CN202502150U

CN202502150U - 一种三相电子式智能电能表

Info

Publication number: CN202502150U
Application number: CN 201220091586
Authority: CN
Inventors: 赵勇; 陈蜜
Original assignee: SHENZHEN TECHRISE ELECTRONICS CO Ltd
Current assignee: SHENZHEN TECHRISE ELECTRONICS CO Ltd
Priority date: 2012-03-13
Filing date: 2012-03-13
Publication date: 2012-10-24
Anticipated expiration: 2022-03-13

Abstract

本实用新型适用于电能计量领域，提供了一种三相电子式智能电能表，包括单片机以及分别与单片机连接的计量模块、通信模块、数据存储模块和显示模块；还包括：主电源模块、辅助电源模块以及电源切换模块。本实用新型提供的三相电子式智能电能表采用电源切换模块根据单片机发出的控制信号控制主电源与辅助电源之间的切换，当辅助电源有电时，单片机控制电源切换模块将主电源切断实现辅助电源供电优先；在辅助电源断电时，单片机控制电源切换模块切换至主电源供电，实现电源的无缝连接。

Description

一种三相电子式智能电能表

技术领域

本实用新型属于电能计量领域，尤其涉及一种三相电子式智能电能表。

背景技术

现在技术中暂无利用继电器和单片机控制来实现主辅电源无缝切换的电能计量产品出现。

实用新型内容

有鉴于此，提供一种可实现主辅电源切换的三相电子式智能电能表。

本实用新型是这样实现的，一种三相电子式智能电能表，包括单片机以及分别与所述单片机连接的计量模块、通信模块、数据存储模块和显示模块；还包括：主电源模块、辅助电源模块，以及电源切换模块，其控制端与所述单片机连接，所述电源切换模块的第一输入端与所述主电源模块连接，所述电源切换模块的第二输入端与所述辅助电源模块连接，根据所述单片机发出的控制信号控制主电源模块与辅助电源模块之间的切换。

更进一步地，所述电源切换模块包括：继电器、第十七二极管、第一三极管、第九电阻、第十电阻；所述继电器的常闭触点作为所述电源切换模块的第一输入端与所述主电源模块连接，所述继电器的公共触点作为所述电源切换模块的第二输入端与所述辅助电源模块连接，所述继电器的控制口一端分别连接第十七二极管的阳极和第一三极管的集电极，所述继电器的控制口另一端分别连接第十七二极管的阴极和控制电路电源VCC；所述第一三极管的发射极接地，所述第一三极管的基极连接至第九电阻和第十电阻的连接端；所述第九电阻的一端分别连接至第一三极管的发射极和地，所述第九电阻的另一端连接所述第十电阻的一端；所述第十电阻的另一端作为所述电源切换模块的控制端与所述单片机连接。

更进一步地，所述主电源模块包括：三相电源、三个变压单元和三个整流电路；所述三相电源分别经过所述变压单元变压，再通过所述整流电路整流后连接至所述继电器的常闭触点。

更进一步地，所述变压单元包括：热敏电阻、压敏电阻和变压器；所述变压器的原边的一端通过所述热敏电阻分别连接至所述三相电源中，原边的另一端接零线；所述变压器的副边连接至所述整流电路的输入端；所述压敏电阻的一端连接至所述三相电源与所述热敏电阻的连接端，所述压敏电阻的另一端接零线。

更进一步地，所述整流电路包括：第一二极管、第二二极管、第三二极管和第四二极管；所述第一二极管的阳极和所述第二二极管的阳极分别连接至所述变压器的副边；所述第一二极管的阴极和所述第二二极管的阴极连接至所述继电器的常闭触点；所述第三二极管的阴极连接至所述第二二极管的阳极，所述第四二极管的阴极连接至所述第一二极管的阳极，所述第三二极管的阳极和第四二极管的阳极均接地。

更进一步地，所述辅助电源模块包括：第四热敏电阻、第四压敏电阻、第一电容、第五二极管、第六二极管、第七二极管、第八二极管、第九二极管；所述第四热敏电阻的一端连接至辅助电源线FA，所述第四热敏电阻的另一端分别连接至第四压敏电阻的一端、第一电容的一端、第五二极管的阳极、第七二极管的阴极；所述第四压敏电阻的另一端分别连接至辅助电源线FB、第一电容的另一端、第六二极管的阳极、第八二极管的阴极；所述第五二极管的阴极连接至所述第九二极管的阳极；所述第六二极管的阴极连接至所述第九二极管的阳极；所述第七二极管的阳极接地；所述第八二极管的阳极接地；所述第九二极管的阴极连接至所述继电器的公共触点。

