專利名稱：具有能耗管理功能的電視機的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型屬于電視接收設(shè)備技術(shù)領(lǐng)域，具體地說，是涉及一種應(yīng)用于電視產(chǎn)品中的能耗檢測和管理技術(shù)。
背景技術(shù)：
隨著全球資源的日益匱乏，節(jié)能減排已經(jīng)成為各國政府工作的重中之重，特別是與人們?nèi)粘Ｉ钕⑾⑾嚓P(guān)的家電行業(yè)，更是被推置風(fēng)口浪尖，高效率、低功耗已經(jīng)成為家電產(chǎn)品在開發(fā)過程中必須考慮的重要因素之一。電視機作為家庭中最為普及的家電產(chǎn)品，其能耗問題一直備受消費者的廣泛關(guān) 注?，F(xiàn)有的電視產(chǎn)品大多僅標注有額定功率，用戶在實際使用電視產(chǎn)品時并不能清楚地了解電視機當前所消耗的功率，因此也就無法對電視機的功耗進行科學(xué)的管理，進而采取相應(yīng)的調(diào)節(jié)措施實現(xiàn)對電視機能耗的合理控制。為了解決用戶使用上的盲目性，在某些電視產(chǎn)品上實現(xiàn)了能耗查詢的功能。但是，這種能耗查詢功能也只能進行實時電流和電壓的簡單查詢，而實際生活中老百姓最關(guān)心的電費問題卻無法查詢，因此并不能真正滿足用戶的實際使用需求，讓用戶對自家電視機目前所消耗的功耗做到心中有數(shù)。
發(fā)明內(nèi)容本實用新型的目的在于提供一種具有能耗管理功能的電視機，以方便用戶實時查看電視產(chǎn)品的耗電量，實現(xiàn)對電視機能耗的科學(xué)管理。為解決上述技術(shù)問題，本實用新型采用以下技術(shù)方案予以實現(xiàn)—種具有能耗管理功能的電視機，包括電源輸入端、主芯片和顯示屏，所述電源輸入端連接一實時功率檢測模塊，對通過電源輸入端輸入的電壓和電流進行采樣，并輸出采樣電壓和采樣電流至所述的主芯片；所述主芯片連接電價輸入單元，接收通過電價輸入單元輸入的電費單價，并結(jié)合接收到的采樣電壓和采樣電流計算出用電花費，輸出至顯示模塊，驅(qū)動顯示屏顯示電費。進一步的，在所述實時功率檢測模塊中包含有電壓采樣電路和電流采樣電路，分別連接在電源輸入端之間，生成采樣電壓和采樣電流輸出至主芯片。其中，在所述電壓采樣電路中包含有整流電路和電阻分壓電路，所述整流電路連接在電源輸入端之間，將通過電源輸入端輸入的交流電壓轉(zhuǎn)換成直流電壓后，輸出至電阻分壓電路，進而通過電阻分壓電路的分壓節(jié)點輸出采樣電壓至所述的主芯片。為了保證在進行阻抗匹配時防止輸入輸出電路的電阻干擾，在所述電壓采樣電路中還包含有一電壓跟隨電路，連接所述電阻分壓電路的分壓節(jié)點，所述采樣電壓通過所述電壓跟隨電路輸出至主芯片。優(yōu)選的，在所述電壓跟隨電路中包含有一運算放大器，其同相輸入端連接所述電阻分壓電路的分壓節(jié)點，反相輸入端連接運算放大器的輸出端，所述運算放大器的輸出端通過限流電阻和濾波電容連接所述的主芯片。又進一步的，在所述電流采樣電路中包含有交流互感器、整流電路和采樣電阻；所述交流互感器的一次繞組連接在所述的電源輸入端之間，二次繞組連接整流電路的交流輸入側(cè)，所述整流電路將交流互感器轉(zhuǎn)換輸出的交流電流整流成直流電流后，經(jīng)由并聯(lián)在其直流輸出側(cè)的采樣電阻變換成電壓信號，輸出至所述的主芯片。為了滿足阻抗匹配的要求，在所述電流采樣電路中還包含有一電壓跟隨電路，連接所述的采樣電阻，通過所述采樣電阻變換輸出的電壓信號經(jīng)由所述的電壓跟隨電路輸出至主芯片。優(yōu)選的，在所述電壓跟隨電路中包含有一運算放大器，其同相輸入端連接所述的采樣電阻，反相輸入端連接運算放大器的輸出端，所述運算放大器的輸出端通過限流電阻和濾波電容連接所述的主芯片。