CN204855781U - 一种三相电能表现场校验仪印刷电路板 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种印刷电路板，公开了一种三相电能表现场校验仪印刷电路板，包括模拟电路板、数字电路板，模拟电路板、数字电路板均固定设在校验仪内，数字电路板与模拟电路板之间通过接插排针连接，模拟电路板上设有模数隔离模块，模数隔离模块对模拟电路板与数字电路板之间传输的信号进行电源隔离，数字电路板上设有液晶触摸屏、蓝牙无线通讯模块。本实用新型提供采用模拟电路与数字电路之间设置模数隔离电路，通过接插排针连接模拟电路板和数字电路板，在信号输入端增加温度补偿模块，使得系统具有较强的抗干扰能力和较高的可靠性，也大大提高了系统的测量精度，且该印刷电路板元器件布置及电路布设简洁明了，大大提高了校验仪的使用效率。

Description

一种三相电能表现场校验仪印刷电路板

技术领域

本实用新型涉及一种印刷电路板，尤其涉及一种三相电能表现场校验仪印刷电路板。

背景技术

现有三相电能表现场校验仪印刷电路板主要存在如下问题：一是采用的模拟电路板和数字电路板大多外购通用型电路板而缺乏自主研发设计，很难满足三相电能表现场校验仪的专用性；二是模拟电路与数字电路之间缺少模数隔离电路，信号在模数转换过程中未进行电源隔离，使得在信号处理过程中系统抗干扰能力较弱、可靠性较低，而最终影响检测系统的测量精度；三是系统缺少温度补偿功能，由于校验仪及其内的电流互感器体积较小，取样方式一般都采用运放取样，温度敏感性大，导致自热影响大，也大大影响了校验仪的测量精度；四是现有三相电能表现场校验仪普遍采用带键盘的校验仪，键盘包括数字键、字母键、特殊功能键等众多功能键，使得校验仪的电路板元器件布置及电路布设较复杂而大大影响校验仪的使用效率；五是数字电路板与模拟电路板之间的连接缺少专用的连接器。

发明内容

本实用新型针对现有技术中现有三相电能表现场校验仪印刷电路板主要存在如下缺点：一是采用的模拟电路板和数字电路板大多外购通用型电路板而缺乏自主研发设计，很难满足三相电能表现场校验仪的专用性；二是模拟电路与数字电路之间缺少模数隔离电路，信号在模数转换过程中未进行电源隔离，使得在信号处理过程中系统抗干扰能力较弱、可靠性较低，而最终影响检测系统的测量精度；三是系统缺少温度补偿功能，由于校验仪及其内的电流互感器体积较小，取样方式一般都采用运放取样，温度敏感性大，导致自热影响大，也大大影响了校验仪的测量精度；四是现有三相电能表现场校验仪普遍采用带键盘的校验仪，键盘包括数字键、字母键、特殊功能键等众多功能键，使得校验仪的电路板元器件布置及电路布设较复杂而大大影响校验仪的使用效率；五是数字电路板与模拟电路板之间的连接缺少专用的排针连接器，提供一种通过接插排针连接模拟电路板和数字电路板、采用模拟电路与数字电路之间设置模数隔离电路实现电源隔离并增加温度补偿模块使得系统抗干扰能力较强、可靠性较高而大大提高系统测量精度且电路布设较简单的三相电能表现场校验仪印刷电路板。

为了解决上述技术问题，本实用新型通过下述技术方案得以解决：

一种三相电能表现场校验仪印刷电路板，包括模拟电路板、与模拟电路板连接的数字电路板，模拟电路板、数字电路板均固定设在校验仪内，数字电路板与模拟电路板之间通过接插排针连接，模拟电路板上设有模数隔离模块，模数隔离模块通过模数隔离电路对模拟电路板与数字电路板之间传输的信号进行电源隔离，数字电路板上设有液晶触摸屏、蓝牙无线通讯模块。

接插排针的作用在于：一方面数字电路板和模拟电路板通过接插排针上的排线连接，另一方面接插排针又起了支撑数字电路板和模拟电路板的作用。

作为优选，模拟电路板的上部还设有三相电压输入端子、端子电流互感器、有源补偿取样及程控运放模块、A/D转换器、温度补偿模块，模数隔离模块分别与A/D转换器、有源补偿取样及程控运放模块连接，温度补偿模块与A/D转换器连接，三相电压输入端子与A/D转换器之间通过电阻分压电路连接，端子电流互感器与有源补偿取样及程控运放模块之间通过电流切换电路连接，端子电流互感器与模数隔离模块之间通过电流切换电路连接；

