一种用电器检测与识别装置制造方法及图纸

本实用新型专利技术公开了一种用电器检测与识别装置，包括用电器功率采集模块、单片机控制模块、蓝牙模块、显示模块和电源模块，用电器功率采集模块通过隔离串口与单片机控制模块的输入端连接，单片机控制模块的输出端分别与显示模块和蓝牙模块连接，电源模块为装置供电；待检测的用电器与市电连接后接入用电器功率采集模块的输入端，用电器功率采集模块采集用电器两端的电压值和电流值，并将采集到的数据传输至单片机控制模块，单片机控制模块对接收到的数据与单片机控制模块内部存储的参数进行匹配和计算处理后，将得到的用电器类型传输至显示模块和蓝牙模块中。该装置可以识别七种用电器的不同组合并满足随机增减识别，容错率高，检测正确率高。检测正确率高。检测正确率高。

【技术实现步骤摘要】
一种用电器检测与识别装置


[0001]本技术涉及仪器检测
，具体是一种根据功率电压等指标实时检测用电器种类和使用状态的装置。

技术介绍

[0002]近年来随着计算机在社会领域的渗透和大规模集成电路的发展，单片机的应用正在不断地走向深入，由于它具有功能强，体积小，功耗低，价格便宜，工作可靠，使用方便等特点，因此越来越广泛地应用于自动控制、智能化仪器、仪表、数据采集，军工产品以及家用电器等各个领域，单片机往往是作为一个核心部件来使用，再根据具体硬件结构，以及针对具体应用对象特点的软件结合，以作完善。
[0003]现有的用电器检测与识别装置正确率较低，且容错率低，当用电器过多时，对于用电器的类别以及参数无法获知。现有技术中的用电器工作过程中的监测装置仅在联网状态下借助手机APP才可以对不同的用电器在各种状态进行监测，在网络不稳定以及无网状态下都无法对用电器进行监测。同时目前现有设计装置识别用电器的工作状态也比较单一，例如用电器的工作电压、电流以及功率等。本技术容错率高，可以在无网状态下系统通过检测分析电器信号的频谱以及测量电气特征值,并与已记录的模板进行匹配，从而判定电器类别，并实时显示电器类别、状态、电流等信息。

