CN102062814A - 一种基于zigbee技术的三相导轨式安装电能表 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种基于ZIGBEE技术的三相导轨式安装电能表，该电能表包括外部组件、内部组件，所述的内部组件包括电能计量芯片模块、主控芯片、实时时钟芯片、ZIGBEE通信模块、电压信号采集模块、电流信号采集模块、外部存储器、显示电路模块、电源模块、校表脉冲输出模块，所述的电源模块分别与主控芯片、电压信号采集模块、电流信号采集模块、ZIGBEE通信模块连接，所述的电能计量芯片模块分别与电压信号采集模块、电流信号采集模块连接，所述的主控芯片分别与电能计量芯片模块、实时时钟芯片、ZIGBEE通信模块、外部存储器、显示电路模块连接。与现有技术相比，本发明具有体积小巧、具有ZIGBEE无线通信功能等优点。
Description
技术领域
本发明涉及导轨式安装电能表，尤其是涉及一种基于ZIGBEE技术的三相导轨式安装电能表。
背景技术
目前，自动抄表技术已经成为一个热点，它能适应电能管理系统的需要，提高电能管理部门的工作效率，便于电能的统一管理。自动抄表分无线和有线。有线存在着布线困难、投入人力成本大等问题，而无线在这些方面可以体现它的优越性。ZIGBEE是近几年来出现的面向低成本无线组网的技术，它是一种近距离、低成本、低功耗、低速率的双向无线通讯技术，适合应用于无线自动抄表系统的短距离无线通讯。
发明内容
本发明的目的就是为了克服上述现有技术存在的缺陷而提供一种体积小巧、安装方便、具有ZIGBEE无线通信功能的基于ZIGBEE技术的三相导轨式安装电能表。
本发明的目的可以通过以下技术方案来实现：
一种基于ZIGBEE技术的三相导轨式安装电能表，其特征在于，该电能表包括外部组件、内部组件，所述的内部组件包括电能计量芯片模块、主控芯片、实时时钟芯片、ZIGBEE通信模块、电压信号采集模块、电流信号采集模块、外部存储器、显示电路模块、电源模块、校表脉冲输出模块，所述的电源模块分别与主控芯片、电压信号采集模块、电流信号采集模块、ZIGBEE通信模块连接，所述的电能计量芯片模块分别与电压信号采集模块、电流信号采集模块连接，所述的主控芯片分别与电能计量芯片模块、实时时钟芯片、ZIGBEE通信模块、外部存储器、显示电路模块连接，所述的电能计量芯片模块与校表脉冲输出模块连接。
所述的外部组件包括外部组件包括壳体、导轨槽、弹性卡钩、LCD液晶显示屏、电能脉冲指示灯、A相有电指示灯、B相有电指示灯、C相有电指示灯、反向指示灯、尖电费率指示灯、峰电费率指示灯、平电费率指示灯、谷电费率指示灯，所述的导轨槽、弹性卡钩设置在壳体的反面上，所述的LCD液晶显示屏、电能脉冲指示灯、A相有电指示灯、B相有电指示灯、C相有电指示灯、反向指示灯、尖电费率指示灯、峰电费率指示灯、平电费率指示灯、谷电费率指示灯设置在壳体的正面上。
所述的电能计量芯片模块包括ATT7030芯片、能量脉冲生成器、分频器，所述的ATT7030芯片从电压信号采集模块、电流信号采集模块中获取电压、电流信号，经处理得到有功电能，该有功电能经能量脉冲生成器、分频器处理产生电能脉冲输出信号，并将该电能脉冲输出信号分成两路，一路输出给校表脉冲输出模块，另一路输出给主控芯片。
所述的主控芯片为MC68HC908LJ12单片机。
所述的外部存储器为24C16铁电存储芯片。
所述的实时时钟芯片为RX-8025时钟芯片。
所述的电源模块包括A相线性变压器、B相线性变压器、C相线性变压器、A相整流滤波电路、B相整流滤波电路、C相整流滤波电路、第一电源管理芯片、A相半波整流二极管、B相半波整流二极管、C相半波整流二极管、第二电源管理芯片，所述的A相线性变压器分别与A相整流滤波电路、A相半波整流二极管连接，所述的B相线性变压器分别与B相整流滤波电路、B相半波整流二极管连接，所述的C相线性变压器分别与C相整流滤波电路、C相半波整流二极管连接，所述的A相整流滤波电路、B相整流滤波电路、C相整流滤波电路分别与第一电源管理芯片连接，所述的A相半波整流二极管、B相半波整流二极管、C相半波整流二极管分别与第二电源管理芯片连接。
所述的电压信号采集电路包括铁氧体磁珠、压敏电阻、热敏电阻、电阻网路分压电路。
所述的电流信号采集电路包括电流互感器、第一取样电阻、第二取样电阻、电阻电容抗混叠滤波电路。
