一種單三相電能表檢測儀的制作方法
【專利摘要】一種單三相電能表檢測儀，它涉及一種電能信息監(jiān)測裝置的儀器。它能夠?qū)稳嚯娔軐?shí)施在線測試，對(duì)居民用戶給出可判斷的依據(jù)，可直觀地對(duì)單三相電能表給出評(píng)判，能解決供電部門和居民的矛盾，使居民認(rèn)可電能表。它包括電量采集電路、MCU控制電路、通信電路和電源管理電路，所述的單三相電能表檢測儀在電源管理電路供給的穩(wěn)定電壓下，其MCU控制電路通過電量采集電路實(shí)現(xiàn)在線電壓信號(hào)和電流信號(hào)的采集并處理存儲(chǔ)，并通過串口將檢測到的數(shù)據(jù)傳送給熱敏打印機(jī)和GPRS模塊。
【專利說明】一種單三相電能表檢測儀

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實(shí)用新型涉及一種電能信息監(jiān)測裝置，特別涉及一種電能信息監(jiān)測裝置的儀器。

【背景技術(shù)】
[0002]一種單三相電能表檢測儀是一種能在線測試單三相電能的儀器，接線接到電能表的前端，具有防竊電的作用，具有很好的發(fā)展前景。由于單三相電能表計(jì)量精確，相比機(jī)械式電能表計(jì)量準(zhǔn)確，居民使用時(shí)總以為計(jì)量的快，對(duì)單三相電能表時(shí)有異議，若采用先進(jìn)在線測試技術(shù)，能夠?qū)稳嚯娔軐?shí)施在線測試，對(duì)居民用戶給出可判斷的依據(jù)，可直觀地對(duì)單三相電能表給出評(píng)判，能解決供電部門和居民的矛盾，使居民認(rèn)可電能表。一種單三相電能表檢測儀就能完成這種功能，供電部門急需這樣的儀器。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]本實(shí)用新型為了克服現(xiàn)有技術(shù)的不足之處，適應(yīng)當(dāng)前在電能表使用過程中，對(duì)單三相電能實(shí)施在線測試的需求，提供了一種單三相電能表檢測儀。
[0004]本實(shí)用新型通過如下方案予以實(shí)現(xiàn)的:
[0005]一種單三相電能表檢測儀，它包括電量采集電路、MCU控制電路、通信電路和電源管理電路，所述的單三相電能表防竊電檢測儀在電源管理電路供給的穩(wěn)定電壓下，其MCU控制電路通過電量采集電路實(shí)現(xiàn)在線電壓信號(hào)和電流信號(hào)的采集并處理存儲(chǔ)和顯示，并通過串口將檢測到的數(shù)據(jù)傳送給熱敏打印機(jī)和GPRS模塊。
[0006]所述電量采集電路包括電流取樣電路，電壓取樣電路和三相電能計(jì)量芯片，完成單三相電能表檢測儀電量的采集。
[0007]其中所述MCU控制電路是由PIC18F66K80主芯片和外圍電路組成，完成單三相電能表檢測儀的各種功能。
[0008]其中所述的通/[目電路是一種利用串口進(jìn)行串口通/[目，串口通?目可以通過熱敏打印機(jī)完成現(xiàn)場輸出報(bào)表；串口通信也可以通過GPRS模塊實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程通訊。利用串口線與ΜΑΧ232芯片相連，ΜΑΧ232輸出連接熱敏打印機(jī)，完成本地通訊；利用串口線與GPRS模塊相連，GPRS模塊完成遠(yuǎn)程通訊。
[0009]電源管理電路包括變壓器和外圍電路，分壓電路和電壓變換電路，變壓器和外圍電路輸出兩路12V電壓，一路經(jīng)過分壓電路后輸出4V電壓，供GPRS模塊工作用；一路經(jīng)過電壓變換電路后輸出5V電壓，供MCU控制電路和熱敏打印機(jī)工作用。
