CN213957490U - 一种基于物联网的电源分配管理装置 - Google Patents
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Abstract
本实用新型提供一种基于物联网的电源分配管理装置，包括电流互感器、模拟开关、电能计量芯片、单片机、物联网模块，多个电流互感器分别接入多个待测电能线路，多个电流互感器的输出端分别接入模拟开关的不同数据传输通道，模拟开关的输出端与电能计量芯片的电流输入端连接，单片机的控制信号输出端与模拟开关的通道选择端连接；电能计量芯片的信号输出端与单片机的第一信号输入端连接，单片机的信号输出端与物联网模块的控制端连接，单片机的串口通讯端与物联网模块的数据接收/发送端口连接。本实用新型的有益效果：利用物联网模块可与后台进行通信，只需一个***便可实现对多个电能通道的检测和控制。
Description
技术领域
本实用新型涉及电源管理设备，尤其涉及一种基于物联网的电源分配管理装置。
背景技术
电能的检测和控制在实际生活、生产中应用普遍，且起着相当大的作用，特别是在工厂等环境中，关于电能的检测和控制十分关键，直接和安全生产、产品质量、生产效率、节约能源等重大技术指标相关。其中，在一些范围较大的施工场地或者监控现场中，往往需要进行多路电能检测，以便为应用者提供现场多路实时电能信息。但电能检测设备与后台的连接多是通过有线连接的方式，比如用于总开关之后的排插式电源分配管理单元，设备在安装到输入线路的总开关之后，不利于对用电线路的绝对控制，因此电能检测设备与后台的连接方式直接影响了大规模应用设备的建设成本，进而影响生产环节甚至造成安全隐患。
实用新型内容
有鉴于此，本实用新型提供了一种兼容LoRa和NB-IoT的电源分配管理装置，以解决应用现有电能检测设备后无法保证对用电线路的绝对控制的问题。
本实用新型提供一种基于物联网的电源分配管理装置，包括电流互感器、模拟开关、电能计量芯片、单片机、以及物联网模块，其中，所述电流互感器的数量与待测电能线路数量相同，多个电流互感器分别接入多个待测电能线路；
所述多个电流互感器的输出端分别经过采样滤波电路后接入模拟开关的不同数据传输通道，所述模拟开关的输出端与电能计量芯片的电流输入端连接，所述单片机的控制信号输出端与所述模拟开关的通道选择端连接；
所述电能计量芯片的信号输出端与单片机的第一信号输入端连接，所述单片机的信号输出端与物联网模块的控制端连接，所述单片机的串口通讯端与所述物联网模块的数据接收/发送端口连接。
进一步地，还包括控制面板，所述控制面板的信号输出端与所述单片机的第二信号输入端连接。
进一步地，还包括电压互感器，所述电压互感器的输出端连接所述电能计量芯片的电压输入端。
进一步地，还包括电源模块，所述电源模块包括将市电转换为12V直流电的AC-DC转换芯片、将12V直流电转换为5V直流电的第一DC-DC转换芯片、以及将5V直流电转换为3.3V直流电的第二DC-DC转换芯片。
进一步地，所述物联网模块采用NB-IoT芯片或者LoRa芯片。
进一步地，采用8个电流互感器以及3个4通道的模拟开关，其中，4个电流互感器分别通过滤波电路后接入第一模拟开关的4组通道输入端，另外4个电流互感器分别通过滤波电路后接入第二模拟开关的4组通道输入端；
所述第一模拟开关、所述第二模拟开关的公共输出端分别与第三模拟开关的两组通道输入端连接，所述第三模拟开关的公共输出端与电能计量芯片的电流输入端连接；
所述单片机的六个控制信号输出端分别与所述第一模拟开关的两个通道选择端、所述第二模拟开关的两个通道选择端、以及所述第三模拟开关的两个通道选择端连接。
进一步地，还包括多个LED指示灯，所述多个LED指示灯分别与待测电能线路对应，当模拟开关接通相应待测电能线路时，对应的LED指示灯亮起。
进一步地，每一电流互感器接入的待测电能线路中还连接一个继电器。
进一步地，所述电流互感器的型号为ZMCT103C，所述模拟开关的型号为cd4052，所述电能计量芯片的型号为CS5463，所述单片机的型号为STM32F103R。
本实用新型提供的技术方案带来的有益效果是：(1)通过单片机控制模拟开关的依次开关，可实现对多个通道的电流检测；(2)利用NB-IoT或Lora芯片与后台进行通信，只需一个***便可实现对多个电能通道进行检测和控制，节省了资源；(3)与以太网方案相比，降低了电源分配管理装置的生产成本，同时在器件尺寸大小方面，进一步节省了工作空间，节省了设备配套设施建设资源。
