智能型液晶三相多功能網(wǎng)絡(luò)電力儀表的制作方法
【專利摘要】本實用新型涉及電力設(shè)備領(lǐng)域，尤其涉及一種智能型液晶三相多功能網(wǎng)絡(luò)電力儀表包括高頻開關(guān)電源電路、采集濾波電路、電能采集器、微處理器、鐵電存儲器、LCD顯示屏和通信電路，高頻開關(guān)電源電路分別為采集濾波電路、電能采集器、微處理器、鐵電存儲器、LCD顯示屏和通訊電路供電，電能采集器的輸入端連接采集濾波電路的輸出端，微處理器與電能采集器連接，微處理器分別與鐵電存儲器、LCD顯示屏和通信電路連接。本實用新型的高頻開關(guān)電源電路供電方式和自恢復(fù)保險絲功能，使得電源的損壞率大大降低，增加產(chǎn)品的穩(wěn)定，減少設(shè)備故障率；通過采用精密互感器和專用的電能采集芯片提高了采樣的精度和速度，成本低，安全穩(wěn)定。
【專利說明】
智能型液晶三相多功能網(wǎng)絡(luò)電力儀表
技術(shù)領(lǐng)域
[0001]本實用新型涉及電力設(shè)備領(lǐng)域，尤其涉及一種智能型液晶三相多功能網(wǎng)絡(luò)電力儀表。
【背景技術(shù)】
[0002]電能表是用來測量電能的儀表，又稱電度表，火表，電能表，千瓦小時表，指測量各種電學(xué)量的儀表。目前國內(nèi)的電能表設(shè)計主芯片已經(jīng)走過了由8位MCU向通用DSP甚至專用DSP的變革，通用DSP的應(yīng)用方案的劣勢在于DSP的專業(yè)應(yīng)用和嵌入程度不夠深的問題，成本偏高;基于ARM的方案也已經(jīng)出現(xiàn)，但是適合應(yīng)用的ARM7TDMI在性能上不盡人意，同時外設(shè)資源不足;而更高端的ARM9系統(tǒng)的復(fù)雜程度很高，成本也較高。這樣很多的企業(yè)都不樂意去使用這個高成本的電能表，這樣市場就嚴重的縮水，所以要研究一種高性能，低成本的，滿足客戶需求的電能表，來填補這個空缺。
[0003]電能表的發(fā)展經(jīng)過了機械儀表，模擬電子儀表，數(shù)字電子儀表和智能電子儀表四個階段，前三個階段的儀表市場已經(jīng)越來越少，而智能電能表正在占據(jù)大部分工業(yè)市場。
[0004]市場上的智能儀表普片存在著以下問題:
[0005]I)電源方案不成熟，大都采用交流變壓器的供電方式，抗干擾能力差，極易損壞，不可修復(fù)；
[0006]2)測量精度不高，采用的電壓電流互感器精度不高，ADC轉(zhuǎn)換精度差，一般8?10位。
[0007]3)采樣速度慢，直接多點采樣取值，速度更不上；
[0008]4)不能通訊，只能脫機運行，不能遠程管理；
[0009 ] 5)外部接口少，只有脈沖輸出，開入/開出，模擬量，通訊等接口缺失；
[0010] 6)成本高，采用DSP芯片；
[0011 ] 7)數(shù)碼管或者段碼IXD顯示，不能顯示完整字符，設(shè)置不方便；
【實用新型內(nèi)容】
[0012]本實用新型要解決的技術(shù)問題在于提供一種精度高、抗干擾能力強和成本低的智能型液晶三相多功能網(wǎng)絡(luò)電力儀表。
[0013]實現(xiàn)本實用新型目的的技術(shù)方案是:智能型液晶三相多功能網(wǎng)絡(luò)電力儀表，包括高頻開關(guān)電源電路、采集濾波電路、電能采集器、微處理器、鐵電存儲器、LCD顯示屏和通信電路，高頻開關(guān)電源電路分別為采集濾波電路、電能采集器、微處理器、鐵電存儲器、LCD顯示屏和通訊電路供電，電能采集器的輸入端連接采集濾波電路的輸出端，微處理器與電能采集器連接，微處理器分別與鐵電存儲器、IXD顯示屏和通信電路連接。
[0014]作為本實用新型的優(yōu)化方案，高頻開關(guān)電源電路包括自恢復(fù)保險絲、浪涌保護電路、交直流轉(zhuǎn)換電路和多路隔離電壓電路，220V或380V交流電源的輸出端連接自恢復(fù)保險絲，浪涌保護電路的輸出端連接交直流轉(zhuǎn)換電路的輸入端，交直流轉(zhuǎn)換電路的輸出端連接多路隔離電壓電路的輸入端，多路隔離電壓電路輸出相互隔離的三路電壓。
[0015]作為本實用新型的優(yōu)化方案，采集濾波電路包括精密電壓或電流互感器、RC濾波器和TVS保護電路，RC濾波器的輸入端連接精密電壓電流互感器的輸出端，所述的TVS保護電路分別設(shè)置在采集濾波電路的輸入端和輸出端。
[0016]作為本實用新型的優(yōu)化方案，電能采集器為高精度ADE7880電能采集芯片。
[0017]作為本實用新型的優(yōu)化方案，微處理器為Cortex-M3系列增強型STM32F103RBT6芯片。
