓電能管理電表。
【背景技術】
[0002]當前的學生公寓電表一般有以下特殊功能:學生公寓預存電量底限提示、定時控電功能、大功率負載限制、宿舍剩余電量查詢、非法操作預警功能與電表并網(wǎng)等功能，但是很多宿舍電表在電量低的情況下并沒有及時報警提醒或者預留一定的緩沖區(qū)間，而是選擇直接斷電，這對于特殊情況下學生的活動是存在著很大的阻礙與隱患的，除此之外，應禁止在宿舍內(nèi)使用諸如電熱棒、電熱杯、電水壺、電爐和電飯鍋等大功率用電器，因此當檢測到學生使用違禁用電設備時，應能作出警告，在超過設定的標準值后，應進行短時間必要的斷電處理。另外在用電量管理方面可以通過IC卡進行費用管理，當然由于學生的特點，高校公寓電表還應該設有竊電保護等功能。
[0003]當前市場上已有一些相關的產(chǎn)品，但是此類產(chǎn)品在使用上多是強制性管理的，缺乏人性化的預報警，因此若能將當前的智能手機作為移動終端，引入信息化接口，讓學生隨時都可以監(jiān)視及獲知電能使用的情況并進行管理，這對于方便使用者和提高節(jié)能意識是一個有力的附加功能。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本實用新型的目的就在于一種高校學生公寓電能管理電表，該電表將當前的智能手機作為移動終端，引入信息化接口，讓學生隨時都可以監(jiān)測電能使用的情況并進行管理。
[0005]如上構思，本實用新型的技術方案是:一種高校學生公寓電能管理電表，其特征在于:包括主控芯片、電能采集部分、通訊接口部分、人機交互部分和電源及外圍電路;所述電能采集部分由電流采集模塊、電壓采集模塊和電量計量芯片組成，電流采集模塊和電壓采集模塊的輸出端與電量計量芯片的輸入端口連接，電量計量芯片的輸出端口與主控芯片連接;所述人機交互部分包括操作按鈕和LCD顯示屏組成，其中LCD顯示屏與主控芯片雙向通信;所述外圍電路包括電源模塊、報警設備、欠費斷電模塊、數(shù)據(jù)存儲模塊和時鐘電路，主控芯片的輸出端口與報警設備、欠費斷電模塊、數(shù)據(jù)存儲模塊和時鐘電路連接;所述通訊接口部分包括RS-485通信模塊和WIFI模塊，主控芯片分別與RS-485通信模塊和WIFI模塊雙向通
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[0006]上述RS-485通信模塊與主控芯片之間連接有光電隔離器。
[0007]上述WIFI模塊采用ESP8266串口 Wif i模塊。
[0008]上述電量計量芯片采用ADE7755。
[0009]上述外圍電路中包括IC卡讀卡器。
[0010]上述時鐘電路采用DS12C887芯片。
[0011]上述數(shù)據(jù)存儲模塊采用AT24C512芯片。
[0012]上述電源模塊包括LM2576電源芯片和AMSl 117電源芯片。
[0013]本實用新型具有如下的優(yōu)點和積極效果:
[0014]1、本實用新型內(nèi)置WIFI模塊，主控芯片將相應參數(shù)通過WIFI發(fā)送，學生可以將手機作為移動終端，通過手機APP軟件與電表進行無線直連，實現(xiàn)電表信息的查詢、接收和預報警信息。
[0015]2、本實用新型具有人機交互部分，用戶可以通過LCD顯示屏查看電表實時參數(shù)，具有權限的管理人員可以對電表操作按鈕進行參數(shù)設定與重置。
[0016]3、本實用新型針對現(xiàn)有電能管理電表低電量無提示的弊端，主控芯片連接有報警設備，可在預設定的低電量值情況下自動報警，有效提醒學生通過手機APP及時查詢并進行充值，如果一直不充值，將采取欠費斷電措施。