附图说明
图1是本实用新型实施例提供的基于物联网的电源分配管理装置的***结构图；
图2是本实用新型实施例提供的多个电流互感器的接线图；
图3是本实用新型实施例提供的多个模拟开关的接线图；
图4是本实用新型实施例提供的电能计量芯片的接线图；
图5是本实用新型实施例提供的电压互感器的接线图；
图6是本实用新型实施例提供的单片机STM32F103R的接线图；
图7是本实用新型实施例提供的NB-IoT芯片的接线图；
图8是本实用新型实施例提供的0.96OLED的接线图；
图9是本实用新型实施例提供的继电器的接线图；
图10是本实用新型实施例提供的电源模块的接线图；
图11是本实用新型实施例提供的LoRa芯片的接线图。
具体实施方式
为使本实用新型的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本实用新型实施方式作进一步地描述。
请参考图1，本实用新型的实施例提供了一种兼容LoRa和NB-IoT的电源分配管理装置，包括电流互感器、模拟开关、电能计量芯片、单片机、电压互感器、物联网模块、继电器、以及控制面板。
电流互感器的数量与电待测电能线路数量相同，并一一对应，多个电流互感器对待测线路的电流模拟信号进行采集，所述多个电流互感器的输出端分别经过采样滤波电路后接入模拟开关的输入端；模拟开关的输出端与电能计量芯片的电流输入端连接，电压互感器的输出端与电能计量芯片的电压输入端连接；电能计量芯片的信号输出端与单片机的第一信号输入端连接，单片机的信号输出端与物联网模块的信号控制端连接。
控制面板的信号输出端与单片机的第二信号输入端连接，单片机的控制信号输出端还与模拟开关的通道选择端连接，所述控制面板可控制单片机输出，进一步控制模拟开关打开指定通道，对应通道的电流互感器输出至电能计量芯片。
请参考图2，本实施例中利用8个电流互感器*6、*7、*12、*13、*16、*17、*22、*23对8个待测线路的电流模拟信号进行采集，优选地，所述电流互感器的型号为ZMCT103C；请参考图3，本实施例中模拟开关的型号为cd4052，其中四个电流互感器*6、*12、*16、*22分别通过滤波电路后接入第一模拟开关U5的4组通道输入端，另外四个电流互感器*7、*13、*17、*23则接入第二模拟开关U4的4组通道输入端；第一模拟开关U5、第二模拟开关U4的公共输出端还分别与第三模拟开关U6的两组通道输入端连接。请参考图4，所述第三模拟开关U6的公共输出端与电能计量芯片的电流输入端IIN-、IIN+连接，由此实现一个电能计量芯片对多路电能通道的检测，其中，电能计量芯片的型号为CS5463。
请参考图5，所述电源分配管理装置还包括电压互感器，所述电压互感器的输出端OUT1、OUT2分别连接电能计量芯片的电压输入端VIN-、VIN+。
请参考图6，本实施例单片机选用STM32，具体型号为STM32F103R，电能计量芯片的信号输出端SDO通过SPI总线与单片机STM32F103R的第一信号输入端PA6连接。
请参考图7，本实施例中物联网模块采用NB-IoT芯片，单片机STM32F103R的信号输出端PA4与NB-IoT芯片的控制端RESET连接，单片机STM32F103R的串口通讯输出端PA9与NB-IoT芯片的数据接收端URXD1连接，串口通讯接收端PA10与NB-IoT芯片的数据输出端UTXD1连接，由此实现STM32F103R与NB-IoT芯片之间的UART通信。
所述电源分配管理装置还包括控制面板，请参考图8，本实施例中采用0.96OLED，其信号输出端D1连接单片机STM32F103R的第二信号输入端PA7，另一方面，所述单片机STM32F103R中，其控制信号输出端PA0、PA1分别通过接插件与第一模拟开关U5的通道选择端A、B连接，控制信号输出端PA2、PA3分别通过接插件与第二模拟开关U4的通道选择端连接，控制信号输出端PA15、PD2分别通过接插件与第三模拟开关U6的通道选择端连接。
