CN107356810A - 基于msp430fex系列芯片的数字电能表 - Google Patents

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燕春
杜勇
曲晓华
温凯
解继红
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王克诚
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Abstract

本发明公开了一种基于MSP430FEX系列芯片的数字电能表，其特征在于包括电能表外壳、主控模块、RS485通信模块、电源模块、电流采样模块、电压采样模块和显示模块。其中所述电能表外壳由外壳左片、外壳中片和外壳右片组装构成，外壳表面设置有显示器窗口、RS485通信接口、接线端口、接线端固定口和组装螺丝固定口；所述主控模块包括MSP430FEX系列芯片主控电路和存储电路；所述电流采样模块包括电流互感器、锰铜分流器和电流信号调理电路；所述电压采样模块包括电压分压电路和电压信号调理电路。本发明提供了一种基于MSP430FEX系列芯片的数字电能表，解决了现存电能表设计成本高、占用空间大、计量精度低、故障率高和可靠性低等问题，为电能计量提供了一种新的解决方案。

Description

基于MSP430FEX系列芯片的数字电能表
技术领域
本发明属于电能计量领域，尤其涉及一种基于MSP430FEX系列芯片的数字电能表。
背景技术
随着国民经济的不断发展，电力已经成为国家的重要能源。我国的电能表行业处于智能电表替代阶段。随着中国智能电网的发展，作为智能电网用电环节的重要组成部分，智能电表的需求大幅增加。目前，电能表主要由控制芯片、计量芯片、时钟芯片、液晶驱动芯片、红外通信、RS485通信、液晶、按键构成，这种电能表具有设计成本高、占用空间大、计量精度低，故障率高和可靠性低等问题，为解决这些问题。亟需设计一种集成度高、成本低廉、性能可靠、精度高的数字智能电表。
本发明设计的基于MSP430FEX系列芯片的数字电能表使用的MSP430FEX系列芯片单片机内部集成了控制、计量、时钟、液晶驱动和电表校正等模块，集成度高、占用空间小、设计成本低、高可靠性、计量精度更高。
发明内容
本发明所提供的基于MSP430FEX系列芯片的数字电能表包括电能表外壳、主控模块、RS485通信模块、电源模块、电流采样模块、电压采样模块和显示模块。所述电能表外壳整体呈“凸”字形，由电能表外壳左片、电能表外壳中片和电能表外壳右片组装构成，外壳表面设置有显示器窗口RS485通信接口、接线端口、接线端固定口和组装螺丝固定口。所述主控模块包括MSP430FEX系列芯片主控电路和存储电路，主要用于电能的计量、驱动显示模块和计量校正；所述RS485通信模块主要用于实现数字电能表与远程服务器的通信；所述电源模块由可充电电池组、开关电源和稳压电路构成，主要用于为数字电能表提供直流稳压电；所述电流采样模块包括电流互感器、锰铜分流器和电流信号调理电路，主要用于对采集交流电流信号；所述电压采样模块包括电压分压电路和电压信号调理电路，主要用于采集交流电压信号。所述显示模块主要用于显示电压、电流、功率和电能等电学参数值。
电路系统的电路板呈三层结构，所述主控模块和显示模块位于最上层电路板上，所述通信模块和电流采样模块位于中层电路板上，所述电源模块和电压采样模块位于下层电路板上，所述上层、中层和下层电路板由插接排针连接。
所述电流互感器由电流互感线圈套在紫铜电镀片上构成，且电流互感线圈由卡槽固定。
所述锰铜分流器由紫铜电镀片和锰铜分流电阻拼接构成，由卡槽固定。
所述电流互感器和锰铜分流器之间由隔离挡板进行物理隔离。
附图说明
图1是基于MSP430FEX系列芯片的数字电能表整体结构示意图。
图2是基于MSP430FEX系列芯片的数字电能表电流互感器侧结构示意图。
图3是基于MSP430FEX系列芯片的数字电能表锰铜分流器侧结构示意图。
图4是基于MSP430FEX系列芯片的数字电能表外壳组装图。
具体实施方式
下面结合附图对本发明作进一步说明。
图中，1、显示窗口；2、RS485输出端口；3、接线固定口；4、接线端口；5、组装螺丝口；6、电能表外壳左片；7、电能表外壳中片；8、电能表外壳右片；9、显示模块；10、主控模块；11、RS485通信模块；12、电源模块；13、电流互感器；14、插接排针；15、电路板卡位；16、卡槽；17、隔离挡板；18、锰铜分流器；19、锰铜分流电阻。
根据附图，本发明设计的基于MSP430FEX系列芯片的数字电能表由电能表外壳、主控模块10、RS485通信模块11、电源模块12、电流采样模块、电压采样模块和显示模块9构成。所述电能表外壳整体呈“凸”字形，由电能表外壳左片6、电能表外壳中片7和电能表外壳右片8通过组装螺丝固定口5由垂直于壳体四个螺丝固定构成，外壳表面设置有显示器窗口1、RS485通信接口2、接线端口4、接线端固定口3和组装螺丝固定口5。所述主控模块10包括MSP430FEX系列芯片主控电路和存储电路，主要用于电能的计量、驱动显示液晶和计量校正。所述显示模块9焊接与主控模块的正上方。电路系统的电路板呈三层结构，所述主控模块和显示模块位于最上层电路板上；所述RS485通信模块11和电流采样模块位于中层电路板上；所述电源模块12和电压采样模块位于下层电路板上；所述上层、中层和下层电路板由插接排针14连接，通过电路板卡位15固定在电能表外壳内部。所述电流采样模块包括电流互感器13、锰铜分流器18和电流信号调理电路，主要用于采集交流电流信号。所述电压采样模块包括电压分压电路和电压信号调理电路，主要用于采集交流电压信号。所述电流互感器由电流互感线圈套在紫铜电镀片上构成，由卡槽16固定。所述锰铜分流器由紫铜电镀片和锰铜分流电阻19拼接构成，由卡槽固定。所述电流互感器和锰铜分流器之间由隔离挡板17进行物理隔离。
整个电能表由锰铜分流电阻和电流互感线圈分别采集流过锰铜电阻的火线电流和流过紫铜电镀片的零线电流转化成交流电流小信号，经插接排针将电流小信号传输到电流取样电路和电流信号调理电路，再将处理后信号传输到主控模块的差分电流输入端口。所述电压取样电路为分压电阻构成，通过分压电阻对交流电压进行分压转化成交流电压小信号，经电压信号调理电路处理，由插接排针将交流小信号传输到上层主控芯片的差分电压输入端口。主控模块内部集成的计量模块对电能进行计量。主控模块内部集成的液晶驱动在显示模块上显示将电压、电流、有功功率、电能等电学参数值。远程服务器可通过RS485通信模块对数字电能表实现实时计量校正。
所述电源模块数字主要用于为电能表提供直流稳压电。
所述RS485通信模块主要用于实现数字电能表与远程服务器的通信。