[0010]與現(xiàn)有技術(shù)相比，本實(shí)用新型的有益效果是能在線測試電能表的電能，不用對(duì)電能表停電接線，直接在線測試，并可與居民用電能表做一比對(duì)，測試數(shù)據(jù)通過串口通信打印出來或通過GPRS遠(yuǎn)程傳輸出去。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0011]圖1是本實(shí)用新型的單三相電能表檢測儀原理框圖；圖2是電量采集電路原理框圖；圖3-圖5是電量采集電路原理圖，其中圖3三相電壓取樣原理圖，圖4是三相電流取樣原理圖；圖5是三相計(jì)量芯片原理圖；圖6是單三相電能表檢測儀MCU控制電路原理框圖；圖7是單三相電能表檢測儀MCU控制電路原理圖；圖8是串口通信原理框圖；圖9-圖10是通信電路原理圖，其中圖9是MAX232芯片和嵌入式面板熱敏打印機(jī)AB_W5820通信電路原理圖，圖10是GPRS模塊通信電路原理圖；圖11是電源管理電路原理框圖；圖12-圖14是電源管理電路原理圖，其中圖12是電源管理電路中變壓器及外圍電路原理圖，圖13是電源管理電路中分壓電路原理圖，圖14是電源管理電路中電壓變換電路原理圖。

【具體實(shí)施方式】
[0012]如圖1所示，本實(shí)用新型的【具體實(shí)施方式】:所述一種單三相電能表檢測儀，它包括電量采集電路、MCU控制電路、通信電路和電源管理電路，所述的電量采集電路包括電流取樣電路，電壓取樣電路和三相電能計(jì)量芯片，完成單三相電能表檢測儀電量的采集，電量采集電路通過接線端子接入電壓信號(hào)，進(jìn)行電壓取樣，通過鉗形互感器接入電流，進(jìn)行電流取樣，電壓和電流的取樣電壓接三相計(jì)量芯片處理，其原理框圖如圖2，每相電壓取樣由端子接入電壓后接入兩個(gè)電阻250K/0.5W，再接電壓互感器PT，電壓互感器PT是2MA/2MA，將電壓信號(hào)轉(zhuǎn)換成小信號(hào)，電壓互感器次級(jí)接70歐姆取樣電阻，再接1.2K和10K電阻分壓，REF0UT接計(jì)量芯片，VXP最后接三相計(jì)量芯片輸入端，A，B，C三相接線相同，原理電路圖如圖3，每相電流經(jīng)過鉗形互感器在線接入電流信號(hào)，接40歐姆取樣電阻后接1.2K分壓電阻，最后接三相計(jì)量芯片輸入端，A, B，C三相接線相同，原理電路圖如圖4，電壓和電流信號(hào)接三相計(jì)量芯片ATT7022B，ATT7022B上電復(fù)位電路選用電阻100K，電容0.1U的阻容復(fù)位電路，能在上電時(shí)可靠復(fù)位，使ATT7022B工作正常，晶振電路選用二個(gè)15PF電容和24.576MHZ晶振，組成晶振電路，給ATT7022B提供高精度的頻率，ATT7022B工作電壓為5V，與地之間接0.1U和0.01U的濾波電容，ATT7022B以SPI方式工作，DOUT，DIN, SCLK，CS,分別接MCU芯片的RF 口的RF0-RF3，能對(duì)電壓，電流，電能等數(shù)據(jù)處理，原理電路圖如圖5。
[0013]其中所述的MCU控制電路是由主芯片和外圍電路組成，主芯片選用Microchip公司的低功耗、高速微處理控制器PIC18F66K80，外圍電路包括上電復(fù)位電路、單三相開關(guān)控制電路、液晶顯示器、時(shí)鐘芯片、I2C存儲(chǔ)器、三相計(jì)量芯片電路、GPRS模塊M72-D和RS232通訊方式的熱敏打印機(jī)的通信電路和供電電源電路，共同完成單三相電能表檢測儀的各種功能，MCU控制電路原理框圖如圖6，MCU控制電路原理圖如圖7，主芯片選用PIC18F66K80，PIC18F66K80有64個(gè)管腳，有52個(gè)I/O 口，四個(gè)中斷，2個(gè)串口，64K程序存儲(chǔ)器，3648字節(jié)數(shù)據(jù)存儲(chǔ)，1024字節(jié)可擦寫數(shù)據(jù)區(qū)，12位A/D轉(zhuǎn)換，其中供電電源電路提供整個(gè)電路工作所需的5V電壓和GPRS模塊工作所需的4V電壓。