CN202093161U

CN202093161U - 一种海量电能表脉冲采集装置

Info

Publication number: CN202093161U
Application number: CN2011201082142U
Authority: CN
Inventors: 陈维广
Original assignee: QINGDAO QIANCHENG ELECTRONICS CO Ltd
Current assignee: QINGDAO QIANCHENG ELECTRONICS CO Ltd
Priority date: 2011-04-01
Filing date: 2011-04-01
Publication date: 2011-12-28
Anticipated expiration: 2021-04-01

Abstract

本实用新型属于电能表校验技术领域，涉及一种海量电能表计量脉冲采集装置，单相交流电源一端输出与交流隔离变压器电连通，再与降压整流式变压器、LDO线性电源和无源采集脉冲的电源输出单元顺序电连接后输出直流电源与单相电能表连接供电，单相电能表输出端与光电耦合器电连接，实现为可编程逻辑控制器的稳定供电和电信连通，可编程逻辑控制器为脉冲和信号处理的主体部件，分别与LDO线性电源、光电耦合器、阻容式复位电路单元、有源晶振、LED指示灯和调试烧写接口电连接，光电耦合器的另一端与RS485串口电路连接后与处理数据和信息的PC计算机对接；其原理设计新颖，结构简单，安全可靠，操作灵便，可提高电能表生产检测效率。

Description

一种海量电能表脉冲采集装置

技术领域：

本实用新型属于电能表校验技术领域，涉及一种海量电能表计量脉冲采集装置，用于测量和采集海量电能表的脉冲，并能自动测量判断电能表的计量精度。

背景技术：

目前，普遍使用的脉冲采集装置一般是采用单片机或其他微控制器采集处理，由于单片机及其他微控制器本身IO口等资源的限制很难做到海量脉冲的采集，而且设计成本较高体积较大，基本上不能用于电能表批量生产时电能脉冲采集检测。特别是现有的传统脉冲采集技术方案一般是以单片机为核心，利用单片机的可编程定时/计数器，当单片机把控制字和计数值写入定时/计数器后，开始对来自电能表的脉冲计数，定时停止采集并读数；另外的一种方案是采样八路脉冲信号，把八路脉冲信号接在单片机某个口上(如p1口)，然后以脉冲信号的最高频率的两倍定时读取这个口上的脉冲信号，如果某一位发生了电平变化，该路计数值就加一，同理十几路也可以同样处理；虽然以上两种技术方案都能实现几路到十几路的脉冲采集，但是很难做到上百路海量脉冲的采集；另外，现有的这些技术装置也没有隔离防护措施，一旦交流电和脉冲采集端子短路，整个采集装置就烧毁报废。归结起来，现有的电能表脉冲采集与计量测试技术普遍存在着电路原理复杂，制备成本高，隔离保护水平低，安全性能差，脉冲采集数量和范围小，计量准确度不高，难以适应现代电能表发展的需要等缺点。

发明内容：

本实用新型的目的在于克服现有的单片机或其他处理器在海量脉冲采集测量技术中存在的不足，寻求设计提供一种全新的电能表脉冲测量采集技术装置，不仅能海量的测量电能表的计量脉冲，而且能方便地和上位机通讯，对采集的脉冲数据进行自动计量和分析，并显示出准确的测量结果。