更进一步地，所述三相电子式智能电能表还包括：连接在所述单片机与所述辅助电源模块之间的检测模块，所述单片机根据所述检测模块检测的信号判断所述辅助电源模块是否有电。

更进一步地，所述检测模块包括：电阻和光电耦合器；所述光电耦合器中发光二级管的阳极通过所述电阻与所述辅助电源模块连接，所述发光二极管的阴极接地；所述光电耦合器中三极管的集电极与所述单片机连接，所述三极管的发射极接地。

更进一步地，所述三相电子式智能电能表还包括：连接在所述电源切换模块的输出端与单片机之间的供电输出模块；所述供电输出模块包括：依次连接的滤波电路和开关电源。

更进一步地，所述滤波电路包括：RC滤波单元以及LC滤波单元；所述RC滤波单元包括：串联连接的第一电阻和第二电阻，以及串联连接的第二电容和第三电容；电阻的串联连接端与电容的串联连接端连接，电阻的非串联连接端与电容的非串联连接端连接；所述LC滤波单元包括：第四电容、第五电容、第一电感和第二电感；所述第四电容的一端与所述第一电感的一端连接，所述第四电容的另一端与所述第二电感的一端连接；所述第五电容的一端与所述第一电感的另一端连接，所述第五电容的另一端与所述第二电感的另一端连接。

本实用新型提供的三相电子式智能电能表采用电源切换模块根据单片机发出的控制信号控制主电源与辅助电源之间的切换，当辅助电源有电时，单片机控制电源切换模块将主电源切断实现辅助电源供电优先；在辅助电源断电时，单片机控制电源切换模块切换至主电源供电，实现电源的无缝连接。

附图说明

图1是本实用新型实施例提供的三相电子式智能电能表的模块结构示意图；

图2是本实用新型实施例提供的三相电子式智能电能表中主电源模块、辅助电源模块和电源切换模块的电路图；

图3是本实用新型实施例提供的三相电子式智能电能表的主电源模块中变压单元Z1、Z2、Z3的电路图；其中，图3a表示Z1的电路图；图3b表示Z2的电路图；图3c表示Z3的电路图；

图4是本实用新型实施例提供的三相电子式智能电能表中供电输出模块的电路图。

具体实施方式

为了使本实用新型的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本实用新型进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本实用新型，并不用于限定本实用新型。

图1示出了本实用新型实施例提供的三相电子式智能电能表的模块结构，为了便于说明，仅示出了与本实用新型相关的部分。

三相电子式智能电能表包括单片机1以及分别与单片机1连接的计量模块2、通信模块3、数据存储模块4和显示模块5；还包括：主电源模块7、辅助电源模块8以及电源切换模块6，其中，电源切换模块6的控制端与单片机1连接，电源切换模块6的第一输入端与主电源模块7连接，电源切换模块6的第二输入端与辅助电源模块8连接，根据单片机1发出的控制信号控制主电源模块7与辅助电源模块8之间的切换。

图2示出了本实用新型提供的三相电子式智能电能表中主电源模块7、辅助电源模块8和电源切换模块6的具体电路，其中，电源切换模块6包括：继电器U6、第十七二极管D17、第一三极管Q1、第九电阻R9、第十电阻R10；继电器U6的常闭触点ZIN作为电源切换模块6的第一输入端与主电源模块7连接，继电器U6的公共触点VIN作为电源切换模块6的第二输入端与辅助电源模块8连接，继电器U6的控制口一端分别连接第十七二极管D17的阳极和第一三极管的集电极，继电器U6的控制口另一端分别连接第十七二极管D17的阴极和控制电路电源VCC；第一三极管Q1的发射极接地，第一三极管Q1的基极连接至第九电阻R9和第十电阻R10的连接端；第九电阻R9的一端分别连接至第一三极管Q1的发射极和地，第九电阻R9的另一端连接所述第十电阻R10的一端；第十电阻的另一端作为电源切换模块6的控制端与单片机1的控制口RELAY连接。