上電復(fù)位電路選用電阻100K，電容0.1U的阻容復(fù)位電路，能在上電時(shí)可靠復(fù)位，使MCU控制電路工作正常；單三相開關(guān)控制電路選用撥碼開關(guān)，用PIC18F66K80芯片的中斷1即RB0/INT0 口線控制撥碼開關(guān)，常通是接三相電能，斷開時(shí)是接單相電能，撥碼開關(guān)中斷接入只要按下，MCU芯片就相應(yīng)來處理；液晶顯示器選用5.1寸600*480分辨率帶觸摸屏IXD液晶模塊，IXD液晶模塊內(nèi)嵌液晶驅(qū)動(dòng)芯片RS8875，MCU以SPI方式與RS8875相連，RS8875驅(qū)動(dòng)IXD液晶模塊并能使IXD直接顯示，MCU的RC3接 RS8875-SCL, RC4接 RS8875-SD0, RC5接 RS8875-SDI, RC6接RS8875-SCS, LCD液晶模塊顯示單三相電能表檢測儀的電流，電壓和電能等各種參數(shù)；時(shí)鐘芯片選用RX8025，MCU的RDO接SDA，RD1接SCL，MCU的INT1接INTA，時(shí)鐘以中斷方式相連，能給MCU提供時(shí)間；I2C存儲(chǔ)器電路選用1MK大容量的芯片24C1024，MCU的RD5接24C1024的WP，RR6接SDA，RD7接SCL，地址選用端A0，A1，A2接地，24C1024掉電不丟數(shù)據(jù)，可用存儲(chǔ)數(shù)據(jù)；三相計(jì)量芯片電路選用珠海炬力的ATT7022B，其內(nèi)部有DSP處理器，能將電流，電壓，電能和相位在計(jì)量芯片內(nèi)處理好，MCU芯片與ATT7022B通過RF 口的RFO- RF3相連，MCU的RFO接DOUT, RF1 接 DIN, RF2 接 SCLK, RF3 接 CS, MCU 芯片與 ATT7022B 以 SPI 方式相連，MCU 芯片通過讀ATT7022B內(nèi)寄存器，將電流，電壓和電能等數(shù)據(jù)讀取出來并在液晶顯示器顯示出來；通信電路中的GPRS模塊，選用M72-D模塊，以串行通信方式與MCU芯片通信，其中MCU的RE6接M72-D模塊的RXD，RE7接M72-D模塊的TXD，完成單三相電能表檢測儀數(shù)據(jù)的遠(yuǎn)程傳輸；通信電路中的熱敏打印機(jī)，選用嵌入式面板打印機(jī)AB_W5820，以RS232方式通訊，MCU主芯片的串口 1接MAX232芯片，即RG0/RX1接RX，RG1/TX1接TX，電壓匹配后接熱敏打印機(jī)的發(fā)送和接收端，完成串口通信，工作電源由電源管理電路提供大電流的5V電壓。
[0014]所述的通信電路是一種串口通信電路，通信電路利用串口線與MAX232芯片相連，MAX232輸出連接熱敏打印機(jī)，需要現(xiàn)場數(shù)據(jù)的，通過熱敏打印機(jī)直接打印數(shù)據(jù)，完成本地通訊；利用串口線與GPRS模塊相連，需要遠(yuǎn)程輸出的，通過GPRS模塊將數(shù)據(jù)遠(yuǎn)程輸出，GPRS模塊實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程通訊，通信電路原理框圖如圖8，PIC18F66K80主芯片有兩個(gè)串口，一個(gè)串口接MAX232芯片，分別接到MAX232輸入的接收和發(fā)送端，MAX232輸出的接收和發(fā)送端連接嵌入式面板打印機(jī)AB_W5820，將數(shù)據(jù)打印出來，通信電路原理圖如圖9 ；PIC18F66K80主芯片的另一個(gè)串口接GPRS模塊M72-D,串口 RE5接RXD, RE7接TXD，GPRS模塊以串口方式與MCU主芯片通信，S2按鍵控制GPRS模塊，是一種硬件復(fù)位電路，按鍵裝在單三相電能表檢測儀面板上，有數(shù)據(jù)通信時(shí)，D15指示燈就閃亮，GPRS模塊工作電壓是4V，由電源管理電路供給，GPRS通信電路原理圖如圖10所示。