再進一步的，通過所述電壓采樣電路和電流采樣電路輸出的采樣電壓和采樣電流分別通過一模數(shù)轉(zhuǎn)換器轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號后傳輸至所述的主芯片。更進一步的，所述電價輸入單元為電視機按鍵板上的按鍵或者電視機遙控器，所述主芯片連接按鍵電路和遙控接收電路，通過按鍵電路或者遙控接收電路接收通過按鍵或者遙控器輸入的電費單價。與現(xiàn)有技術(shù)相比，本實用新型的優(yōu)點和積極效果是本實用新型的電視機通過增加實時功率檢測模塊并為用戶提供設(shè)置電費單價的輸入窗口，從而可以將電視機的實時耗電情況以及用電花費及時地顯示在電視機屏幕上，供用戶查詢，由此不僅方便了用戶實時查看電費的消耗情況，而且有利于用戶對電視機進行科學(xué)的能耗管理，指導(dǎo)用戶準確的調(diào)節(jié)電視機功率，實現(xiàn)對電視產(chǎn)品的節(jié)能控制，進而增強電視產(chǎn)品的整機性能。結(jié)合附圖閱讀本實用新型實施方式的詳細描述后，本實用新型的其他特點和優(yōu)點將變得更加清楚。

圖I是本實用新型所提出的具有能耗管理功能的電視機的一種實施例的電路原理框圖；圖2是電壓采樣電路的一種實施例的電路原理圖；圖3是電流采樣電路的一種實施例的電路原理圖；圖4是電費查詢菜單的一種實施例的界面布局圖。
具體實施方式
以下結(jié)合附圖對本實用新型的具體實施方式
進行詳細地描述。實施例一，參見圖I所示，本實施例為了在電視產(chǎn)品上實現(xiàn)其耗電量及電費使用情況的實時查詢功能，在硬件電路設(shè)計上，一方面采用實時功率檢測模塊連接在電視機的電源輸入端，以用于對輸入到電視機中的電壓和電流進行實時采樣，進而生成采樣電壓Vu和采樣電流V1傳輸至電視機內(nèi)部的主芯片，以計算出電視機的實時耗電量；另一方面，設(shè)置電價輸入單元接收用戶輸入的電費單價，進而傳輸至主芯片，便可以結(jié)合計算出的耗電量進一步計算出電視機本次開機的耗電費用。將計算生成的耗電量以及耗電費用通過主芯片輸出至顯示器中的顯示模塊，進而驅(qū)動顯示屏顯示耗電量以及耗電費用等能耗信息，以方便用戶實時查詢，對自家電視機的能耗情況做到心中有數(shù)。同時，還可以為用戶進行電視機功率的合理調(diào)節(jié)提供依據(jù)。對于所述實時功率檢測模塊的具體組建結(jié)構(gòu)，本實施例提出如圖2、圖3所示的優(yōu)選電路設(shè)計方案。即在本實施例的實時功率檢測模塊中，設(shè)計一個獨立的電壓采樣電路(如圖2所示)和一個獨立的電流采樣電路(如圖3所示)，分別連接在電視機內(nèi)部的電源輸入端port之間,接收通過電源輸入端port輸入的交流電壓"Vin和交流電流 Iin，進而轉(zhuǎn)換成直流采樣電壓Vu和直流采樣電流V1傳輸至后端的主芯片，以換算出電視機的實時功率。下面對電壓采樣電路和電流采樣電路的具體組建結(jié)構(gòu)進行詳細的描述。圖2為電壓采樣電路的原理圖，主要包括整流電路和電阻分壓電路等組成部分。其中，所述整流電路優(yōu)選采用全橋整流電路實現(xiàn)交流電源到直流電源的整流變換。將整流電路的交流輸入側(cè)連接到電視機的電源輸入端port之間,接收通過電源輸入端port輸入的交流電壓>in，例如交流220V的電網(wǎng)電壓，經(jīng)由整流電路整流成直流高壓后，通過整流電路的直流輸出側(cè)輸出。在所述整流電路的直流輸出側(cè)并聯(lián)有電阻分壓電路，將整流電路輸出的直流高壓分壓成直流低壓后，作為采樣電壓輸出至后端的主芯片，進而利用主芯片中事先編寫的軟件程序即可換算出通過電源輸入端port輸入的交流電壓Iin的有效值，以便參與后續(xù)的實時功率計算。