CN203433041U

CN203433041U - 一种带通讯功能的电能表

Info

Publication number: CN203433041U
Application number: CN201320548033.0U
Authority: CN
Inventors: 张辑; 陈天翔; 邵振华; 蒋志敏; 林棋贵; 陈婕梅; 钟志滨
Original assignee: Xiamen University of Technology
Current assignee: Xiamen University of Technology
Priority date: 2013-09-04
Filing date: 2013-09-04
Publication date: 2014-02-12
Anticipated expiration: 2023-09-04

Abstract

一种带通讯功能的电能表，涉及电能表。提供具有通讯接口，能实时地向PC机传输信号，使PC机能实时采集信号和监控信号的一种带通讯功能的电能表。设有电流电压采集模块、计量芯片、微处理器、通讯模块、显示模块和EEPROM；所述电流电压采集模块包括A相电流电压采集模块、B相电流电压采集模块和C相电流电压采集模块；A相电流电压采集模块、B相电流电压采集模块和C相电流电压采集模块的输出端分别接计量芯片的输入端，计量芯片与微处理器连接，微处理器的处理信号输出端分别与通讯模块、显示模块和EEPROM的输入端连接。具有防窃电功能，能防止短接窃电、外加磁场、倾斜电表等窃电行为。

Description

一种带通讯功能的电能表

技术领域

本实用新型涉及电能表，尤其是涉及一种带通讯功能的电能表。

背景技术

随着通讯技术和智能电网“信息化、自动化、互动化”建设的不断发展，传统的人工抄表存在的局限性越来越明显。我们希望能在PC机上实时获得数据，对设备实行实时监控。这样我们就需要电能表带有通讯功能，能与PC机互联。

为了实现这种带通讯功能电能表的设计，需要具备智能仪器原理与设计和通讯技术方面的知识。

目前，市面上已有的电能表主要解决的是单相、三相电能的计量；电能读数在电能表上的LCD上的显示；单相插拔式功率计量和显示。没有SPI通讯功能也不能实时读取数据到电脑上进行处理。

中国专利CN202393826U公开了一种单相电子式电能表。该电能表能计量单相电能、LED显示电能。具有高精度、宽负荷、低功耗、运行可靠等优点。但其只能计量单相电能，没有通讯功能。

中国专利CN202404135U公开了一种三相四线远程监控电能表。该电能表利用GPRS通讯，能远程传输信号，信号传输距离远，覆盖面广等优点。但其占用GPRS信道，成本高，适用范围窄。

中国专利CN202362374U公开了一种三相四线电子式有功电能表。该电能表能计量有功、LED显示电能数据，有低功耗、易安装等优点。但其没有通讯功能，不能实时传输数据到电脑上进行分析。

发明内容

本实用新型的目的在于针对现有的电能表不具有通讯功能，不能和PC机互联的缺点，提供具有通讯接口，能实时地向PC机传输信号，使PC机能实时采集信号和监控信号的一种带通讯功能的电能表。

本实用新型设有电流电压采集模块、计量芯片、微处理器（MCU模块）、通讯模块、显示模块和EEPROM；

所述电流电压采集模块包括A相电流电压采集模块、B相电流电压采集模块和C相电流电压采集模块；A相电流电压采集模块、B相电流电压采集模块和C相电流电压采集模块的输出端分别接计量芯片的输入端，计量芯片与微处理器（MCU模块）连接，微处理器（MCU模块）的处理信号输出端分别与通讯模块、显示模块和EEPROM的输入端连接。

所述计量芯片设有电压电流模拟信号采样模块、DSP计量模块、脉冲发生器、SPI通讯接口、时钟控制电路、温度传感器、参考电压模块和电源管理模块；电压电流模拟信号采样模块的输入端接A相电流电压采集模块、B相电流电压采集模块和C相电流电压采集模块的输出端，电压电流模拟信号采样模块的输出端接DSP计量模块的输入端，DSP计量模块的输出端分别接脉冲发生器和SPI通讯接口的输入端，时钟控制电路与晶振电路连接，SPI通讯接口与微处理器（MCU模块）连接，温度传感器的输出端接电压电流模拟信号采样模块,参考电压模块分别与电压电流模拟信号采样模块和温度传感器连接，电源管理模块为芯片提供电源。

本实用新型具有以下技术效果：

本实用新型提供了一种带通讯功能的电能表，带通讯功能的电能表是所有远程抄表或控制***的基本组成部分，本实用新型的通讯采用SPI总线，SPI总线能与外部MCU通过串行接口传输数据，且为全双工通讯，不需要寻址操作，使得通讯更加简单高效。

本实用新型很好地实现电脑集中采集数据，对设备电能实时的监控，同时电表安装地点更加灵活，数据采集更加精准。很大程度上，节省了安装成本和减少了人工抄表的人力财力损耗。另外，本实用新型具有防窃电功能，能防止短接窃电、外加磁场、倾斜电表等窃电行为。

