CN204631098U - 一种三相led数显多功能电测表 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种三相LED数显多功能电测表，其包括计量模块电路、控制模块电路、电源模块电路，计量模块电路的一端连接电流输入接口和电压输入接口，另一端与控制模块电路相连，所述控制模块电路的另一端连接电源模块电路，电源模块电路的输入端设有电源输入端，电源模块电路的输出端还设有有功脉冲输出接口和RS485通信输出接口；本实用新型计量模块电路、控制模块电路和电源模块电路能够制成三块独立的电路板，这种模块化的电路板结构适宜安装调试以及检修维护，能够有效保证采样测量精度；本实用新型具有计量精度高、时钟精度高、显示数据简洁、LED可视距离远、视角广、低功耗等优点，并能保护电能表和通信电路免遭破坏。

Description

一种三相LED数显多功能电测表

技术领域

本实用新型涉及电能表技术领域，尤其涉及一种三相LED数显多功能电测表。

背景技术

现有国内外的数显多功能电能表的设计方案有单芯片和多芯片两种：

其中单芯片方案(SOC)，计量芯片和MCU集成在一块芯片中，其优点是电路简单成本低，缺点是计量精度和时钟精度低，可靠性差，达不到国网智能电能表的技术要求，只能用于设计简易的数据采集仪表；

其中多芯片方案(组合式方案)，由专用多功能电能计量芯片采样与电能计量有关的电压、电流、功率因数等数据，计量有功正反向电量；由单片机实现数据的计算管理、显示、通讯、存储和欠费控制，实现分时电价和梯度电价的计量要求。多芯片方案的优点是计量和时钟精度高，可靠性高，能满足国家电网公司对智能电表的技术要求；缺点是电路略复杂，成本略高，适合设计高级计量仪表。

发明内容

为克服现有技术的不足，本实用新型提供了一种模块化结构、时钟精确、成本低的三相LED数显多功能电测表。

本实用新型为达到上述技术目的所采用的技术方案是：一种三相LED数显多功能电测表，包括计量模块电路、控制模块电路、电源模块电路，所述计量模块电路的一端连接电流输入接口和电压输入接口，另一端与控制模块电路相连，所述控制模块电路的另一端连接电源模块电路，所述电源模块电路的输入端设有电源输入端，所述电源模块电路的输出端还设有有功脉冲输出接口和RS485通信输出接口，其中：

所述计量模块电路用于完成采样计量，包括电压采样电路、电流采样电路和计量电路；

所述控制模块电路控制***运行，包括控制电路、时钟电路、存储电路、红外通信电路、功能按键电路和LED数码管显示电路；

所述电源模块电路为***提供电源，包括电源电路、RS485通信电路、脉冲 输出电路。

所述计量模块电路中的电压采样电路由3个独立的电阻分压网络、滤波电路组成，电流采样电路由3个独立的电流互感器、采样电阻、滤波电路组成，计量电路由计量芯片ATT7022B/C及***电路组成；所述电压采样电路将电压信号Ua、Ub、Uc转换成低电压输入到计量芯片，电压采样电路为***提供电压信号；电流采样电路将电流信号Ia、Ib、Ic转换成电压信号输入到计量芯片，电流采样电路为***提供电流信号；计量电路对电压、电流信号进行处理，输出有功、无功脉冲信号，为***提供电压、电流、功率、功率因数、电能计量数据。

所述控制模块电路中的控制电路由MICROCHIP微处理器PIC18F86J90及***电路组成，时钟电路由带温补的时钟芯片RX8025AC及***电路组成，存储电路由芯片24LC04及***电路组成，红外通信电路由红外接收电路和红外发射电路组成，红外通信电路提供UART通信接口、38kHz调制接口；功能按键电路由2个读数按键、1个编程开关按键和***电路组成，LED数码管显示电路由1个LED数码管驱动芯片PIC16F1937、3组3字LED显示器件和***电路组成；所述微处理器完成计量数据处理、数据显示、串口通信、数据存储，时钟电路为微处理器提供***时钟数据，存储芯片用于保存***的参数数据、运行数据，红外通信电路完成数据通信和载波调制解调，功能按键电路接控制电路微处理器的GPIO口，完成LED数码显示翻屏、编程使能开关；通过设置LCD、LED、蜂鸣器等多重报警显示信息，能有效指示当前的***状态和故障状态，LED数码管显示电压、电流、功率、电量等数据，具有视角广、对比度高、可视距离远等特点。

