CN212905072U - 一种计量和主控双mcu设计的多功能电能表 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供了一种计量和主控双MCU设计的多功能电能表，包括计量MCU和主控MCU，所述的计量MCU连接于计量采样电路、显示电路和第一存储电路，所述的主控MCU连接于所述的计量MCU，且所述的主控MCU连接有按键电路和通讯电路。本实用新型能够解决现有技术电能表因为计量认证后无法再上进行功能升级的问题。

Description

一种计量和主控双MCU设计的多功能电能表

技术领域

本实用新型属于电能表技术领域，尤其是涉及一种计量和主控双MCU设计的多功能电能表。

背景技术

电子式导轨电能表经过多年的发展，形成了不同外形、不同功能的多系列产品，能够满足当前大部分客户对于导轨式安装的电表的需求。目前在导轨式电表中，由于体积小巧，留给LCD的显示位置非常有限，无法安装大尺寸LCD，显示内容非常有限。且随着时代的发展，电能表需要实现的功能越来越多，同一款电表多年后可能无法适应使用需求，这就要求电表能通过升级实现版本迭代。但由于电能表认证后不允许进行二次开发，导致功能无法跟上时代的需求。

实用新型内容

本实用新型的目的是针对上述问题，提供一种计量和主控双MCU设计的多功能电能表。

为达到上述目的，本实用新型采用了下列技术方案：

一种计量和主控双MCU设计的多功能电能表，包括计量MCU和主控MCU，所述的计量MCU连接于计量采样电路、显示电路和第一存储电路，所述的主控MCU连接于所述的计量MCU，且所述的主控MCU连接有按键电路和通讯电路。

在上述的计量和主控双MCU设计的多功能电能表中，所述的计量采样电路为互感式采样电路或直接式采样电路。

在上述的计量和主控双MCU设计的多功能电能表中，所述的互感式采样电路包括三相互感式采样单元和连接于三相互感式采样单元的三相计量芯片，所述的三相计量芯片连接于所述的计量MCU。

在上述的计量和主控双MCU设计的多功能电能表中，所述的直接式采样电路包括三相直接式采样单元和分别连接于三相直接式采样单元三相的三个计量前端芯片，三个计量前端芯片分别通过隔离电容连接于三相计量处理芯片，所述的三相计量处理芯片连接于所述的计量MCU。

在上述的计量和主控双MCU设计的多功能电能表中，所述的计量MCU通过SPI连接于所述的计量采样电路以与所述计量采样电路进行高速通讯。

在上述的计量和主控双MCU设计的多功能电能表中，所述的显示电路包括点阵型LCD显示屏。

在上述的计量和主控双MCU设计的多功能电能表中，所述的点阵型LCD显示屏包括有多个显示区块，且至少一个显示区块用于显示认证信息，至少一个显示区块用于显示灵活配置信息。

在上述的计量和主控双MCU设计的多功能电能表中，所述的通讯电路包括蓝牙通讯模块和TTL通讯模块。

在上述的计量和主控双MCU设计的多功能电能表中，所述的通讯电路还包括RS485通讯模块和M-BUS通讯模块，且RS485通讯模块和M-BUS通讯模块分别通过电气隔离电路连接于所述主控MCU。

在上述的计量和主控双MCU设计的多功能电能表中，所述的主控MCU连接有第二存储电路，且所述的按键电路为触摸按键电路。

本实用新型相对于现有技术的优点在于：

(1)现有技术的电能表产品存在计量认证后无法再为增加功能而修改软件的问题，本方案电能表采用计量MCU与主控MCU分开设计，可实现计量部分单独认证，主控部分功能灵活变动，可实现产品的迭代更新；

(2)现有技术的电能表普遍存在显示内容单一且认证后显示不可变更的问题，本方案采用计量MCU与主控MCU分开设计，将点阵屏分为多个区块，不同区块显示不同MCU的内容，既可实现计量认证，又能解决显示单一的问题；

(3)现有技术电能表普遍存在按钮设置不人性化，只能通过长按短按实现不同功能，且非专业用户无法掌握使用方法，本方案提供提供了一种点阵屏配合触摸按键的电表结构，能够基于点阵屏显示的多样化，使用光标指示用户操作步骤，既人性化，也使用户更加容易掌握按键的使用方法；