所述的ZIGBEE通信模块包括MC13213ZIGBEE芯片、功率放大电路、天线，所述的MC13213ZIGBEE芯片、功率放大电路、天线依次连接。
与现有技术相比，本发明具有以下优点：
1、体积小巧，安装方便，接线简单；
2、具有ZIGBEE无线通信功能，方便企业内部电能计量考核和管理。
附图说明
图1为本发明一种基于ZIGBEE技术的三相导轨式安装电能表的内部组件结构框图；
图2为本发明一种基于ZIGBEE技术的三相导轨式安装电能表的外部组件正视图；
图3为本发明一种基于ZIGBEE技术的三相导轨式安装电能表的外部组件左视图；
图4为本发明一种基于ZIGBEE技术的三相导轨式安装电能表的外部组件后视图；
图5为本发明一种基于ZIGBEE技术的三相导轨式安装电能表的电源模块电路原理图；
图6为本发明一种基于ZIGBEE技术的三相导轨式安装电能表的电压采集模块电路原理图；
图7为本发明一种基于ZIGBEE技术的三相导轨式安装电能表的电流采集模块电路原理图；
图8为本发明一种基于ZIGBEE技术的三相导轨式安装电能表的ZIGBEE通信模块的结构框图。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施例对本发明进行详细说明。
实施例
如图1所示，一种基于ZIGBEE技术的三相导轨式安装电能表，其特征在于，该电能表包括外部组件、内部组件，所述的内部组件包括电能计量芯片模块2、主控芯片1、实时时钟芯片10、ZIGBEE通信模块3、电压信号采集模块4、电流信号采集模块5、外部存储器7、显示电路模块8、电源模块6、校表脉冲输出模块9，所述的电源模块6分别与主控芯片1、电压信号采集模块4、电流信号采集模块5、ZIGBEE通信模块3连接，所述的电能计量芯片模块2分别与电压信号采集模块4、电流信号采集模块5连接，所述的主控芯片1分别与电能计量芯片模块2、实时时钟芯片10、ZIGBEE通信模块3、外部存储器7、显示电路模块8连接，所述的电能计量芯片模块2与校表脉冲输出模块9连接。
如图2、图3、图4所示，外部组件包括外部组件包括壳体100、导轨槽110、弹性卡钩120、LCD液晶显示屏101、电能脉冲指示灯102、A相有电指示灯103、B相有电指示灯104、C相有电指示灯105、反向指示灯106、尖电费率指示灯107、峰电费率指示灯108、平电费率指示灯109、谷电费率指示灯110，所述的导轨槽110、弹性卡钩120设置在壳体的反面上，所述的LCD液晶显示屏101、电能脉冲指示灯102、A相有电指示灯103、B相有电指示灯104、C相有电指示灯105、反向指示灯106、尖电费率指示灯107、峰电费率指示灯108、平电费率指示灯109、谷电费率指示灯110设置在壳体的正面上。该导轨式安装三相电能表依据微型断路器的模数化标准进行设计，其宽度优选为为模数值的7倍，1模数为18mm，可与微断路器和其他电力控制设备一起安装在标准的35mm导轨上。
如图5所示，电源供电部分包括A相线性变压器T1、B相线性变压器T2、C相线性变压器T3，分别连接A相整流滤波电路311、B相整流滤波电路321、C整流滤波电路331，组成三个独立的电源电路，三个电源电路分别与第一电源管理芯片300连接供电。电源管理芯片300、电源管理芯片301给数据采集电路、主控芯片及ZIGBEE模块供电。A相线性变压器T1、B相线性变压器T2、C相线性变压器T3，分别连接半波整流二极管V1、V2、V3，与半波整流二极管V1、V2、V3组成三个独立的电源电路，三个电源电路分别与第二电源管理芯片301连接供电。
如图6所示，电压信号采集电路包括铁氧体磁珠、压敏电阻、热敏电阻、电阻网络分压电路，所述铁氧体磁珠的输入端接三相电压信号，对电网的高次谐波进行过滤，所述铁氧体磁珠的输入端通过压敏电阻、热敏电阻接电阻网络分压电路的输入端，电阻网络分压电路的输出端通过采样电阻输出500毫伏的电压信号至电能计量芯片的电压信号采集口。J1～J8为采样信号进行校准；REFO为基准信号输入端，为电压信号采集提供基准信号。采集到的电压信号由V2N、V2P输出。
若图7所示，电流信号采集电路包括电流互感器400、第一取样电阻R1、第二取样电阻R2、电阻电容抗混叠滤波电路。所述电流互感器400的一次侧输入三相电流信号，二次侧通过第一取样电阻R1、第二取样电阻R2接电阻电容抗混叠滤波电路完全差分输出至电能计量芯片的电流信号采集口，而且通过电容器C1、C2对电流互感器400的角差进行有效补尝。