在本实用新型中，主电源模块7包括：三相电源、三个变压单元和三个整流电路；三相电源分别经过变压单元变压，再通过整流电路整流后连接至继电器的常闭触点常闭触点ZIN端端。其中，三个变压单元Z1、Z2和Z3的具体电路如图3所示，变压单元Z1包括：热敏电阻PTC1、压敏电阻RV1和变压器T1；变压器T1的原边的一端通过热敏电阻PTC1连接至三相电源中的一相，原边的另一端接零线；变压器T1的副边连接至整流电路的输入端；压敏电阻RV1的一端连接至三相电源与热敏电阻PTC1的连接端，压敏电阻RV1的另一端接零线。变压单元Z2包括：热敏电阻PTC2、压敏电阻RV2和变压器T2；变压器T2的原边的一端通过热敏电阻PTC2连接至三相电源中的一相，原边的另一端接零线；变压器T2的副边连接至整流电路的输入端；压敏电阻RV2的一端连接至三相电源与热敏电阻PTC2的连接端，压敏电阻RV2的另一端接零线。变压单元Z3包括：热敏电阻PTC3、压敏电阻RV3和变压器T3；变压器T3的原边的一端通过热敏电阻PTC3连接至三相电源中的一相，原边的另一端接零线；变压器T3的副边连接至整流电路的输入端；压敏电阻RV3的一端连接至三相电源与热敏电阻PTC3的连接端，压敏电阻RV3的另一端接零线。

而整流电路包括：第一二极管（D5、D9、D13）、第二二极管（D6、D10、D14）、第三二极管（D7、D11、D15）和第四二极管（D8、D12、D16）；第一二极管D5的阳极和第二二极管D6的阳极分别连接至变压器T1的副边；第一二极管D5的阴极和第二二极管D6的阴极连接至继电器U6的常闭触点ZIN；第三二极管D7的阴极连接至第二二极管D6的阳极，第四二极管D8的阴极连接至第一二极管D5的阳极，第三二极管D7的阳极和第四二极管D8的阳极均接地。

本实用新型中，辅助电源模块8包括：第四热敏电阻PTC4、第四压敏电阻RV4、第一电容C1、第五二极管D1、第六二极管D2、第七二极管D3、第八二极管D4、第九二极管D18；热敏电阻PTC4的一端连接至 FA，热敏电阻PTC4的另一端通过压敏电阻RV4连接FB，热敏电阻PTC4的另一端还通过第一电容C1连接FB，热敏电阻PTC4的另一端还连接至第五二极管D1的阳极，热敏电阻PTC4的另一端还连接至第七二极管D3的阴极；第五二极管D1的阴极连接至第九二极管D18的阳极；第六二极管D2的阳极连接FB，第六二极管D2的阴极连接至第九二极管D18的阳极；第七二极管D3的阳极接地；第八二极管D4的阳极接地，第八二极管D4的阴极连接FB；第九二极管D18的阴极连接至继电器U6的公共触点VIN。

在本实用新型中，三相电子式智能电能表还包括：连接在单片机1与辅助电源模块8之间的检测模块10，单片机1根据检测模块10检测的信号CHEF判断辅助电源模块8是否有电；若有电，则单片机1控制继电器U6将主电源模块7切断，实现辅助电源模块8供电优先；若辅助电源模块8没电，则单片机1控制继电器U6切换至主电源模块7供电。

作为本实用新型的一个实施例，检测模块10包括：电阻和光电耦合器U3；光电耦合器U3中发光二级管的阳极通过所述电阻与所述辅助电源模块连接，所述发光二极管的阴极接地；所述光电耦合器U3中三极管的集电极与所述单片机连接，所述三极管的发射极接地。其中，电阻由依次串联连接的电阻R3、R4、R5、R6、R7和R8组成。

本实用新型提供的三相电子式智能电能表利用继电器对主电源模块和辅助电源模块进行切换：具体地，利用继电器的开合功能，通过单片机发送控制信号控制继电器对主辅电源进行切换。在检测到辅助电源有电时，单片机控制继电器将主电源切断，实现辅助电源供电优先；在辅助电源断电时，单片机控制继电器切换至主电源供电，实现电源的无缝连接。