(4)现有技术电能表产品通讯单一，且在认证后无法进行软件迭代，本方案使用RS485、M-BUS、TTL、蓝牙通讯，实现通讯方式的多样化，适应不同使用场景，且为通过二维码显示蓝牙连接信息实现蓝牙连接提供结构基础，同时所有通讯均由主控MCU实现，后期版本迭代不影响认证。

附图说明

图1是本实用新型计量和主控双MCU设计的多功能电能表中互感式采样方式的计量部分电路结构图；

图2是本实用新型计量和主控双MCU设计的多功能电能表中直接式式采样方式的计量部分电路结构图；

图3是本实用新型计量和主控双MCU设计的多功能电能表中的主控部分电路结构图；

图4是本实用新型计量和主控双MCU设计的多功能电能表中的点阵屏区块显示示意图。

附图标记：计量MCU 1；主控MCU 2；计量采样电路11；显示电路12；第一存储电路13；按键电路21；通讯电路22；三相计量芯片14；三相互感式采样单元15；三相直接式采样单元16；计量前端芯片17；隔离电容18；相计量处理芯片19；蓝牙通讯模块23；TTL通讯模块24；RS485通讯模块25；M-BUS通讯模块26；电气隔离电路28；第二存储电路27。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施方式对本实用新型做进一步详细的说明。

如图1-3所示，本实施例公开了一种计量和主控双MCU设计的多功能电能表，包括计量MCU和主控MCU，计量MCU通过SPI连接于计量采样电路11以与计量采样电路11进行高速通讯并获取计量参数。另外，计量MCU还连接于显示电路12和第一存储电路13，主控MCU连接于计量MCU，且主控MCU连接有第二存储电路27、按键电路21和通讯电路22。

计量MCU能够将电量、版本号等认证关键参数通过显示电路12对外显示，同时通过UART通讯方式将计量参数传输至主控MCU，再投入使用时，可以使该计量参数为基础计量参数，主控MCU可进行灵活组合，实现不同的定制功能。

针对不同使用场景及需要，采样方式可选择互感式类型或直接式类型。如图1所示，互感式采样电路包括三相互感式采样单元15和连接于三相互感式采样单元15的三相计量芯片14，三相计量芯片14连接于计量MCU，三相互感式采样单元15由分别用于采样L1相线、L2相线和L3相线的三个CT采样/电压采样电路构成。

如图2所示，直接式采样电路包括三相直接式采样单元16和分别连接于三相直接式采样单元三相的三个计量前端芯片17，三个计量前端芯片17分别通过隔离电容18连接于三相计量处理芯片19，三相计量处理芯片19连接于计量MCU。三相直接式采样单元16由分别用于采样L1相线、L2相线和L3相线的三个分流器采样/电压采样电路构成。

优选地，显示电路12包括点阵型LCD显示屏，可将整块显示屏分为多个区块，例如如图4所示，分为三个区块，区块A显示版本号、序列号、工作状态等基础参数；区块B显示电能；区块C作为多功能显示区，可显示电压、电流、功率品牌Logo和设置菜单等内容。其中区块A和区块B的显示内容由主控MCU生成，当需要进行计量认证时，仅对计量MCU功能和区块A/B内容进行认证。区块C内容由主控MCU通过UART传输至计量MCU，该部分可灵活配置，不在计量认证范围内，可在后期自由设计。

优选地，按键电路21为触摸按键电路，这里采用三个触摸按键，在投入使用时，三个触摸按键可用于对显示屏区块C中内容的左右翻页，加减操作，设置或确认操作，可通过设置修改电表的通讯参数、显示模式、背光模式、脉冲输出模式等，结合点阵屏的特点，将设置通过光标的形式实现图形化引导，提供良好的用户体验。