用户通过0.96OLED输入命令，控制单片机STM32F103R的输出信号，进一步控制模拟开关U4、U5、U6打开指定通道，对应通道的电流互感器将模拟电流信号输出至电能计量芯片。优选地，所述电源分配管理装置还包括多个LED指示灯，并与待测线路一一对应，当相应线路的电流通道接通时，对应的LED指示灯变亮，表明所述电流通道正常接通。
请参考图9，每一电流互感器接入的待测电能线路中还连接一个继电器，用于控制对应的待测电能线路的通断，本实施例中，继电器的型号为HF115F。
所述电源分配管理装置还包括电源模块，请参考图10，电源模块包括AC-DC转换芯片、第一DC-DC转换芯片、第二DC-DC转换芯片，其中，所述AC-DC转换芯片用于将市电转换为12V直流电，所述第一DC-DC转换芯片的型号为ASM1117-5.0，用于将12V直流电转换为5V直流电，所述第二DC-DC转换芯片的型号为ASM1117-3.3，用于将5V直流电转换为3.3V直流电，分别对不同额定电压的芯片进行供电。
作为本实用新型的另一较佳实施例，请参考图11，所述物联网模块采用LoRa芯片，单片机STM32F103R的串口通讯输出端PA9、串口通讯接收端PA10与LoRa芯片连接，实现STM32F103R与LoRa芯片之间的UART通信。
上面结合附图对本实用新型的实施例进行了描述，但是本实用新型并不局限于上述的具体实施方式，上述的具体实施方式仅仅是示意性的，而不是限制性的，本领域的普通技术人员在本实用新型的启示下，在不脱离本实用新型宗旨和权利要求所保护的范围情况下，还可做出很多形式，这些均属于本实用新型的保护之内。
Claims (9)
1.一种基于物联网的电源分配管理装置，其特征在于，包括电流互感器、模拟开关、电能计量芯片、单片机、以及物联网模块，其中，所述电流互感器的数量与待测电能线路数量相同，多个电流互感器分别接入多个待测电能线路；
所述多个电流互感器的输出端分别经过采样滤波电路后接入模拟开关的不同数据传输通道，所述模拟开关的输出端与电能计量芯片的电流输入端连接，所述单片机的控制信号输出端与所述模拟开关的通道选择端连接；
所述电能计量芯片的信号输出端与单片机的第一信号输入端连接，所述单片机的信号输出端与物联网模块的控制端连接，所述单片机的串口通讯端与所述物联网模块的数据接收/发送端口连接。
2.根据权利要求1所述的基于物联网的电源分配管理装置，其特征在于，还包括控制面板，所述控制面板的信号输出端与所述单片机的第二信号输入端连接。
3.根据权利要求1所述的基于物联网的电源分配管理装置，其特征在于，还包括电压互感器，所述电压互感器的输出端连接所述电能计量芯片的电压输入端。
4.根据权利要求1所述的基于物联网的电源分配管理装置，其特征在于，还包括电源模块，所述电源模块包括将市电转换为12V直流电的AC-DC转换芯片、将12V直流电转换为5V直流电的第一DC-DC转换芯片、以及将5V直流电转换为3.3V直流电的第二DC-DC转换芯片。
5.根据权利要求1所述的基于物联网的电源分配管理装置，其特征在于，所述物联网模块采用NB-IoT芯片或者LoRa芯片。
6.根据权利要求1所述的基于物联网的电源分配管理装置，其特征在于，采用8个电流互感器以及3个4通道的模拟开关，其中，4个电流互感器分别通过滤波电路后接入第一模拟开关的4组通道输入端，另外4个电流互感器分别通过滤波电路后接入第二模拟开关的4组通道输入端；
所述第一模拟开关、所述第二模拟开关的公共输出端分别与第三模拟开关的两组通道输入端连接，所述第三模拟开关的公共输出端与电能计量芯片的电流输入端连接；
所述单片机的六个控制信号输出端分别与所述第一模拟开关的两个通道选择端、所述第二模拟开关的两个通道选择端、以及所述第三模拟开关的两个通道选择端连接。
7.根据权利要求1所述的基于物联网的电源分配管理装置，其特征在于，还包括多个LED指示灯，所述多个LED指示灯分别与待测电能线路对应，当模拟开关接通相应待测电能线路时，对应的LED指示灯亮起。
8.根据权利要求1所述的基于物联网的电源分配管理装置，其特征在于，每一电流互感器接入的待测电能线路中还连接一个继电器。
9.根据权利要求1所述的基于物联网的电源分配管理装置，其特征在于，所述电流互感器的型号为ZMCT103C，所述模拟开关的型号为cd4052，所述电能计量芯片的型号为CS5463，所述单片机的型号为STM32F103R。
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