技术实现思路

[0004]本技术的目的在于克服现有技术的不足，而提供一种用电器检测与识别装置。
[0005]实现本技术目的的技术方案是：
[0006]一种用电器检测与识别装置，包括用电器功率采集模块、单片机控制模块、蓝牙模块、显示模块和电源模块，用电器功率采集模块通过隔离串口与单片机控制模块的输入端连接，单片机控制模块的输出端分别与显示模块和蓝牙模块连接，电源模块为装置的各模块供电；待检测的用电器与市电连接后接入用电器功率采集模块的输入端，用电器功率采集模块采集用电器两端的电压值和电流值，并将采集到的数据通过隔离串口传输至单片机控制模块，单片机控制模块对接收到的数据与单片机控制模块内部存储的参数进行匹配和计算处理后，将得到的用电器类型传输至显示模块和蓝牙模块中。
[0007]所述的用电器功率采集模块，是基于带零线电流测量的单相多功能计量芯片ADE7953 模块；ADE7953带零线电流测量的单相多功能计量芯片可在片内完成信号采样、计算和误差校正等，可以精确测量和计算多种电气参数，通过串行接口输出，获取有用功率、无用功率、电流有效值、电压有效值等特性参数。
[0008]所述的单片机控制模块，是基于STM32C8T6芯片的DSP控制器；该模块内部中的参数计算STM32C8T6芯片，根据学习的用电器的个数建立2个数组，一个数组是存放用电器编号的组合，另一个是存放用电器组合后的二维特征表，二维特征表由将电压归一化处理的
有用功率和无功功率构成，通过欧几里得度量找出相似度最接近的组合。
[0009]所述的电源模块，包括隔离DC
‑
DC转换器和LDO稳压器，220v交流电源接入电源适配器得到5v的直流电源，为单片机主控模块供电，5v直流电依次通过隔离DC
‑
DC转换器和 LDO稳压器后为用电器功率采集模块提供稳定的3.3V电压，确保电路的正常稳定工作；其中电压隔离可以对电流、电压等电量参数进行高速精确测量，经隔离转换成标准的模拟信号输出。
[0010]所述的蓝牙模块，是基于HC
‑
06D型号的蓝牙通信模块，单片机控制模块内部的显示控制单元通过串口通信协议将数据传输给蓝牙通信模块。
[0011]所述的显示模块，是基于LCD12864的显示屏和智能终端，蓝牙模块与智能终端的APP 模块蓝牙连接，最终可以在智能终端中显示。
[0012]用电器功率采集模块采用带零线电流测量的单相多功能计量芯片ADE7953。
[0013]本技术提供的一种用电器检测与识别装置，该装置的用电器功率采集模块采用带零线电流测量的单相多功能计量芯片ADE7953作为核心采集，ADE7953是一款高精度电能计量IC，主要用于单相应用。它能够测量线路电压和电流，并计算有用功、无用功、视在功率以及瞬时均方根电压和电流。利用STM32C8T6单片机做为控制中心进行电路控制和数据处理，测量用电器电特征参数并进行内部存储参数匹配，以及进行参数比对，实现对用电器种类的识别，并将最后识别结果发送至LCD12864显示屏和APP进行实时显示。电源模块系统电能采集于220v交流电源，接入电源适配器得到5v的直流电源，为屏幕和存储芯片等供电。5v稳定电源通过电源模块的变压电路、稳压电路为整个单片机系统提供稳定的3.3V电压，确保电路的正常稳定工作。其中电压隔离可以对电流、电压等电量参数进行高速精确测量，经隔离转换成标准的模拟信号输出。经测试，本系统在USB适配器工作下维持电流10mA，功耗小，完成了基于ADE7953的根据电源线电流的电参量信息分析在用电器类别的装置。该装置具有检测、学习和分析识别工作模式。在分析识别模式下，实时指示在用电器的类别。通过在测量排插上接上不同的用电器，查看测量的各特征参数的值和误差。完成学习模式，检测识别和分析模块，结果显示能准确判断用电器种类，可以识别七种用电器的不同组合并满足随机增减识别，容错率高，检测正确率高。且响应时间小于2s，可以完成APP实时显示，满足日常使用需要。
附图说明
[0014]图1为一种用电器检测与识别装置的结构框图；
[0015]图2为单相多功能计量芯片ADE7953的电路图设计图；
[0016]图3为学习和负载识别流程图；
[0017]图4为识别过程欧几里得算法的图形表示。
具体实施方式
[0018]下面结合附图和实施例对本技术做进一步阐述，但不是对本技术的限定。
[0019]实施例：
[0020]如图1所示，一种用电器检测与识别装置，包括用电器功率采集模块、单片机控制
模块、蓝牙模块、显示模块和电源模块，用电器功率采集模块通过隔离串口与单片机控制模块的输入端连接，单片机控制模块的输出端分别与显示模块和蓝牙模块连接，电源模块为装置的各模块供电；待检测的用电器与市电连接后接入用电器功率采集模块的输入端，用电器功率采集模块采集用电器两端的电压值和电流值，并将采集到的数据通过隔离串口传输至单片机控制模块，单片机控制模块对接收到的数据与单片机控制模块内部存储的参数进行匹配和计算处理后，将得到的用电器类型传输至显示模块和蓝牙模块中。用电器功率采集模块以高精度电能计量IC ADE7953芯片做为核心采集，利用STM32C8T6单片机做为控制中心进行电路控制和数据处理，测量用电器电特征参数并进行内部存储参数匹配，利用欧几里得算法进行参数比对，实现对用电器种类的识别，并将最后识别分析结果发送至LCD12864显示屏和APP进行实时显示。ADE7953带零线电流测量的单相多功能计量芯片可在片内完成信号采样、计算和误差校正等，可以精确测量和计算多种电气参数，通过串行接口输出，获取有用功率、无用功率、电本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种用电器检测与识别装置，其特征在于，包括用电器功率采集模块、单片机控制模块、蓝牙模块、显示模块和电源模块，用电器功率采集模块通过隔离串口与单片机控制模块的输入端连接，单片机控制模块的输出端分别与显示模块和蓝牙模块连接，电源模块为装置的各模块供电；待检测的用电器与市电连接后接入用电器功率采集模块的输入端，用电器功率采集模块采集用电器两端的电压值和电流值，并将采集到的数据通过隔离串口传输至单片机控制模块，单片机控制模块对接收到的数据与单片机控制模块内部存储的参数进行匹配和计算处理后，将得到的用电器类型传输至显示模块和蓝牙模块中。2.根据权利要求1所述的一种用电器检测与识别装置，其特征在于，所述的用电器功率采集模块，是基于带零线电流测量的单相多功能计量芯片ADE7953模块。3.根据权利要求1所述的一种用电器检测与识别装置，其特征在于，所述的单片机控制模块，是基于...

【专利技术属性】
技术研发人员：秦兴琳，刘涛，吕小晗，周家毓，刘争红，
申请(专利权)人：桂林电子科技大学，
类型：新型
国别省市：