在本實施例中，所述電阻分壓電路優(yōu)選采用兩個大阻值的分壓電阻Rl、R2串聯(lián)構(gòu)成，連接在所述整流電路的直流輸出側(cè)之間，通過合理配置兩個分壓電阻Rl、R2的阻值，將整流電路輸出的直流高壓變換成(T5V的直流采樣電壓，通過電阻Rl、R2的中間節(jié)點(即整個電阻分壓電路的分壓節(jié)點)輸出到后端的主芯片，以滿足主芯片接口的電平輸入要求。以通過電源輸入端port輸入的交流電壓 Vin為220V為例進行說明，則通過整流電路整流輸出的直流電壓為直流220V，取流過分壓電阻Rl、R2的電流為1mA，配置分壓電阻Rl的阻值為115KQ，分壓電阻R2的阻值為5KQ，則通過電阻分壓電路的分壓節(jié)點即可輸出(T5V的直流采樣電壓，滿足后端主芯片的接收要求。當然，所述電阻分壓電路也可以采用更多的分壓電阻串聯(lián)組成，只要合理配置每個分壓電阻的阻值，并選擇合適的分壓節(jié)點即可輸出能夠滿足后端主芯片的接口電平輸入要求的采樣電壓。由于前端分壓電阻的阻值很大，而后端主芯片的接口阻抗卻很小，為了滿足前后兩端的阻抗匹配要求，本實施例優(yōu)選在所述電壓采樣電路中增設(shè)一級電壓跟隨電路，如圖2所示，連接在電阻分壓電路的分壓節(jié)點與主芯片之間，以保證在進行阻抗匹配時防止其輸入輸出側(cè)的電阻干擾，起到隔離作用。作為本實施例的一種優(yōu)選設(shè)計方案，所述電壓跟隨電路優(yōu)選采用一顆運算放大器Ul配合簡單的外圍電路組建而成，如圖2所示。將運算放大器Ul的同相輸入端+連接到電阻分壓電路的分壓節(jié)點上，反相輸入端-連接運算放大器Ul的輸出端，使用+15V和-15V的直流電源為運算放大器Ul供電，由此通過運算放大器Ul的輸出端即可輸出能夠跟隨電阻分壓電路輸出的采樣電壓同步變化的直流電壓。將通過運算放大器Ul輸出的直流電壓經(jīng)由限流電阻R4和濾波電容Cl處理后，輸出最終的采樣電壓Vu傳輸至后端的主芯片。圖3為電流采樣電路的原理圖，主要包括電流互感器T、整流電路、采樣電阻R5等組成部分。其中，電流互感器T用于將前端數(shù)值較大的一次電流通過一定的變比轉(zhuǎn)換為數(shù)值較小的二次電流，以滿足后端電路的工作要求。本實施例優(yōu)選采用一次繞組和二次繞組的匝數(shù)比為I : 500的電流互感器T來設(shè)計所述的電流采樣電路。將電流互感器T的一次繞組連接在電視機的電源輸入端port之間，接收通過電源輸入端port接入的交流電流 Iin，例如-5A +5A的交流電流，進而通過電流互感器T變換成-lOmT+lOmA的交變小電流后，輸出至整流電路進行整流變換。將所述整流電路的交流輸入側(cè)連接在電流互感器T的二次繞組之間，直流輸出側(cè)之間并聯(lián)所述的采樣電阻R5，通過采樣電阻R5將整流電路整流輸出的(TlOmA的直流小電流轉(zhuǎn)換成直流電壓信號，輸出至所述的主芯片，進而利用主芯片中事先編寫的軟件程序即可換算出通過電源輸入端port輸入 的交流電流 Iin的有效值，結(jié)合換算出的交流電壓的有效值，即可計算出電視機的實時功率。為了使通過采樣電阻R5變換生成電壓信號落入后端主芯片可測的電壓范圍，需要對采樣電阻R5的阻值進行合理配置，本實施例優(yōu)選采用阻值為500 Q的電阻器件R5連接在整流電路的直流輸出側(cè)之間，進而將整流電路整流輸出的(TlOmA的直流小電流變換成(T5V的電壓信號，輸出至后端主芯片，以滿足后端主芯片接口的電平輸入要求。同樣的，考慮到前端采樣電阻R5與后端主芯片的阻抗匹配問題，本實施例在所述電流采樣電路中還進一步設(shè)置有電壓跟隨電路，如圖3所示，優(yōu)選采用一顆運算放大器U2配合簡單的外圍電路組建實現(xiàn)。將運算放大器U2的同相輸入端+與采樣電阻R5連接，接收通過采樣電阻R5輸出的(T5V的電壓信號；將運算放大器U2的反相輸入端-與運算放大器U2的輸出端相連接，并使用+15V和-15V的直流電源為運算放大器U2供電，由此通過運算放大器U2的輸出端便可以輸出能夠跟隨所述電壓信號同步變化的直流電壓。