[0018]作為本實用新型的優(yōu)化方案，鐵電存儲器通過I2C通信接口與微處理器進行數(shù)據(jù)傳輸。
[0019]作為本實用新型的優(yōu)化方案，通信電路通過UART通信接口與微處理器進行數(shù)據(jù)傳輸，通信電路用于與外部通信設(shè)備進行通訊。
[0020]本實用新型具有積極的效果:(I)本實用新型的高頻開關(guān)電源電路供電方式和自恢復(fù)保險絲功能，使得電源的損壞率大大降低，增加產(chǎn)品的穩(wěn)定，減少設(shè)備故障率；
[0021](2)本實用新型通過采用精密互感器和專用的電能采集芯片提高了采樣的精度和速度，保證了產(chǎn)品的高性能。
[0022](3)本實用新型采用CorteX-M3主控方案，使得產(chǎn)品提高了性能，降低了成本，加快了開發(fā)速度。
[0023](4)本實用新型的圖形點陣液晶顯示保證了產(chǎn)品的可操作性和顯示的直觀性，美化了產(chǎn)品的外觀。
【附圖說明】
[0024]為了使本實用新型的內(nèi)容更容易被清楚地理解，下面根據(jù)具體實施例并結(jié)合附圖，對本實用新型作進一步詳細的說明:
[0025]圖1為本實用新型的結(jié)構(gòu)框圖；
[0026]圖2為高頻開關(guān)電源電路的電路圖。
[0027]其中:1、高頻開關(guān)電源電路，2、采集濾波電路，3、電能采集器，4、微處理器，5、鐵電存儲器，6、IXD顯示屏，7、通信電路。
【具體實施方式】
[0028]如圖1所示，本實用新型公開了智能型液晶三相多功能網(wǎng)絡(luò)電力儀表，包括高頻開關(guān)電源電路1、采集濾波電路2、電能采集器3、微處理器4、鐵電存儲器5、LCD顯示屏6和通信電路7，高頻開關(guān)電源電路I分別為采集濾波電路2、電能采集器3、微處理器4、鐵電存儲器5、LCD顯示屏6和通訊電路7供電，電能采集器3的輸入端連接采集濾波電路2的輸出端，微處理器4與電能采集器3連接，微處理器4分別與鐵電存儲器5、LCD顯示屏6和通信電路7連接。
[0029]如圖2所示，高頻開關(guān)電源電路I包括自恢復(fù)保險絲、浪涌保護電路、交直流轉(zhuǎn)換電路和多路隔離電壓電路，220V或380V交流電源的輸出端連接自恢復(fù)保險絲，浪涌保護電路的輸出端連接交直流轉(zhuǎn)換電路的輸入端，交直流轉(zhuǎn)換電路的輸出端連接多路隔離電壓電路的輸入端，多路隔離電壓電路輸出相互隔離的三路電壓。高頻開關(guān)電源電路I采用高頻開關(guān)電源供電，輸入方式靈活，交直流通用，自恢復(fù)保險絲一旦故障解除可自行恢復(fù)供電，浪涌保護電路大大增強了抗干擾能力。采用多路隔離電壓輸出方式，輸出的主5V，次5V和12V三路電壓，.三路電壓相互隔離，使智能型液晶三相多功能網(wǎng)絡(luò)電力儀表工作更安全。
[0030]采集濾波電路2包括精密電壓或電流互感器、RC濾波器和TVS保護電路，RC濾波器的輸入端連接精密電壓電流互感器的輸出端，TVS保護電路分別設(shè)置在采集濾波電路2的輸入端和輸出端。通過采用0.1級精密電壓或電流互感器、RC濾波電路和TVS保護電路，使前端采集精度更高，更安全。
[0031]電能采集器3為高精度ADE7880電能采集芯片，可以測量三相三線和三相四線接線方式，外接13.684MHZ晶振，帶脈沖輸出功能，中斷輸出功能和諧波測量功能，通過SPI接口和微處理器4通訊。通過采用高精度，高速專用電能采集芯片，運算速度快，采集精度高。
[0032]微處理器4為Cortex-M3系列增強型STM32F103RBT6芯片，最高速度為72MHZ，F(xiàn)LASH空間為256M，最新一代ARM v7內(nèi)核，命名為Cortex，同ARM7/9/10/11相比在架構(gòu)上有了革命性突破。它采用高效的哈佛結(jié)構(gòu)三級流水線，達到1.25DMIPS/MHZ，在功耗上更是達到
0.06mW/MHz<Xortex-M3使用Thumb-2指令集，自動16/32位混合排列。單周期的32位乘法以及硬件除法器，保證Cortex-M3的運算能力有大幅提高，Cortex_M3包含嵌套向量中斷控制器NVIC，中斷響應(yīng)速度最快僅6周期，內(nèi)部集成總線矩陣，支持DMA操作及位映射。微處理器4的成本低，性能高，處理速度快。
[0033]鐵電存儲器5通過I2C通信接口與微處理器4進行數(shù)據(jù)傳輸，采用RAMTR0N公司的FM24CL64鐵電存儲器，保證設(shè)置參數(shù)和電能長時間操作，存儲不丟失，可以持續(xù)讀寫10億次，保存時間超過38年，通訊速率高達400KHZ。