第一取样电阻R1、第二取样电阻R2之间连接一基准信号输入端REFO，电容器C1、C2之间连接一基准信号输入端REFO。采集到的电流信号由V1N、V1P输出。
如图8所示，基于ZIGBEE导轨式电能表ZIGBEE模块原理框图，采用FREESCALE的MC13213ZIGBEE芯片，芯片收发器的输出端增加外部功率放大电路，再经天线发射无线信号，进一步提高无线信号的传输能力。ZIGBEE模块与主控芯片的通信采用UART串口通信，
Claims (10)
1.一种基于ZIGBEE技术的三相导轨式安装电能表，其特征在于，该电能表包括外部组件、内部组件，所述的内部组件包括电能计量芯片模块、主控芯片、实时时钟芯片、ZIGBEE通信模块、电压信号采集模块、电流信号采集模块、外部存储器、显示电路模块、电源模块、校表脉冲输出模块，所述的电源模块分别与主控芯片、电压信号采集模块、电流信号采集模块、ZIGBEE通信模块连接，所述的电能计量芯片模块分别与电压信号采集模块、电流信号采集模块连接，所述的主控芯片分别与电能计量芯片模块、实时时钟芯片、ZIGBEE通信模块、外部存储器、显示电路模块连接，所述的电能计量芯片模块与校表脉冲输出模块连接。
2.根据权利要求1所述的一种基于ZIGBEE技术的三相导轨式安装电能表，其特征在于，所述的外部组件包括外部组件包括壳体、导轨槽、弹性卡钩、LCD液晶显示屏、电能脉冲指示灯、A相有电指示灯、B相有电指示灯、C相有电指示灯、反向指示灯、尖电费率指示灯、峰电费率指示灯、平电费率指示灯、谷电费率指示灯，所述的导轨槽、弹性卡钩设置在壳体的反面上，所述的LCD液晶显示屏、电能脉冲指示灯、A相有电指示灯、B相有电指示灯、C相有电指示灯、反向指示灯、尖电费率指示灯、峰电费率指示灯、平电费率指示灯、谷电费率指示灯设置在壳体的正面上。
3.根据权利要求1所述的一种基于ZIGBEE技术的三相导轨式安装电能表，其特征在于，所述的电能计量芯片模块包括ATT7030芯片、能量脉冲生成器、分频器，所述的ATT7030芯片从电压信号采集模块、电流信号采集模块中获取电压、电流信号，经处理得到有功电能，该有功电能经能量脉冲生成器、分频器处理产生电能脉冲输出信号，并将该电能脉冲输出信号分成两路，一路输出给校表脉冲输出模块，另一路输出给主控芯片。
4.根据权利要求1所述的一种基于ZIGBEE技术的三相导轨式安装电能表，其特征在于，所述的主控芯片为MC68HC908LJ12单片机。
5.根据权利要求1所述的一种基于ZIGBEE技术的三相导轨式安装电能表，其特征在于，所述的外部存储器为24C16铁电存储芯片。
6.根据权利要求1所述的一种基于ZIGBEE技术的三相导轨式安装电能表，其特征在于，所述的实时时钟芯片为RX-8025时钟芯片。
7.根据权利要求1所述的一种基于ZIGBEE技术的三相导轨式安装电能表，其特征在于，所述的电源模块包括A相线性变压器、B相线性变压器、C相线性变压器、A相整流滤波电路、B相整流滤波电路、C相整流滤波电路、第一电源管理芯片、A相半波整流二极管、B相半波整流二极管、C相半波整流二极管、第二电源管理芯片，所述的A相线性变压器分别与A相整流滤波电路、A相半波整流二极管连接，所述的B相线性变压器分别与B相整流滤波电路、B相半波整流二极管连接，所述的C相线性变压器分别与C相整流滤波电路、C相半波整流二极管连接，所述的A相整流滤波电路、B相整流滤波电路、C相整流滤波电路分别与第一电源管理芯片连接，所述的A相半波整流二极管、B相半波整流二极管、C相半波整流二极管分别与第二电源管理芯片连接。
8.根据权利要求1所述的一种基于ZIGBEE技术的三相导轨式安装电能表，其特征在于，所述的电压信号采集电路包括铁氧体磁珠、压敏电阻、热敏电阻、电阻网路分压电路。
9.根据权利要求1所述的一种基于ZIGBEE技术的三相导轨式安装电能表，其特征在于，所述的电流信号采集电路包括电流互感器、第一取样电阻、第二取样电阻、电阻电容抗混叠滤波电路。
10.根据权利要求1所述的一种基于ZIGBEE技术的三相导轨式安装电能表，其特征在于，所述的ZIGBEE通信模块包括MC13213 ZIGBEE芯片、功率放大电路、天线，所述的MC13213 ZIGBEE芯片、功率放大电路、天线依次连接。
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