CN202057724U - 一种新型电能表 - Google Patents
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Abstract
本实用新型公开了一种新型电能表，它包括主控单元(1)、电能计量单元(2)、时钟电路(3)、数据存储器(4)、LCD显示器(5)、红外通讯模块(6)、RS485电平转换模块(7)和按键模块(8)；时钟电路(3)、数据存储器(4)通过IO口模拟I2C总线与主控单元(1)连接；RS485电平转换模块(7)与主控单元(1)的通信端口连接；电能计量单元(2)、LCD显示器(5)、红外通讯模块(6)和按键模块(8)分别与主控单元(1)连接。本实用新型能使用户可以根据需求更改电能计量芯片的功能，简化硬件结构，降低电能表的功耗，降低成本，提高可靠性。
Description
技术领域
本实用新型涉及一种新型电能表，尤其涉及一种用于国家电网的电能表，属于电能表制造领域。
背景技术
国网单相智能电能表的基本设计方案为主控芯片+电能计量芯片。常用的主控芯片有NEC公司的μPD78F系列的单片机，如：μPD78F0513；ST公司的STM8系列的单片机，如：STM8L152；ATMEL公司的AVR系列的单片机，如ATmega16等等。常用的电能计量芯片有Cirrus公司的CS5464，锐能微公司的RN8209，炬泉公司的ATT7053，以及利尔达公司的CSG550。
现有的设计方案所用的电能计量芯片的功能固定，程序是固化在芯片内部的，用户无法根据需求更改芯片的功能，因此使用不够灵活；所用的主控芯片在低功耗方面的优势不是很强。
实用新型内容
本实用新型的目的在于，提供一种新型电能表，它能使用户可以根据需求更改电能计量芯片的功能，降低电能表的功耗。
为解决上述技术问题，本实用新型采用如下的技术方案：一种新型电能表，它包括主控单元、电能计量单元、时钟电路、数据存储器、LCD显示器、红外通讯模块、RS485电平转换模块和按键模块；时钟电路、数据存储器通过IO口模拟I2C总线与主控单元连接；RS485电平转换模块与主控单元的通信端口连接；电能计量单元、LCD显示器、红外通讯模块和按键模块分别与主控单元连接。
前述的一种新型电能表中，所述主控单元为MSP430F4481芯片。MSP430F4481芯片在MSP430F44X系列的基础上，削减了很多不必要的硬件，因此器件成本大大降低。
前述的一种新型电能表中，所述电能计量单元为MSP430AFEx芯片。该芯片可以同时采集两路电流和一路电压，并能同时测量电网中的频率、功率等参数，并支持SPI、UART通讯，用户可以自主选择通讯方式，与主控单元进行通讯，电能脉冲从该芯片直接输出，用于电能误差修正和校对。
所述新型电能表还包括电源模块，它与主控单元、电能计量单元、时钟电路、数据存储器、LCD显示器和RS485电平转换模块连接。电源模块从电网取电，经变压器降压后分三路输出，第一路由稳压芯片稳压到3.6V(后经二极管降压到3.3V)供主控单元MSP430F4481、LCD显示器、时钟电路、数据存储器(E2PROM)工作；第二路经稳压芯片稳压到5V后供由RS485电平转换模块工作；第三路与电网共地，主要是经稳压芯片到3.3V供电能计量单元MSP430AFEx工作，实现计量功能。
前述的一种新型电能表中，所述按键模块上设有显示键和编程键。显示键用于人机操作，主要用于显示页面切换，并预留用作其它的操作，如长按与短按将执行何种操作等；编程键主要是配合DL/T645-2007通信规约的编程允许，执行写操作时的硬使能等。另外，还设计了开盖检测，当表盖打开时，触点开关将弹起，使主控单元检测到低电平；如果表盖闭上后，主控单元将检测到高电平。
与现有技术相比，本实用新型依据国网单相电能表结构而设计，采用具有低功耗运行模式的MSP430F4481芯片作为主控芯片，通过在主控芯片空闲时进入低功耗模式运行来实现对电能表功耗的控制，降低电能表的功耗；并且采用可重新编程的MSP430AFEx芯片作为电能计量芯片，用固件升级的方法使用户可以根据需求更改电能计量芯片的功能，不仅能实现电能的准确计算，还能实时性地测试电网中的电气指标，如实时电压有效值、电流有效值、电压频率、有功功率、无功功率、视在功率和功率因数等电参数，主控芯片(MSP430F4481)与电能计量芯片(MSP430AFEx)之间可通过SPI或UART进行通讯，用户可以自主选择，灵活方便，同时也省去不必要的硬件资源，使得造型美观、成本降低、可靠性增强；采用LCD显示器来进行显示，显示内容丰富、清晰，其中设计的背光源方便用户夜间操作电能表。
附图说明
图1是本实用新型的一种实施例的结构示意图；
图2是本实用新型的一种实施例的电能计量单元2的工作流程图。
附图标记：1-主控单元，2-电能计量单元，3-时钟电路，4-数据存储器，5-LCD显示器，6-红外通讯模块，7-RS485电平转换模块，8-按键模块，9-电源模块，10-显示键，11-编程键。
下面结合附图和具体实施方式对本实用新型作进一步的说明。
具体实施方式
本实用新型的实施例：一种新型电能表，其结构如图1所示，它包括主控单元1、电能计量单元2、时钟电路3、数据存储器4、LCD显示器5、红外通讯模块6、RS485电平转换模块7和按键模块8；时钟电路3、数据存储器4通过IO口模拟I2C总线与主控单元1连接；RS485电平转换模块7与主控单元1的通信端口连接；电能计量单元2、LCD显示器5、红外通讯模块6和按键模块8分别与主控单元1连接。
所述主控单元1为MSP430F4481芯片。MSP430F4481芯片在MSP430F44X系列的基础上，削减了很多不必要的硬件，因此器件成本大大降低。
所述电能计量单元2为MSP430AFEx芯片。该芯片可以同时采集两路电流和一路电压，并能同时测量电网中的频率、功率等参数，并支持SPI、UART通讯，用户可以自主选择通讯方式，与主控单元进行通讯，电能脉冲从该芯片直接输出，用于电能误差修正和校对。
所述时钟电路3的时钟芯片为RX8025T，有效保证时钟的准确性。