將通過運算放大器U2輸出的直流電壓經(jīng)由限流電阻R7和濾波電容C2處理后，輸出最終代表采樣電流大小的電壓信號V1傳輸至后端的主芯片。當然，所述電壓跟隨電路也可以采用其他多種電路組建形式，本實施例并不僅限于以上舉例。對于主芯片來說，可以利用其模擬端口分別接收通過電壓采樣電路和電流采樣電路輸出的采樣電壓Vu和采樣電流V1,經(jīng)由主芯片內(nèi)部集成ADC變換成數(shù)字信號后，再利用主芯片中事先編寫好的軟件程序換算出通過電源輸入端port輸入的交流電壓和交流電流的有效值，進而計算出電視機的實時功率輸出至顯示器，并顯示在顯示屏上，供用戶查詢。對于沒有集成ADC的主芯片或者主芯片的ADC接口資源緊缺的情況，可以在電壓采樣電路和電流采樣電路的輸出端進一步設(shè)置獨立的模數(shù)轉(zhuǎn)換器，將通過電壓采樣電路和電流采樣電路輸出的模擬采樣電壓Vu和模擬采樣電流V1轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號后，再傳輸至主芯片的數(shù)字接口，進而計算出電視機的實時功率。利用計算出的實時功率，結(jié)合本次開機運行的持續(xù)時間，即可計算出本次開機的耗電度數(shù)；再結(jié)合用戶輸入的電費單價，即可計算出本次開機的耗電費用；然后，結(jié)合電視機前期工作的耗電量，即可獲得電視機的總耗電量；利用所述總耗電量并結(jié)合用戶輸入的電費單價，即可計算出電視機的總耗電費。將計算出的各數(shù)值顯示在電視機屏幕上，可以具體顯示在電費查詢菜單中，如圖4所示，以方便用戶查詢。作為用于接收用戶設(shè)置電費單價的輸入窗口，本實施例優(yōu)選采用電視機現(xiàn)有的按鍵板或者遙控器作為所述的電價輸入單元，提供給用戶進行電費單價的參數(shù)設(shè)置。同時，在電視機中設(shè)置連接按鍵板的按鍵電路以及用于接收遙控器所發(fā)出的遙控指令的遙控接收電路，分別連接至所述的主芯片，接收用戶輸入的設(shè)置參數(shù)，并解析出電費單價值，顯示在電費查詢菜單中。當然，也可以在電視機殼體上或者遙控器上單獨增設(shè)電價輸入單元，專門接收用戶輸入的電費單價設(shè)定值，以配合電視機實現(xiàn)其能耗管理功能。但是，這種設(shè)計方式需要對電視機本體或者遙控器進行結(jié)構(gòu)上的改進性設(shè)計，因此，在節(jié)約成本以及保持電視機原有外觀形態(tài)上，不如前一種設(shè)計方式更為理想。應(yīng)當指出的是，以上所述僅是本實用新型的一種優(yōu)選實施方式，對于本技術(shù)領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來說，在不脫離本實用新型原理的前提下，還可以做出若干改進和潤飾，這些改進和潤飾也應(yīng)視為本實用新型的保護范圍。
權(quán)利要求1.一種具有能耗管理功能的電視機，包括電源輸入端、主芯片和顯示屏，其特征在于所述電源輸入端連接一實時功率檢測模塊，對通過電源輸入端輸入的電壓和電流進行采樣，并輸出采樣電壓和采樣電流至所述的主芯片；所述主芯片連接電價輸入單元，接收通過電價輸入單元輸入的電費單價，并結(jié)合接收到的采樣電壓和采樣電流計算出用電花費，輸出至顯示模塊，驅(qū)動顯示屏顯示電費。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的具有能耗管理功能的電視機，其特征在于在所述實時功率檢測模塊中包含有電壓采樣電路和電流采樣電路，分別連接在電源輸入端之間，生成采樣電壓和采樣電流輸出至主芯片。