[0017]4、本實用新型內(nèi)置實時時鐘電路和數(shù)據(jù)存儲模塊，可以將電能情況隔一段定時時間做一次記錄，便于學校分析學生用電情況，為合理管理分配電能提供參考。該記錄可以由移動終端的APP進行下載并進行顯示與分析，通過用電情況分析，可以增強學生的節(jié)電意識，消除不必要的浪費環(huán)節(jié)。
[0018]5、本實用新型還可以具有IC付費卡接口，學生可以自行插卡充值，避免充值排隊帶來的不必要的麻煩。
【附圖說明】
[0019]圖1是本實用新型的硬件系統(tǒng)圖；
[0020]圖2是電流采集模塊的電路圖；
[0021 ]圖3是電壓采集模塊的電路圖；
[0022]圖4是電流采集輸出電路圖；
[0023]圖5是RS-485通訊電路圖；
[0024]圖6是電源模塊電路圖。
【具體實施方式】
[0025]如圖1所示:一種高校學生公寓電能管理電表，包括主控芯片MSP430F149、電能采集部分、通訊接口部分、人機交互部分、電源模塊及外圍電路。硬件系統(tǒng)中采用MSP430F149作為主控芯片，這是TI公司的一款高性能超低功耗芯片，具有12位ADC和兩個16位計數(shù)器，同時提供兩路串口為系統(tǒng)通訊接口的實現(xiàn)提供了保證。為了進一步提高系統(tǒng)的可靠性，MSP430F149芯片自帶的看門狗電路可以及時復位系統(tǒng)。主控芯片在系統(tǒng)中主要將采集的電能信息與時鐘信息進行打包存儲與發(fā)送。
[0026]所述電能采集部分由電流采集模塊、電壓采集模塊和電量計量芯片ADE7755組成，電流采集模塊和電壓采集模塊的輸出端與電量計量芯片的輸入端口連接。
[0027]如圖3、4所示:電流采集模塊采用電阻R16和R17為采樣電阻，采用C5和C6為采樣電容。電量計量芯片采集電流采集模塊的輸出信號并將這些信號經(jīng)過隔離保護電路輸入到主控芯片。如圖5所示:電壓采集模塊通過串入大量電阻分壓(R8-R11、R14-R17、R18-R21)將采集點的分壓信號接入電量計量芯片實現(xiàn)對實時功率的計量。
[0028]如圖1所示:所述人機交互部分包括操作按鈕和LCD顯示屏組成，其中IXD顯示屏與主控芯片MSP430F149雙向通信，用戶可以通過IXD屏查看電表實時參數(shù)，授權的管理人員通過操作按鈕可以進行電表的系統(tǒng)參數(shù)設定與重置。
[0029]如圖1所示:所述通訊接口部分包括RS-485通信模塊和WIFI模塊，主控芯片MSP430F149分別與RS-485通信模塊和ESP8266串口 Wif i模塊雙向通信。ESP8266串口 Wif i模塊提供了電表的無線網(wǎng)絡功能，WIFI模塊可以通過手機終端APP直連即直接連接電表，用戶可以通過手機終端APP搜索到智能電表的無線網(wǎng)絡，實現(xiàn)對電表信息的查詢，從而為現(xiàn)場查詢提供一定的方便。如圖4所示:在主控芯片MSP430F149與RS-485接口電路之間加入光電隔離器確?？刂齐娐返陌踩€(wěn)定，且電路選用MAX485芯片將數(shù)據(jù)傳輸?shù)絉S-485總線，為遠程監(jiān)控網(wǎng)絡提供接口，實現(xiàn)電表并網(wǎng)。
[0030]如圖1所示:所述外圍電路包括報警設備(蜂鳴器)、時鐘電路DS12C887芯片、數(shù)據(jù)存儲模塊采用AT24C512芯片、IC卡讀卡器和欠費斷電模塊。數(shù)據(jù)存儲模塊將實時時鐘與電能信息進行存儲，以備查詢，報警設備主要為防拆與低電量作警報處理。為實現(xiàn)射頻卡讀/寫卡功能，選擇IC卡讀卡器實現(xiàn)學生通過IC卡自行充值功能。