进一步地，通讯电路22包括蓝牙通讯模块23、TTL通讯模块24、RS485通讯模块25和M-BUS通讯模块26，其中RS485通讯模块25和M-BUS通讯模块26分别通过电气隔离电路28连接于主控MCU。采用RS485通讯和M-BUS通讯，能够实现多机远距离通讯，采用总线形式，方便通讯布线。投入使用时，蓝牙通讯可结合手机APP实现参数的本地可视化操作，进一步优化用户体验，利用点阵屏的特点，可将蓝牙连接参数通过二维码的形式显示在显示屏上，手机可通过扫码连接，安全可靠。另外，所有通讯模块均由主控MCU控制，不在计量认证范围内，后期功能可自由扩展。

本方案的电能表采用计量和主控MCU分开设计的思路，由计量MCU单独进行计量认证，由主控MCU实现功能迭代升级，适应使用需求。同时该电能表使用点阵型LCD显示，具有显示灵活、内容丰富、人性化的特点，满足后期迭代升级显示所需。

本文中所描述的具体实施例仅仅是对本实用新型精神作举例说明。本实用新型所属技术领域的技术人员可以对所描述的具体实施例做各种各样的修改或补充或采用类似的方式替代，但并不会偏离本实用新型的精神或者超越所附权利要求书所定义的范围。

尽管本文较多地使用了计量MCU 1；主控MCU 2；计量采样电路11；显示电路12；第一存储电路13；按键电路21；通讯电路22；三相计量芯片14；三相互感式采样单元15；三相直接式采样单元16；计量前端芯片17；隔离电容18；相计量处理芯片19；蓝牙通讯模块23；TTL通讯模块24；RS485通讯模块25；M-BUS通讯模块26；电气隔离电路28；第二存储电路27等术语，但并不排除使用其它术语的可能性。使用这些术语仅仅是为了更方便地描述和解释本实用新型的本质；把它们解释成任何一种附加的限制都是与本实用新型精神相违背的。

Claims (10)

1.一种计量和主控双MCU设计的多功能电能表，其特征在于，包括计量MCU和主控MCU，所述的计量MCU连接于计量采样电路(11)、显示电路(12)和第一存储电路(13)，所述的主控MCU连接于所述的计量MCU，且所述的主控MCU连接有按键电路(21)和通讯电路(22)。

2.根据权利要求1所述的计量和主控双MCU设计的多功能电能表，其特征在于，所述的计量采样电路(11)为互感式采样电路或直接式采样电路。

3.根据权利要求2所述的计量和主控双MCU设计的多功能电能表，其特征在于，所述的互感式采样电路包括三相互感式采样单元(15)和连接于三相互感式采样单元(15)的三相计量芯片(14)，所述的三相计量芯片(14)连接于所述的计量MCU。

4.根据权利要求3所述的计量和主控双MCU设计的多功能电能表，其特征在于，所述的直接式采样电路包括三相直接式采样单元(16)和分别连接于三相直接式采样单元三相的三个计量前端芯片(17)，三个计量前端芯片(17)分别通过隔离电容(18)连接于三相计量处理芯片(19)，所述的三相计量处理芯片(19)连接于所述的计量MCU。

5.根据权利要求4所述的计量和主控双MCU设计的多功能电能表，其特征在于，所述的计量MCU通过SPI连接于所述的计量采样电路(11)以与所述计量采样电路(11)进行高速通讯。

6.根据权利要求1所述的计量和主控双MCU设计的多功能电能表，其特征在于，所述的显示电路(12)包括点阵型LCD显示屏。

7.根据权利要求6所述的计量和主控双MCU设计的多功能电能表，其特征在于，所述的点阵型LCD显示屏包括有多个显示区块，且至少一个显示区块用于显示认证信息，至少一个显示区块用于显示灵活配置信息。

8.根据权利要求1所述的计量和主控双MCU设计的多功能电能表，其特征在于，所述的通讯电路(22)包括蓝牙通讯模块(23)和TTL通讯模块(24)。

9.根据权利要求8所述的计量和主控双MCU设计的多功能电能表，其特征在于，所述的通讯电路(22)还包括RS485通讯模块(25)和M-BUS通讯模块(26)，且RS485通讯模块(25)和M-BUS通讯模块(26)分别通过电气隔离电路(28)连接于所述主控MCU。

10.根据权利要求9所述的计量和主控双MCU设计的多功能电能表，其特征在于，所述的主控MCU连接有第二存储电路(27)，且所述的按键电路(21)为触摸按键电路。

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