[0015]所述電源管理電路由變壓器及外圍電路、電壓變換電路和分壓電路組成，原理框圖如圖11，供電電源經(jīng)變壓器及外圍電路產(chǎn)生直流12V電壓，供電電源經(jīng)變壓器后輸出12V交流電壓，12V交流電壓接入二級(jí)管進(jìn)行整流，加上濾波電容和隔離直流電容，輸出12V直流電壓，A，B，C三相接法相同，原理圖如圖12 ;直流12V電壓經(jīng)過電壓調(diào)節(jié)芯片MIC29302WU分壓后輸出大電流的4V電壓，給GPRS模塊提供正常工作電壓，GPRS模塊工作電壓電流500mA，最大電流2A，可持續(xù)1ms，原理圖如圖13 ;直流12V電壓經(jīng)過電壓降壓轉(zhuǎn)換器TPS54240生成2.5A的5V電壓，給MCU控制電路和熱敏打印機(jī)提供正常工作電壓，原理圖如圖14。
【權(quán)利要求】
1.一種單三相電能表檢測儀，它包括電量采集電路、MCU控制電路、通信電路和電源管理電路，其特征是所述的單三相電能表檢測儀在MCU主芯片PIC18F66K80的控制下完成單三相電能表檢測儀的各種功能，是一種用單片機(jī)實(shí)現(xiàn)在線測試電能并將數(shù)據(jù)打印和傳輸?shù)挠布O(jiān)測儀器，其中電源管理電路提供穩(wěn)定的電壓，其MCU控制電路通過電量采集電路實(shí)現(xiàn)在線電壓信號(hào)和電流信號(hào)的采集并處理存儲(chǔ)，并通過串口將檢測到的數(shù)據(jù)傳送給熱敏打印機(jī)和GPRS模塊。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種單三相電能表檢測儀，其特征在于，所述的電量采集電路由電流采集電路，電壓采集電路和三相電能計(jì)量芯片組成，完成單三相電能表檢測儀電量的采集。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種單三相電能表檢測儀，其特征在于，其中所述的MCU控制電路是由PIC18F66K80主芯片和外圍電路組成，完成單三相電能表檢測儀的各種功能。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種單三相電能表檢測儀，其特征在于，其中所述的通信電路是一種利用串口進(jìn)行串口通信，串口通信可以通過熱敏打印機(jī)完成現(xiàn)場輸出報(bào)表；串口通信也可以通過GPRS模塊實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程通訊。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種單三相電能表檢測儀，其特征在于，電源管理電路包括變壓器和外圍電路，分壓電路和電壓變換電路，變壓器和外圍電路輸出兩路12V電壓，一路經(jīng)過分壓電路后輸出4V電壓，供GPRS模塊工作用；一路經(jīng)過電壓變換電路后輸出5V電壓，供MCU控制電路和RS232打印機(jī)工作用。
【文檔編號(hào)】G01R35/04GK204228945SQ201420626773
【公開日】2015年3月25日 申請(qǐng)日期:2014年10月28日 優(yōu)先權(quán)日:2014年10月28日
【發(fā)明者】孫宇, 王再尚, 孫爽, 張曉萍 申請(qǐng)人:哈爾濱電工儀表研究所