所述电源模块电路中的电源电路由降压电路、整流电路、滤波电路、稳压电路、备用电池及***电路组成，所述电源电路输出两路相互独立的电源：第一电源和第二电源，第一电源给控制模块电路、计量模块电路提供电源，第二电源给RS485通信电路提供电源；正常工作时时钟电路由第一电源提供电源，停电时由备用电池提供电源，停电时数据不丢失、时钟不停止。

所述电源模块电路中的RS485通信电路由485芯片、光电耦合器、485保护电路组成，脉冲输出电路由光电耦合器及***电路组成。

所述485保护电路包括TVS管、热敏电阻；保护485通信线路在雷击和强电误接时不受破坏。

所述计量模块电路、控制模块电路和电源模块电路为三块独立的电路板结构。

本实用新型的有益效果是：采用上述结构，计量模块电路、控制模块电路和电源模块电路能够制成三块独立的电路板，这种模块化的电路板结构适宜安装调试以及检修维护，能够有效保证采样测量精度；本实用新型具有计量精度高、时钟精度高、显示数据简洁、LED可视距离远、视角广、低功耗等优点，保护电路能保护电能表和通信电路免遭破坏，能满足不同环境下的使用要求。

附图说明

下面结合附图和实施例对本实用新型作进一步说明。其中：

图1是本实用新型三相LED数显多功能电测表的***结构框图；

图2是本实用新型三相LED数显多功能电测表的***原理框图；

图3是本实用新型计量模块电路的电路原理图；

图4是本实用新型控制模块电路的电路原理图；

图5是本实用新型电源模块电路的电路原理图；

图6是本实用新型RS485通信电路的电路原理图。

具体实施方式

为详细说明本实用新型的技术内容、构造特征、所实现目的及效果，以下结合实施方式并配合附图详细说明。

请参阅图1至图6所示，本实用新型三相LED数显多功能电测表包括计量模块电路1、控制模块电路2、电源模块电路3，所述计量模块电路1的一端连接电流输入接口和电压输入接口，另一端与控制模块电路2相连，所述控制模块电路2的另一端连接电源模块电路3，所述电源模块电路3的输入端设有电源输入端，所述电源模块电路3的输出端还设有有功脉冲输出接口和RS485通信输出接口，其中：

所述计量模块电路1用于完成采样计量，包括电压采样电路、电流采样电路和计量电路；

所述控制模块电路2控制***运行，包括控制电路、时钟电路、存储电路、红外通信电路、功能按键电路和LED数码管显示电路；

所述电源模块电路2为***提供电源，包括电源电路、RS485通信电路、脉冲输出电路。

本实施例中，计量模块电路1的一端连接电压输入接口Ua、Ub、Uc、Un和电流输入接口Ia+、Ia-、Ib+、Ib-、Ic+、Ic-，另一端通过接口AGND、VDD2、RESET、CS、SCLK、DIN、DOUT、YM_LED2连接控制模块电路2，控制模块电路2另一端通过接口GND、VDD1、VCC、TXD485、RXD485、YM_LED1连接电源模块电路3，电源模块电路3另一端连接电源输入端POW_N、POW_L，RS485通信输出接口B、A，有功脉冲输出电路接口YG-、YG+。