[0034]IXD顯示屏6保證了可操作性和顯示的直觀性，美化了產(chǎn)品的外觀，顯示采用長顯電子的190X190圖形點陣LCD，顯示清晰，美觀，通過8位并口和主控芯片通訊，速度更快。采用圖形點陣液晶屏，能顯示完整的中英文漢字和字符，設(shè)置方便，顯示清晰。
[0035]通信電路7通過UART通信接口與微處理器4進行數(shù)據(jù)傳輸，通信電路7用于與外部通信設(shè)備進行通訊，通訊電路7采用MAXIM的電平轉(zhuǎn)換RS485ESA通訊芯片，自帶端口電壓保護高達正負15KV，32節(jié)點負載能力，輸入輸出口采用高速光耦隔離。外部通信設(shè)備指要遠程遙控或監(jiān)測智能型液晶三相多功能網(wǎng)絡(luò)電力儀表的設(shè)備。
[0036]該智能型液晶三相多功能網(wǎng)絡(luò)電力儀表還包括擴展模塊，該擴展模塊開關(guān)量輸入采用光耦隔離，12v內(nèi)置電壓輸出，可外接無源干節(jié)點，開關(guān)量輸出采用光耦加繼電器方式無源輸出，可以接入220v，5A的負載，也可以做報警輸出，模擬量輸出采用隔離方式，可以選擇 O-1Ov 或者4-20/0-20MA 輸出。
[0037]以上所述的具體實施例，對本實用新型的目的、技術(shù)方案和有益效果進行了進一步詳細說明，所應(yīng)理解的是，以上所述僅為本實用新型的具體實施例而已，并不用于限制本實用新型，凡在本實用新型的精神和原則之內(nèi)，所做的任何修改、等同替換、改進等，均應(yīng)包含在本實用新型的保護范圍之內(nèi)。
【主權(quán)項】
1.智能型液晶三相多功能網(wǎng)絡(luò)電力儀表，其特征在于:包括高頻開關(guān)電源電路(I)、采集濾波電路(2)、電能采集器(3)、微處理器(4)、鐵電存儲器(5)、LCD顯示屏(6)和通信電路(7)，所述的高頻開關(guān)電源電路(I)分別為采集濾波電路(2)、電能采集器(3)、微處理器(4)、鐵電存儲器(5)、LCD顯示屏(6)和通訊電路(7)供電，所述電能采集器(3)的輸入端連接采集濾波電路(2)的輸出端，所述微處理器(4)與電能采集器(3)連接，所述的微處理器(4)分別與鐵電存儲器(5)、LCD顯示屏(6)和通信電路(7)連接。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的智能型液晶三相多功能網(wǎng)絡(luò)電力儀表，其特征在于:所述的高頻開關(guān)電源電路(I)包括自恢復(fù)保險絲、浪涌保護電路、交直流轉(zhuǎn)換電路和多路隔離電壓電路，220V或380V交流電源的輸出端連接自恢復(fù)保險絲，浪涌保護電路的輸出端連接交直流轉(zhuǎn)換電路的輸入端，交直流轉(zhuǎn)換電路的輸出端連接多路隔離電壓電路的輸入端，所述的多路隔離電壓電路輸出相互隔離的三路電壓。3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的智能型液晶三相多功能網(wǎng)絡(luò)電力儀表，其特征在于:所述的采集濾波電路(2)包括精密電壓或電流互感器、RC濾波器和TVS保護電路，RC濾波器的輸入端連接精密電壓電流互感器的輸出端，所述的TVS保護電路分別設(shè)置在采集濾波電路(2)的輸入端和輸出端。4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的智能型液晶三相多功能網(wǎng)絡(luò)電力儀表，其特征在于:所述的電能采集器(3)為高精度ADE7880電能采集芯片。5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的智能型液晶三相多功能網(wǎng)絡(luò)電力儀表，其特征在于:所述的微處理器(4)為Cortex-M3系列增強型STM32F103RBT6芯片。6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的智能型液晶三相多功能網(wǎng)絡(luò)電力儀表，其特征在于:所述的鐵電存儲器(5)通過I2C通信接口與微處理器(4)進行數(shù)據(jù)傳輸。7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的智能型液晶三相多功能網(wǎng)絡(luò)電力儀表，其特征在于:所述的通信電路(7)通過UART通信接口與微處理器(4)進行數(shù)據(jù)傳輸，所述的通信電路(7)用于與外部通信設(shè)備進行通訊。
【文檔編號】G01R22/00GK205450106SQ201620174173
【公開日】2016年8月10日
【申請日】2016年3月7日
【發(fā)明人】白楊, 李瑛莉, 韓賢斌, 張洋, 郭曉昌, 張衡
【申請人】蘇文電能科技有限公司