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的具有能耗管理功能的電視機，其特征在于在所述電壓采樣電路中包含有整流電路和電阻分壓電路，所述整流電路連接在電源輸入端之間，將通過電源輸入端輸入的交流電壓轉(zhuǎn)換成直流電壓后，輸出至電阻分壓電路，進而通過電阻分壓電路的分壓節(jié)點輸出采樣電壓至所述的主芯片。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的具有能耗管理功能的電視機，其特征在于在所述電壓采樣電路中還包含有一電壓跟隨電路，連接所述電阻分壓電路的分壓節(jié)點，所述采樣電壓通過所述電壓跟隨電路輸出至主芯片。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的具有能耗管理功能的電視機，其特征在于在所述電壓跟隨電路中包含有一運算放大器，其同相輸入端連接所述電阻分壓電路的分壓節(jié)點，反相輸入端連接運算放大器的輸出端，所述運算放大器的輸出端通過限流電阻和濾波電容連接所述的主芯片。
6.根據(jù)權(quán)利要求2所述的具有能耗管理功能的電視機，其特征在于在所述電流采樣電路中包含有交流互感器、整流電路和采樣電阻；所述交流互感器的一次繞組連接在所述的電源輸入端之間，二次繞組連接整流電路的交流輸入側(cè)，所述整流電路將交流互感器轉(zhuǎn)換輸出的交流電流整流成直流電流后，經(jīng)由并聯(lián)在其直流輸出側(cè)的采樣電阻變換成電壓信號，輸出至所述的主芯片。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的具有能耗管理功能的電視機，其特征在于在所述電流采樣電路中還包含有一電壓跟隨電路，連接所述的采樣電阻，通過所述采樣電阻變換輸出的電壓信號經(jīng)由所述的電壓跟隨電路輸出至主芯片。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的具有能耗管理功能的電視機，其特征在于在所述電壓跟隨電路中包含有一運算放大器，其同相輸入端連接所述的采樣電阻，反相輸入端連接運算放大器的輸出端，所述運算放大器的輸出端通過限流電阻和濾波電容連接所述的主芯片。
9.根據(jù)權(quán)利要求2至8中任一項所述的具有能耗管理功能的電視機，其特征在于通過所述電壓采樣電路和電流采樣電路輸出的采樣電壓和采樣電流分別通過一模數(shù)轉(zhuǎn)換器轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號后傳輸至所述的主芯片。
10.根據(jù)權(quán)利要求I至8中任一項所述的具有能耗管理功能的電視機，其特征在于所述電價輸入單元為電視機按鍵板上的按鍵或者電視機遙控器，所述主芯片連接按鍵電路和遙控接收電路，通過按鍵電路或者遙控接收電路接收通過按鍵或者遙控器輸入的電費單價。
專利摘要本實用新型公開了一種具有能耗管理功能的電視機，包括電源輸入端、主芯片和顯示屏，所述電源輸入端連接一實時功率檢測模塊，對通過電源輸入端輸入的電壓和電流進行采樣，并輸出采樣電壓和采樣電流至所述的主芯片；所述主芯片連接電價輸入單元，接收通過電價輸入單元輸入的電費單價，并結(jié)合接收到的采樣電壓和采樣電流計算出用電花費，輸出至顯示模塊，驅(qū)動顯示屏顯示電費。本實用新型可以將電視機的實時耗電情況以及用電花費及時地顯示在電視機屏幕上，供用戶查詢，由此不僅方便了用戶實時查看電費的消耗情況，而且有利于用戶對電視機進行科學(xué)的能耗管理，指導(dǎo)用戶準確的調(diào)節(jié)電視機功率，實現(xiàn)對電視產(chǎn)品的節(jié)能控制，進而增強電視產(chǎn)品的整機性能。
文檔編號G01R11/56GK202488583SQ20122008650
公開日2012年10月10日 申請日期2012年3月9日 優(yōu)先權(quán)日2012年3月9日
發(fā)明者王相祥 申請人:青島海信電器股份有限公司