为了实现上述目的，本实用新型的技术方案是在现有的电能表的走字架中置有一个海量无源电能脉冲采集装置，无源电能脉冲采集装置采用1-200片可编程逻辑控制器(CPLD)进行海量脉冲的采集和数据通讯，实现由CPLD对多路脉冲同时采集，并在设定的时间里计算每路脉冲的数量，将采集的数据通过设计在CPLD里面的串口通讯接口传到上位的PC计算机处理判断，在海量脉冲的采集电路中置有电源输出和脉冲输入的阻容滤波电路和交流隔离变压器，以防止脉冲采集端子与交流电端子的短路而烧坏采集装置；对海量的电能表无源电能量脉冲采集测量时，采集设备中主处理器采用一片或多片CPLD；采集设备的CPLD逻辑设计有128路脉冲采集电路，脉冲输入设计有光电隔离和有源输出，脉冲输入海量扩展；采集设备的CPLD逻辑设计制有RS485串口电路，对采集到的海量脉冲数据通过RS485通讯打包上传给PC计算机机，进行自动测量判断检测；采集设备中设计有AC-AC交流隔离变压器电路，以保护采集设备的弱电系统与强电系统的短路；其主体结构包括单相交流电源、单相电能表、阻容滤波器、光电耦合器、可编程逻辑控制器(CPLD)、RS485串口电路、PC计算机、交流隔离变压器、降压整流式变压器、LDO线性电源、无源采集脉冲的电源输出单元、阻容式复位电路单元、有源晶振、LED指示灯和调试烧写接口；单相交流电源一端输出与交流隔离变压器电连通，再与降压整流式变压器、LDO线性电源和无源采集脉冲的电源输出单元顺序电连接后输出直流电源与单相电能表连接供电，单相电能表输出端与光电耦合器电连接，实现为可编程逻辑控制器(CPLD)的稳定供电和电信连通，可编程逻辑控制器(CPLD)为脉冲和信号处理的主体部件，分别与LDO线性电源、光电耦合器、阻容式复位电路单元、有源晶振、LED指示灯和调试烧写接口电连接，实现电信息连通、处理和显示功效；光电耦合器的另一端与RS485串口电路连接后与处理数据和信息的PC计算机对接，实现计算机自动处理和输出结果。

本实用新型与现有技术相比，可以在电能表批量生产过程中方便地海量采集电能脉冲，并自动进行分析比对判断电能表计量是否精确，其原理设计新颖，整机结构简单，使用安全可靠，操作使用灵便，可有效提高电能表生产企业检测效率。

附图说明：

图1为本实用新型装置的结构原理示意框图，其中包括220V单相交流电1、单相电能表2、脉冲的阻容滤波器3、脉冲的光电耦合器4、一片或多片CPLD 5、RS485串口光电耦合器6、RS485串口电路7、PC计算机8、AC-AC交流隔离变压器9、降压整流式变压器10、LDO线性电源11、无源采集脉冲的电源输出单元12、阻容式复位电路单元13、有源晶振14、LED指示灯15和CPLD调试烧写接口16。

具体实施方式：

下面通过实施例并结合附图对本实用新型作进一步描述。

实施例：

本实施例的主体结构包括单相交流电源1、单相电能表2、阻容滤波器3、光电耦合器4、可编程逻辑控制器(CPLD)5、光电耦合器6、RS485串口电路7、PC计算机8、交流隔离变压器9、降压整流式变压器10、LDO线性电源11、无源采集脉冲的电源输出单元12、阻容式复位电路单元13、有源晶振14、LED指示灯15和调试烧写接口16；单相交流电源1一端输出与交流隔离变压器9电相通，再与降压整流式变压器10、LDO线性电源11和无源采集脉冲的电源输出单元12顺序电连接后输出直流电源与单相电能表2连接供电，单相电能表2输出端与光电耦合器4电连接，实现为可编程逻辑控制器(CPLD)5的稳定供电和电信连通，可编程逻辑控制器(CPLD)5为脉冲和信号处理的主体部件，分别与LDO线性电源11、光电耦合器6、阻容式复位电路单元13、有源晶振14、LED指示灯15和调试烧写接口16电连接，实现电信息连通、处理和显示功效；光电耦合器6的另一端与RS485串口电路7连接后与处理数据和信息的PC计算机8对接，实现计算机自动处理和输出结果。

本实施例的单相交流电源1经单相电能表2计量后输出计量脉冲，计量脉冲经EMC阻容滤波器3处理和光电耦合器4进入CPLD 5采集计算，CPLD内部设计制有串口逻辑，输出采集数据的串口信号到串口光电耦合器6，串口信号经光电隔离后再经过RS485串口电路7的芯片ISL3152EIBZ转为RS485差分信号，最后将采集脉冲的数据经RS485通讯，把数据上传至PC计算机8进行分析计算处理判断；同时，为采集装置系统供电电源的降压整流式变压器10的输入端设计有AC-AC交流隔离变压器9，以保护系统的强弱电短路，交流隔离变压器9输出隔离的220V交流电经降压整流式变压器10降压整流后，输出给LDO线性电源11的芯片L7805CV和R1131N331D，分别降压输出系统的工作电源5V/3.3V；降压整流式变压器10降压整流后的另一路直流电经无源采集脉冲的电源输出单元或DC-DC开关电源12的芯片AP1501-K5LA输出无源脉冲所需要的工作电源6.5V/2A直流电。