三相电压从三相电压输入端子输入，经电阻分压电路进入A/D转换器进行模数转换；三相电流从端子电流互感器输入，通过电流切换电路流经有源补偿取样及程控运放模块，进入A/D转换器进行模数转换，有源补偿取样及程控运放模块对输入的电流信号进行补偿取样及程控放大；温度补偿模块用于温度取样，温度取样信号进入A/D转换器进行模数转换。

作为优选，模拟电路板的侧边上还设有网络接口、USB接口、串口调试口、485读表通讯口，网络接口用于程序调试与通讯扩展，USB接口用于校验数据导出与程序升级，串口调试口用于程序调试与数据监控，485读表通讯口用于读取被检表的测量数据。

作为优选，模拟电路板的中部和下部分别并排设有锂电池和开关电源，开关电源的下方设有风扇。

作为优选，模拟电路板的中部设有通孔，锂电池穿设在通孔中且两端露出模拟电路板的两面。锂电池穿设在通孔中而节约了布置空间。

作为优选，模拟电路板为两面布设电子元器件及电路，模数隔离模块、A/D转换器、端子电流互感器、电阻分压电路、温度补偿模块、网络接口、USB接口、串口调试口、485读表通讯口、开关电源、风扇均设在其中一面，三相电压输入端子、电流切换电路、有源补偿取样及程控运放模块均设在另一面，模数隔离模块、A/D转换器、端子电流互感器、温度补偿模块为从左向右并排设置，三相电压输入端子、电流切换电路、有源补偿取样及程控运放模块为从上到下并排设置。

作为优选，数字电路板上还设有光耦隔离模块、微处理器、CPLD模块、工控板、电源开关，模数隔离模块分别与微处理器、CPLD模块连接，微处理器分别与工控板、蓝牙无线通讯模块、CPLD模块、光耦隔离模块连接，光耦隔离模块分别与工控板、CPLD模块连接，工控板与液晶触摸屏连接，微处理器控制蓝牙无线通讯模块与手持终端进行无线通讯，工控板控制液晶触摸屏的数据输出。

光耦隔离模块上设有被检表脉冲输入端子、标准电能脉冲输出端子，微处理器控制CPLD模块输出两路频率信号，一路输出采样时序信号进入模数隔离模块，另一路输出标准电能脉冲信号，标准电能脉冲信号经光耦隔离模块输出到标准电能脉冲输出端子；从被检表脉冲输入端子输入电能脉冲，经过光耦隔离模块进入微处理器进行误差计算。

作为优选，数字电路板和模拟电路板上下平行设置，模拟电路板和数字电路板的外形均为与校验仪外形相同的等腰梯形，模拟电路板和数字电路板的四个角上均设有安装孔。

本实用新型专利的优点主要有：

一是A/D转换器为一片逐次逼近型16位A/D转换芯片，在输入模拟信号、输出数字信号到单片机过程中，其误码率极低。

二是运放电路采用1/2/4/8倍程控运放，可实时提高模拟信号的分辨率，也可提高采样精度。

本实用新型由于采用了以上技术方案，具有显著的技术效果：采用模拟电路与数字电路之间设置模数隔离电路，通过接插排针连接模拟电路板和数字电路板，在信号输入端增加温度补偿模块，使得系统具有较强的抗干扰能力和较高的可靠性，也大大提高了系统的测量精度，且该印刷电路板元器件布置及电路布设简洁明了，大大提高了校验仪的使用效率。

附图说明

图1为本实用新型数字电路板实施例的元器件布局图。

图2为本实用新型模拟电路板其中一面实施例的元器件布局图。

图3为本实用新型模拟电路板另一面实施例的元器件布局图。

图4为本实用新型模拟电路板与数字电路板装配实施例的结构示意图。

附图中各数字标号所指代的部位名称如下：1-安装孔、2-蓝牙无线通讯模块、3-CPLD模块、4-数字电路板、5-光耦隔离模块、6-微处理器、7-电源开关、8-工控板、9-液晶触摸屏、10-端子电流互感器、11-A/D转换器、12-模数隔离模块、13-锂电池、14-通孔、15-开关电源、16-风扇、17-485读表通讯口、18-USB接口、19-网络接口、20-串口调试口、21-温度补偿模块、22-电阻分压电路、23-模拟电路板、24-电流切换电路、25一有源补偿取样及程控运放模块、26-三相电压输入端子、27-接插排针。

具体实施方式

下面结合附图与实施例对本实用新型作进一步详细描述。

实施例1

一种三相电能表现场校验仪印刷电路板，如图1-4所示，包括模拟电路板23、与模拟电路板23连接的数字电路板4，模拟电路板23、数字电路板4均固定设在校验仪内，数字电路板4与模拟电路板23之间通过接插排针27连接，模拟电路板23上设有模数隔离模块12，模数隔离模块12通过模数隔离电路对模拟电路板23与数字电路板4之间传输的信号进行电源隔离，数字电路板4上设有液晶触摸屏9、蓝牙无线通讯模块2。