所述计量模块电路1中的电压采样电路由3个独立的电阻分压网络、滤波电路组成，电流采样电路由3个独立的电流互感器、采样电阻、滤波电路组成，计量电路由计量芯片ATT7022B/C及***电路组成；所述电压采样电路将电压信号Ua、Ub、Uc转换成低电压输入到计量芯片，电压采样电路为***提供电压信号；电流采样电路将电流信号Ia、Ib、Ic转换成电压信号输入到计量芯片，电流采样电路为***提供电流信号；计量电路对电压、电流信号进行处理，输出有功、无功脉冲信号，为***提供电压、电流、功率、功率因数、电能等计量数据。

电压采样电路的输入端连接Ua、Ub、Uc、Un，电压采样电路的输出端连接计量电路的计量芯片ATT7022B/C的电压采样IO口。

电流采样电路的输入端连接Ia、Ib、Ic，电流采样电路的输出端连接计量电路的计量芯片ATT7022B/C的电流采样IO口。

计量电路的电源输入端连接AGND、VDD2，计量芯片ATT7022B/C的SPI引脚连接接口CS、SCLK、DIN、DOUT，计量芯片ATT7022B/C的复位脚连接接口RESET，计量芯片ATT7022B/C的脉冲输出脚连接接口YM_LED1。

所述控制模块电路2中的控制电路由MICROCHIP微处理器PIC18F86J90及***电路组成，时钟电路由带温补的时钟芯片RX8025AC及***电路组成，存储电路由芯片24LC04及***电路组成，红外通信电路由红外接收电路和红外发射电路组成，红外通信电路提供UART通信接口、38kHz调制接口；功能按键电路由2个读数按键、1个编程开关按键和***电路组成，LED数码管显示电路由1个LED数码管驱动芯片PIC16F1937、3组3字LED显示器件和***电路组成；所述微处理器完成计量数据处理、数据显示、串口通信、数据存储，时钟电路为微处理器 提供***时钟数据，存储芯片用于保存***的参数数据、运行数据，红外通信电路完成数据通信和载波调制解调，功能按键电路接控制电路微处理器的GPIO口，完成LED数码显示翻屏、编程使能开关；功能按键电路中设置的读数按键实现LED数码显示的翻页操作，编程按键实现编程使能的开关。

微处理器PIC18F86J90通过IO口、I2C总线端口、SPI总线端口、UART口连接***电路和器件。

时钟电路的电源连接电源电路接口VDD1和电池接口VCC，正常工作时由电源电路VDD1提供电源，停电时由电池VCC提供电源；时钟电路时钟芯片RX8025AC通过I2C总线端口SCL、SDA连接微处理器PIC18F86J90的I2C总线端口。

存储电路芯片24LC04通过I2C总线端口SCL、SDA连接微处理器PIC18F86J90的I2C总线端口。

红外通信电路的输入端连接微处理器PIC18F86J90的UART口、38KHz载波调制IO口，输出端连接红外接收管、红外发射管，红外通信电路可以接收和发送38kHz调制的红外通信数据。

功能按键连接微处理器PIC18F86J90的IO口。

LED数码管驱动芯片PIC16F1937输入端通过I2C总线连接微处理器PIC18F86J90的I2C总线端口，输出端通过IO口连接3组3字LED显示器件。

微处理器PIC18F86J90是整个控制模块的核心部件，通过SPI总线接口连接计量模块获取电压、电流、功率、电量等计量数据；通过I2C总线连接时钟芯片完成***时钟数据读取；通过I2C总线连接存储芯片完成计量数据、电表参数的读写；通过I2C总线连接LED数码管驱动芯片完成LED数码管的数据显示。

所述电源模块电路3中的电源电路由降压电路、整流电路、滤波电路、稳压电路、备用电池及***电路组成，所述电源电路输出两路相互独立的电源：第一电源和第二电源，第一电源给控制模块电路、计量模块电路提供电源，第二电源给RS485通信电路提供电源；正常工作时时钟电路由第一电源提供电源，停电时由备用电池提供电源，停电时数据不丢失、时钟不停止。