本实施例中的脉冲采集信号接到CPLD芯片IO管脚上，CPLD芯片的IO管脚TXD和RXD接一路RS485串口电路7和PC计算机8通讯；CPLD芯片连接3.3V的工作电源R1131N331D，16MHz的工作有源晶振14，烧写逻辑程序的JTAG信号接调试烧写接口16为接口TMS/TCK/TDO/TDI；单相电能表2的脉冲输入信号经阻容滤波器3和光电耦合器4光耦TLP781后和CPLD5的CPLD芯片的IO脉冲采集管脚相连；将CPLD芯片输出的串口通讯信号TXD1/RXD1经TLP781光电耦合器6后与RS485串口电路7的转换芯片连接；20V的交流电由单相交流电源1经AC-AC交流隔离变压器9后，输入降压整流式变压器10降压和LDO线性电源11和无源采集脉冲的电源输出单元12整流为系统的工作的直流电源；阻容式复位电路单元13是由4.7K电阻和0.1uF陶瓷电容还有按键组成的系统复位电路，连接CPLD5的复位管脚RESET；有源晶振14是CPLD工作的16M-3.3V晶振，接CPLD的时钟管脚CLOCK；LED指示灯15是CPLD工作状态的3.3V发光二极管LED，接CPLD的普通IO管脚。

本实施例中的单相交流电源1是220V/50Hz的居民或工业用单相交流电源，作为本装置电能表计量的电源，为系统提供工作电源；单相电能表2是单相电能表计量电能量并输出计量有功电度脉冲；脉冲阻容滤波器3是由1K电阻和0.1uF陶瓷电容组成的阻容滤波电路；脉冲光电耦合器4是光电耦合器TLP781；可编程逻辑控制器(CPLD)5是采集装置的两片CPLD处理器LCMXO2280C-3T144，各自独立工作可以无限扩展，以实现海量的采集脉冲；RS485串口光电耦合器6是光电耦合器TLP781；RS485串口电路7采用RS485串口芯片ISL3152EIBZ组成；PC计算机8采用常规的、具有数据处理功能的PC计算机；交流隔离变压器9是220V 50Hz变比1∶1的AC-AC交流隔离变压器；降压整流式变压器10是220V 50Hz的降压变压器并经整流桥SIZB60输出两路12V系统直流电源；LDO线性电源11是LDO芯片L7805CV和R1131N331D；无源采集脉冲的电源输出单元12是DC-DC芯片AP1501-K5LA；阻容式复位电路单元13是由4.7K电阻和0.1uF陶瓷电容还有按键组成的系统复位电路；有源晶振14是CPLD工作的16M-3.3V晶振；LED指示灯15是3.3V的发光二极管，用来指示系统的工作状态；调试烧写接口16是CPLD的调试烧写JTAG接口。

Claims

1.一种海量电能表脉冲采集装置，其特征在于在现有的电能表的走字架中置有本装置，其主体结构包括单相交流电源、单相电能表、阻容滤波器、光电耦合器、可编程逻辑控制器、RS485串口电路、PC计算机、交流隔离变压器、降压整流式变压器、LDO线性电源、无源采集脉冲的电源输出单元、阻容式复位电路单元、有源晶振、LED指示灯和调试烧写接口；单相交流电源一端输出与交流隔离变压器电连通，再与降压整流式变压器、LDO线性电源和无源采集脉冲的电源输出单元顺序电连接后输出直流电源与单相电能表连接供电，单相电能表输出端与光电耦合器的一端电连接，可编程逻辑控制器分别与LDO线性电源、光电耦合器、阻容式复位电路单元、有源晶振、LED指示灯和调试烧写接口电连接；光电耦合器的另一端与RS485串口电路连接后与处理数据和信息的PC计算机对接。