Claims (8)

1.一种基于MSP430FEX系列芯片的数字电能表，其特征在于由表由电能表外壳、主控模块(10)、RS485通信模块(11)、电源模块(12)、电流采样模块、电压采样模块和显示模块(9)构成。
2.根据权利要求1所述的基于MSP430FEX系列芯片的数字电能表其特征在于，所述电能表外壳由电能表外壳左片(6)、电能表外壳中片(7)和电能表外壳右片(8)构成，其中显示器窗口(1)位于外壳凸起部分的正面，RS485通信接口(11)位于电能表外壳中片的凸起部分的上侧面。
3.根据权利要求1所述的基于MSP430FEX系列芯片的数字电能表其特征在于，所述主控模块(10)、RS485通信模块(11)和电源模块(12)并排放置由插接排针(14)连接，通过电路板卡位(15)固定在电能表外壳内部。
4.根据权利要求1所述的基于MSP430FEX系列芯片的数字电能表其特征在于，所述主控模块(10)包括MSP430FEX系列芯片主控电路和存储电路，主要用于电能的计量、驱动显示液晶和计量校正。
5.根据权利要求1所述的基于MSP430FEX系列芯片的数字电能表其特征在于，所述主控模块(10)采用MSP430FEX系列芯片单片机。
6.根据权利要求1所述的基于MSP430FEX系列芯片的数字电能表其特征在于，所述电流互感器由电流互感线圈套在紫铜电镀片上构成，由卡槽(16)固定。
7.根据权利要求1所述的基于MSP430FEX系列芯片的数字电能表其特征在于，所述锰铜分流器由锰铜分流电阻(19)和紫铜电镀片拼接构成，由电能表内部卡槽固定。
8.根据权利要求1所述的基于MSP430FEX系列芯片的数字电能表其特征在于，所述电流互感器和锰铜分流器之间由隔离挡板(17)进行物理隔离。
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