附图说明

图1是本实用新型实施例的结构组成框图。

图2是本实用新型实施例的计量芯片的结构组成框图。

具体实施方式

下面结合附图对本实用新型进行详细阐述，以使本实用新型的优点和特征能更容易被本领域的技术人员理解，从而对本实用新型的保护范围做出更明确的界定。

参见图1和2，本实用新型实施例设有电流电压采集模块1、计量芯片2、微处理器（MCU模块）3、通讯模块4、显示模块5和EEPROM6。

所述电流电压采集模块1包括A相电流电压采集模块11、B相电流电压采集模块12和C相电流电压采集模块13；A相电流电压采集模块11、B相电流电压采集模块12和C相电流电压采集模块13的输出端分别接计量芯片2的输入端，计量芯片2与微处理器（MCU模块）3连接，微处理器（MCU模块）3的处理信号输出端分别与通讯模块4、显示模块5和EEPROM6的输入端连接。

所述计量芯片2设有电压电流模拟信号采样模块21、DSP计量模块22、脉冲发生器23、SPI通讯接口24、时钟控制电路25、温度传感器26、参考电压模块27和电源管理模块28；电压电流模拟信号采样模块21的输入端接A相电流电压采集模块11、B相电流电压采集模块12和C相电流电压采集模块13的输出端，电压电流模拟信号采样模块21的输出端接DSP计量模块22的输入端，DSP计量模块22的输出端分别接脉冲发生器23和SPI通讯接口24的输入端，时钟控制电路25与晶振电路7连接，SPI通讯接口24与微处理器（MCU模块）3连接，温度传感器26的输出端接电压电流模拟信号采样模块21,参考电压模块27分别与电压电流模拟信号采样模块21和温度传感器26连接，电源管理模块28为芯片提供电源。

除了芯片的选择以外，还需要对***电路进行设计，***电路包括分压器和分流器的设计，分压器分流器的作用是把交流电压和电流转换为小信号的电压和电流。同时隔离电网电压和电流。脉冲发生器主要用于完成计算功率，积分，频率计算等功能。

有关通讯接口的设计，本实用新型采用SPI总线接口，SPI总线***是一种同步串行外设接口，它可以使MCU与各种***设备以串行方式进行通信以交换信息。

通过软件校验电能表能有效提高其精度。

采样电压输入可采用电阻分压式将电压转换为电流，再通过电流互感器把电流转换为电压。将零线与参考电压输出连接起来，方便将采样信号叠加在偏置直流上。将零线与芯片地连接用于电源采样自耦变压器应用场合。电流采样通过电流互感器完成。

电源电路的设计关系到产品的电磁兼容性。包括电源电压要保持在规定误差范围内，在输出端选用合适的滤波电容，合理排布滤波电阻、压敏电阻和电容使之保证很好的滤波效果和电磁兼容性。

有关SPI接口设计，SPI通讯线应该尽可能短，使传输信号线的干扰尽可能小，在输入端加入低通滤波电路来消除高频干扰，选择合适的去耦电容来增大电路的抗干扰能力。单片机必须要对SPI端口进行监控，以保证计量准确性。

SPI通讯的程序写入。

SPI写时序：

电能表的校验采用纯软件的校验方法，包括比差校验和角差校验两个部分。比差校验是对互感器的比差进行修正，角差校验是对互感器角差进行校验，这两种方法都是分段进行的。

通过以上实施步骤可实现对一种带有通讯功能的电能表的设计，带有通讯功能的电能表能把电能信息实时的传到电脑上进行分析，本实用新型也是一些远程计量***的基础设备，用途很广，有广泛的实际意义。

Claims

1.一种带通讯功能的电能表，其特征在于设有电流电压采集模块、计量芯片、微处理器、通讯模块、显示模块和EEPROM；

所述电流电压采集模块包括A相电流电压采集模块、B相电流电压采集模块和C相电流电压采集模块；A相电流电压采集模块、B相电流电压采集模块和C相电流电压采集模块的输出端分别接计量芯片的输入端，计量芯片与微处理器连接，微处理器的处理信号输出端分别与通讯模块、显示模块和EEPROM的输入端连接。

2.如权利要求1所述一种带通讯功能的电能表，其特征在于所述计量芯片设有电压电流模拟信号采样模块、DSP计量模块、脉冲发生器、SPI通讯接口、时钟控制电路、温度传感器、参考电压模块和电源管理模块；电压电流模拟信号采样模块的输入端接A相电流电压采集模块、B相电流电压采集模块和C相电流电压采集模块的输出端，电压电流模拟信号采样模块的输出端接DSP计量模块的输入端，DSP计量模块的输出端分别接脉冲发生器和SPI通讯接口的输入端，时钟控制电路与晶振电路连接，SPI通讯接口与微处理器连接，温度传感器的输出端接电压电流模拟信号采样模块,参考电压模块分别与电压电流模拟信号采样模块和温度传感器连接，电源管理模块为芯片提供电源。