所述数据存储器4为E2PROM，用来冻结数据信息，真正实现数据的永久性保存。
所述新型电能表还包括电源模块9，它与主控单元1、电能计量单元2、时钟电路3、数据存储器4、LCD显示器5和RS485电平转换模块7连接。电源模块9从电网取电，经变压器降压后分三路输出，第一路由稳压芯片稳压到3.6V(后经二极管降压到3.3V)供主控单元1(MSP430F4481)、LCD显示器5、时钟电路3、数据存储器4(E2PROM)工作；第二路经稳压芯片稳压到5V后供由RS485电平转换模块7工作；第三路与电网共地，主要是经稳压芯片到3.3V供电能计量单元2(MSP430AFEx)工作，实现计量功能。
所述RS485电平转换模块7的转换芯片为MAX3085芯片。该芯片和主控单元1通过光藕实现完全隔离，实现串口数据的收发，保证数据传输的可靠性。
所述红外通讯模块6为RPM7238-H8R。利用该模块实现红外数据的接收操作，红外数据的发送部分由主控单元1的通讯接口调制输出。
所述按键模块8上设有显示键10和编程键11。显示键10用于人机操作，主要用于显示页面切换，并预留用作其它的操作，如长按与短按将执行何种操作等；编程键11主要是配合DL/T645-2007通信规约的编程允许，执行写操作时的硬使能等。另外，还设计了开盖检测，当表盖打开时，触点开关将弹起，使主控单元检测到低电平；如果表盖闭上后，主控单元将检测到高电平。
工作原理：上电后，电能计量单元2将自动启动内部系统执行计量操作，并将相关电网参数计算出结果放入电能计量单元2自身内部的参数输出寄存器供外设读取，并允许外设将校表常数写入芯片内，供系统计算相对准确的结果，其中用户可以选择SPI或UART方式对电能计量单元2执行写入和读出操作，其工作流程如图2所示。由主控单元1读取电能计量单元2计算的数据结果，将使用的电能量累计值在LCD显示器5上显示，如果读取的结果与标准结果偏差太大，则将校表参数写入电能计量单元2实现校表操作。系统通过红外通讯模块6、RS485电平转换模块7，将数据传送到远程中心进行监控，这里传输的数据包必须符合DL/T 645-2007协议。显示键10用于人机操作，主要用于显示页面切换，并预留用作其它的操作；编程键11主要是配合DL/T645-2007通信规约的编程允许，执行写操作时的硬使能等。
Claims (4)
1.一种新型电能表，其特征在于：它包括主控单元(1)、电能计量单元(2)、时钟电路(3)、数据存储器(4)、LCD显示器(5)、红外通讯模块(6)、RS485电平转换模块(7)和按键模块(8)；时钟电路(3)、数据存储器(4)通过IO口模拟I2C总线与主控单元(1)连接；RS485电平转换模块(7)与主控单元(1)的通信端口连接；电能计量单元(2)、LCD显示器(5)、红外通讯模块(6)和按键模块(8)分别与主控单元(1)连接。
2.根据权利要求1所述的一种新型电能表，其特征在于：所述主控单元(1)为MSP430F4481芯片。
3.根据权利要求1所述的一种新型电能表，其特征在于：所述电能计量单元(2)为MSP430AFEx芯片。
4.根据权利要求1所述的一种新型电能表，其特征在于：所述按键模块(8)上设有显示键(10)和编程键(11)。
Priority Applications (1)
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|---|---|---|---|
| CN2011201406052U CN202057724U (zh) | 2011-05-06 | 2011-05-06 | 一种新型电能表 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN2011201406052U CN202057724U (zh) | 2011-05-06 | 2011-05-06 | 一种新型电能表 |
Publications (1)
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| CN202057724U true CN202057724U (zh) | 2011-11-30 |
Family
ID=45017694
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
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| CN2011201406052U Expired - Lifetime CN202057724U (zh) | 2011-05-06 | 2011-05-06 | 一种新型电能表 |
Country Status (1)
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| CN (1) | CN202057724U (zh) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN104123831A (zh) * | 2014-07-30 | 2014-10-29 | 党彬 | 一种电力远程抄表系统的信号转换设备 |
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2011
- 2011-05-06 CN CN2011201406052U patent/CN202057724U/zh not_active Expired - Lifetime
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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| CN104123831A (zh) * | 2014-07-30 | 2014-10-29 | 党彬 | 一种电力远程抄表系统的信号转换设备 |
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