[0031]如圖6所示:所述電源模塊為主控芯片提供5V直流電，為WIFI模塊提供3.3V直流電。電源模塊采用LM2576電源芯片，通過交流市電直接提取并降壓供電，主控板由LM2576電源芯片降壓供電，該芯片可以通過優(yōu)良的線荷調(diào)節(jié)與負載調(diào)節(jié)，驅(qū)動3A的負載，在確保了電壓的同時也提供更穩(wěn)定安全高功率的電源解決方案。3.3V直流電源通過AMSl 117電源芯片獲取，這是一款三端口可調(diào)節(jié)或固定電壓輸出的芯片，輸出電流達到1A，片上微調(diào)把基準電壓調(diào)整到1.5%的誤差以內(nèi)，而且電流限制也得到了調(diào)整，以盡量減少因穩(wěn)壓器和電源電路超載而造成的壓力。
[0032]本實用新型智能電表通過數(shù)據(jù)采集部分使用電能采集芯片ADE7755將電能采集處理并顯示在人機交互部分的LCD顯示屏上，同時將電能的使用情況同步實時時鐘進行存儲以備查詢。本電表可使學生通過智能手機APP隨時監(jiān)測及獲知電能使用的情況并進行管理，并通過定時存儲的用電數(shù)據(jù)對用電情況進行分析，由此達到消除浪費的情況，達到節(jié)電的效果。
【主權項】
1.一種高校學生公寓電能管理電表，其特征在于:包括主控芯片、電能采集部分、通訊接口部分、人機交互部分和電源及外圍電路;所述電能采集部分由電流采集模塊、電壓采集模塊和電量計量芯片組成，電流采集模塊和電壓采集模塊的輸出端與電量計量芯片的輸入端口連接，電量計量芯片的輸出端口與主控芯片連接;所述人機交互部分包括操作按鈕和IXD顯示屏組成，其中LCD顯示屏與主控芯片雙向通信;所述外圍電路包括電源模塊、報警設備、欠費斷電模塊、數(shù)據(jù)存儲模塊和時鐘電路，主控芯片的輸出端口與報警設備、欠費斷電模塊、數(shù)據(jù)存儲模塊和時鐘電路連接;所述通訊接口部分包括RS-485通信模塊和WIFI模塊，主控芯片分別與RS-485通信模塊和WIFI模塊雙向通信。2.根據(jù)權利要求1所述的一種高校學生公寓電能管理電表，其特征在于:上述RS-485通信模塊與主控芯片之間連接有光電隔離器。3.根據(jù)權利要求1所述的一種高校學生公寓電能管理電表，其特征在于:上述WIFI模塊采用ESP8266串口Wif i模塊。4.根據(jù)權利要求1所述的一種高校學生公寓電能管理電表，其特征在于:上述電量計量芯片采用ADE7755。5.根據(jù)權利要求1所述的一種高校學生公寓電能管理電表，其特征在于:上述外圍電路中包括IC卡讀卡器。6.根據(jù)權利要求1所述的一種高校學生公寓電能管理電表，其特征在于:上述時鐘電路采用DS12C887芯片。7.根據(jù)權利要求1所述的一種高校學生公寓電能管理電表，其特征在于:上述數(shù)據(jù)存儲模塊采用AT24C512芯片。8.根據(jù)權利要求1所述的一種高校學生公寓電能管理電表，其特征在于:上述電源模塊包括LM2576電源芯片和AMSl 117電源芯片。
【專利摘要】一種高校學生公寓電能管理電表，包括主控芯片、電能采集部分、通訊接口部分、人機交互部分和電源及外圍電路；所述電能采集部分由電流采集模塊、電壓采集模塊和電量計量芯片組成；所述人機交互部分包括操作按鈕和LCD顯示屏組成；所述外圍電路包括電源模塊、報警設備、欠費斷電模塊、數(shù)據(jù)存儲模塊和時鐘電路；所述通訊接口部分包括RS-485通信模塊和WIFI模塊，主控芯片分別與RS-485通信模塊和WIFI模塊雙向通信。該電表將當前的智能手機作為移動終端，引入信息化接口，讓學生隨時都可以監(jiān)測電能使用的情況并進行管理。
【IPC分類】G07F15/06
【公開號】CN205334616
【申請?zhí)枴緾N201620077427
【發(fā)明人】龔威, 趙俊剛, 李梅, 王慧慧, 張巖, 李夏萱
【申請人】天津城建大學
【公開日】2016年6月22日
【申請日】2016年1月27日