在本实用新型中，三相电子式智能电能表还包括：连接在电源切换模块6的输出端与单片机1之间的供电输出模块9；供电输出模块9的电路如图4所示，供电输出模块9包括：依次连接的滤波电路（91、92、93）和开关电源94。

作为本实用新型的一个实施例，滤波电路包括：RC滤波单元（91、93）以及LC滤波单元（92）；其中，RC滤波单元包括：串联连接的第一电阻（R11、R13）和第二电阻（R12、R14）；以及串联连接的第二电容（C2、C6）和第三电容（C3、C7）；电阻的串联连接端与电容的串联连接端连接，电阻的非串联连接端与电容的非串联连接端连接； LC滤波单元包括：第四电容C4、第五电容C5、第一电感L1和第二电感L2；第四电容C4的一端与第一电感L1的一端连接，第四电容C4的另一端与第二电感L2的一端连接；第五电容C5的一端与第一电感L1的另一端连接，第五电容C5的另一端与第二电感L2的另一端连接。

为了更进一步的说明本实用新型提供的三相电子式智能电能表，现结合图2、图3和图4详述其工作原理如下：

主电源A/B/C三相分别通过热敏电阻PTC1和变压器T1、热敏电阻PTC2和变压器T2、热敏电阻PTC3和变压器T3变压到200V左右，通过D5~D16组成的全波整流电路，连接至继电器U6的常闭触点常闭触点ZIN端端口；辅助电源FA/FB通过热敏电阻PTC4，再通过D1~D4组成的全波整流电路，连接至继电器U6的公共触点VIN；辅助电源输入端引出一条线路FUIN，通过R61~R66，再经过光电耦合器U3，得出检测信号CHEF，根据此信号单片机可判断出辅助电源是否有电；单片机1根据对辅助电源的检测，从控制口RELAY输出控制信号，控制继电器的切换：当检测到辅助电源有电时，控制口RELAY输出高电平，继电器跳阐切断主电源模块7供电；主电源模块7或辅助电源模块8通过滤波电路后，经过开关电源94(DC/DC)变压，得到一路5V电源V485供485通信用，得到另外一路5.7V电源VDD供主模块使用。

本实用新型提供的装配结构包括液晶显示模块、LED灯、计量模块及CPU控制单元、数据存储单元、电源供电单元、继电器及其控制电路、RS485和红外通信电路、蜂鸣器、电池、按键、外壳等；计量单元、单片机控制单元、数据存储单元、液晶显示单元、通信电路和继电器控制电路集成在一块主模块PCB板上，电源供电单元单独使用了一块PCB，通过导线与主模块PCB进行连接。两个PCB板均装在一套塑料电表壳里，用螺钉固定。液晶显示位于主模块PCB的正上方，其下面的PCB部分集成了CPU控制单元和数据存储单元，靠着液晶下方的是LED灯和红外通讯器件，右边是RS485通信电路和按键。液晶左下方为两个3V的锂电池、一个3.6V的锂电池和报警输出部分，右下方为计量单元。采用本实用新型提供的三相电子式智能电能表可以实现下述有益效果：（1）计量精确：计量正/反向有/无功，四象限无功，精度为0.5S级；（2）电路功耗低：整机功耗小于3W；（3）性能更稳定：采用品牌厂家的高可靠性电子元器件，采用SMT工艺，整体性能优越；（4）良好的人机界面：采用液晶显示技术，能直观显示各项参数；（5）优越的通信功能：通过RS485或红外，可对电表进行抄表。

以上所述仅为本实用新型的较佳实施例而已，并不用以限制本实用新型，凡在本实用新型的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。

Claims

1.一种三相电子式智能电能表，包括单片机以及分别与所述单片机连接的计量模块、通信模块、数据存储模块和显示模块；其特征在于，还包括：

主电源模块、辅助电源模块，以及

电源切换模块，其控制端与所述单片机连接，所述电源切换模块的第一输入端与所述主电源模块连接，所述电源切换模块的第二输入端与所述辅助电源模块连接，根据所述单片机发出的控制信号控制主电源模块与辅助电源模块之间的切换。