电源电路一端连接接口POW_N、POW_L，另一端连接端口AGND、VDD2、VCC。

所述电源模块电路3中的RS485通信电路由485芯片、光电耦合器、485保护电路组成，脉冲输出电路由光电耦合器及***电路组成。

所述485保护电路包括TVS管、热敏电阻；保护485通信线路在雷击和强电误接时不受破坏。

RS485通信电路经过光电耦合器，经端口TXD485、RXD485和控制模块的微处理器的UART口连接完成485通信，RS485通信电路输出端经TVS管、热敏电阻组成的485保护电路连接端口B、A。

脉冲输出电路一端连接端口YM_LED1,另一端连接端口YG-、YG+。

所述计量模块电路1、控制模块电路2和电源模块电路3为三块独立的电路板结构。

以上所述仅为本实用新型的实施例，并非因此限制本实用新型的专利范围，凡是利用本实用新型说明书及附图内容所作的等效结构变换，或直接或间接运用在其他相关的技术领域，均同理包括在本实用新型的专利保护范围内。

Claims (7)

1.一种三相LED数显多功能电测表，其特征在于：包括计量模块电路、控制模块电路、电源模块电路，所述计量模块电路的一端连接电流输入接口和电压输入端，另一端与控制模块电路相连，所述控制模块电路的另一端连接电源模块电路，所述电源模块电路的输入端设有电源输入端，所述电源模块电路的输出端还设有有功脉冲输出接口和RS485通信输出接口，其中：

所述计量模块电路用于完成采样计量，包括电压采样电路、电流采样电路和计量电路；

所述控制模块电路控制***运行，包括控制电路、时钟电路、存储电路、红外通信电路、功能按键电路和LED数码管显示电路；

所述电源模块电路为***提供电源，包括电源电路、RS485通信电路、脉冲输出电路。

2.根据权利要求1所述的一种三相LED数显多功能电测表，其特征在于：所述计量模块电路中的电压采样电路由3个独立的电阻分压网络、滤波电路组成，电流采样电路由3个独立的电流互感器、采样电阻、滤波电路组成，计量电路由计量芯片ATT7022B/C及***电路组成；所述电压采样电路将电压信号Ua、Ub、Uc转换成低电压输入到计量芯片，电压采样电路为***提供电压信号；电流采样电路将电流信号Ia、Ib、Ic转换成电压信号输入到计量芯片，电流采样电路为***提供电流信号；计量电路对电压、电流信号进行处理，输出有功、无功脉冲信号，为***提供电压、电流、功率、功率因数、电能计量数据。

3.根据权利要求1所述的一种三相LED数显多功能电测表，其特征在于：所述控制模块电路中的控制电路由MICROCHIP微处理器PIC18F86J90及***电路组成，时钟电路由带温补的时钟芯片RX8025AC及***电路组成，存储电路由芯片24LC04及***电路组成，红外通信电路由红外接收电路和红外发射电路组成，红外通信电路提供UART通信接口、38kHz调制接口；功能按键电路由2个读数按键、1个编程开关按键和***电路组成，LED数码管显示电路由1个LED数码管驱动芯片PIC16F1937、3组3字LED显示器件和***电路组成。

4.根据权利要求1所述的一种三相LED数显多功能电测表，其特征在于：所述 电源模块电路中的电源电路由降压电路、整流电路、滤波电路、稳压电路、备用电池及***电路组成；所述电源电路输出两路相互独立的电源：第一电源和第二电源，第一电源给控制模块电路、计量模块电路提供电源，第二电源给RS485通信电路提供电源。

5.根据权利要求1所述的一种三相LED数显多功能电测表，其特征在于：所述电源模块电路中的RS485通信电路由485芯片、光电耦合器、485保护电路组成，所述脉冲输出电路由光电耦合器及***电路组成。

6.根据权利要求5所述的一种三相LED数显多功能电测表，其特征在于：所述485保护电路包括TVS管、热敏电阻。

7.根据权利要求1所述的一种三相LED数显多功能电测表，其特征在于：所述计量模块电路、控制模块电路和电源模块电路为三块独立的电路板结构。