2.如权利要求1所述的三相电子式智能电能表，其特征在于，所述电源切换模块包括：

继电器、第十七二极管、第一三极管、第九电阻、第十电阻；

所述继电器的常闭触点作为所述电源切换模块的第一输入端与所述主电源模块连接，所述继电器的公共触点作为所述电源切换模块的第二输入端与所述辅助电源模块连接，所述继电器的控制口一端分别连接第十七二极管的阳极和第一三极管的集电极，所述继电器的控制口另一端分别连接第十七二极管的阴极和控制电路电源VCC；

所述第一三极管的发射极接地，所述第一三极管的基极连接至第九电阻和第十电阻的连接端；

所述第九电阻的一端分别连接至第一三极管的发射极和地，所述第九电阻的另一端连接所述第十电阻的一端；

所述第十电阻的另一端作为所述电源切换模块的控制端与所述单片机连接。

3.如权利要求2所述的三相电子式智能电能表，其特征在于，所述主电源模块包括：

三相电源、三个变压单元和三个整流电路；

所述三相电源分别经过所述变压单元变压，再通过所述整流电路整流后连接至所述继电器的常闭触点。

4.如权利要求3所述的三相电子式智能电能表，其特征在于，所述变压单元包括：

热敏电阻、压敏电阻和变压器；

所述变压器的原边的一端通过所述热敏电阻分别连接至所述三相电源中，原边的另一端接零线；所述变压器的副边连接至所述整流电路的输入端；所述压敏电阻的一端连接至所述三相电源与所述热敏电阻的连接端，所述压敏电阻的另一端接零线。

5.如权利要求4所述的三相电子式智能电能表，其特征在于，所述整流电路包括：

第一二极管、第二二极管、第三二极管和第四二极管；

所述第一二极管的阳极和所述第二二极管的阳极分别连接至所述变压器的副边；所述第一二极管的阴极和所述第二二极管的阴极连接至所述继电器的常闭触点；

所述第三二极管的阴极连接至所述第二二极管的阳极，所述第四二极管的阴极连接至所述第一二极管的阳极，所述第三二极管的阳极和第四二极管的阳极均接地。

6.如权利要求2所述的三相电子式智能电能表，其特征在于，所述辅助电源模块包括：

第四热敏电阻、第四压敏电阻、第一电容、第五二极管、第六二极管、第七二极管、第八二极管、第九二极管；

所述第四热敏电阻的一端连接至辅助电源线FA，所述第四热敏电阻的另一端分别连接至第四压敏电阻的一端、第一电容的一端、第五二极管的阳极、第七二极管的阴极；

所述第四压敏电阻的另一端分别连接至辅助电源线FB、第一电容的另一端、第六二极管的阳极、第八二极管的阴极；

所述第五二极管的阴极连接至所述第九二极管的阳极；

所述第六二极管的阴极连接至所述第九二极管的阳极；

所述第七二极管的阳极接地；

所述第八二极管的阳极接地；

所述第九二极管的阴极连接至所述继电器的公共触点。

7.如权利要求1所述的三相电子式智能电能表，其特征在于，所述三相电子式智能电能表还包括：

连接在所述单片机与所述辅助电源模块之间的检测模块，所述单片机根据所述检测模块检测的信号判断所述辅助电源模块是否有电。

8.如权利要求7所述的三相电子式智能电能表，其特征在于，所述检测模块包括：

电阻和光电耦合器；

所述光电耦合器中发光二级管的阳极通过所述电阻与所述辅助电源模块连接，所述发光二极管的阴极接地；

所述光电耦合器中三极管的集电极与所述单片机连接，所述三极管的发射极接地。

9.如权利要求1所述的三相电子式智能电能表，其特征在于，所述三相电子式智能电能表还包括：

连接在所述电源切换模块的输出端与单片机之间的供电输出模块；所述供电输出模块包括：依次连接的滤波电路和开关电源。

10.如权利要求9所述的三相电子式智能电能表，其特征在于，所述滤波电路包括：

RC滤波单元以及LC滤波单元；

所述RC滤波单元包括：串联连接的第一电阻和第二电阻，以及串联连接的第二电容和第三电容；电阻的串联连接端与电容的串联连接端连接，电阻的非串联连接端与电容的非串联连接端连接；

所述LC滤波单元包括：第四电容、第五电容、第一电感和第二电感；所述第四电容的一端与所述第一电感的一端连接，所述第四电容的另一端与所述第二电感的一端连接；所述第五电容的一端与所述第一电感的另一端连接，所述第五电容的另一端与所述第二电感的另一端连接。