模拟电路板23的上部还设有温度补偿模块26、端子电流互感器10、有源补偿取样及程控运放模块25、A/D转换器11、温度补偿模块21，模数隔离模块12分别与A/D转换器11、有源补偿取样及程控运放模块25连接，温度补偿模块21与A/D转换器11连接，温度补偿模块26与A/D转换器11之间通过电阻分压电路22连接，端子电流互感器10与有源补偿取样及程控运放模块25之间通过电流切换电路24连接，端子电流互感器10与模数隔离模块12之间通过电流切换电路24连接；

三相电压从温度补偿模块26输入，经电阻分压电路22进入A/D转换器11进行模数转换；三相电流从端子电流互感器10输入，通过电流切换电路24流经有源补偿取样及程控运放模块25，进入A/D转换器11进行模数转换，有源补偿取样及程控运放模块25对输入的电流信号进行补偿取样及程控放大；温度补偿模块21用于温度取样，温度取样信号进入A/D转换器11进行模数转换。

模拟电路板23的侧边上还设有网络接口19、USB接口18、串口调试口20、485读表通讯口17，网络接口19用于程序调试与通讯扩展，USB接口18用于校验数据导出与程序升级，串口调试口20用于程序调试与数据监控，485读表通讯口17用于读取被检表的测量数据。

模拟电路板23的中部和下部分别并排设有锂电池13和开关电源15，开关电源15的下方设有风扇16。

模拟电路板23的中部设有通孔14，锂电池13穿设在通孔14中且两端露出模拟电路板23的两面。

模拟电路板23为两面布设电子元器件及电路，模数隔离模块12、A/D转换器11、端子电流互感器10、电阻分压电路22、温度补偿模块21、网络接口19、USB接口18、串口调试口20、485读表通讯口17、开关电源15、风扇16均设在其中一面，温度补偿模块26、电流切换电路24、有源补偿取样及程控运放模块25均设在另一面，模数隔离模块12、A/D转换器11、端子电流互感器10、温度补偿模块21为从左向右并排设置，温度补偿模块26、电流切换电路24、有源补偿取样及程控运放模块25为从上到下并排设置。

数字电路板4上还设有光耦隔离模块5、微处理器6、CPLD模块3、工控板8、电源开关7，模数隔离模块12分别与微处理器6、CPLD模块3连接，微处理器6分别与工控板8、蓝牙无线通讯模块2、CPLD模块3、光耦隔离模块5连接，光耦隔离模块5分别与工控板8、CPLD模块3连接，工控板8与液晶触摸屏9连接，微处理器6控制蓝牙无线通讯模块2与手持终端进行无线通讯，工控板8控制液晶触摸屏9的数据输出。

光耦隔离模块5上设有被检表脉冲输入端子、标准电能脉冲输出端子，微处理器6控制CPLD模块3输出两路频率信号，一路输出采样时序信号进入模数隔离模块12，另一路输出标准电能脉冲信号，标准电能脉冲信号经光耦隔离模块5输出到标准电能脉冲输出端子；从被检表脉冲输入端子输入电能脉冲，经过光耦隔离模块5进入微处理器6进行误差计算。

数字电路板4和模拟电路板23上下平行设置，模拟电路板23和数字电路板4的外形均为与校验仪外形相同的等腰梯形，模拟电路板23和数字电路板4的四个角上均设有安装孔1。

总之，以上所述仅为本实用新型的较佳实施例，凡依本实用新型申请专利范围所作的均等变化与修饰，皆应属本实用新型专利的涵盖范围。

Claims (8)

1.一种三相电能表现场校验仪印刷电路板，包括模拟电路板(23)、与模拟电路板(23)连接的数字电路板(4)，模拟电路板(23)、数字电路板(4)均固定设在校验仪内，其特征在于：数字电路板(4)与模拟电路板(23)之间通过接插排针(27)连接，模拟电路板(23)上设有模数隔离模块(12)，模数隔离模块(12)通过模数隔离电路对模拟电路板(23)与数字电路板(4)之间传输的信号进行电源隔离，数字电路板(4)上设有液晶触摸屏(9)、蓝牙无线通讯模块(2)。

2.根据权利要求1所述的一种三相电能表现场校验仪印刷电路板，其特征在于：模拟电路板(23)的上部还设有温度补偿模块(26)、端子电流互感器(10)、有源补偿取样及程控运放模块(25)、A/D转换器(11)、温度补偿模块(21)，模数隔离模块(12)分别与A/D转换器(11)、有源补偿取样及程控运放模块(25)连接，温度补偿模块(21)与A/D转换器(11)连接，温度补偿模块(26)与A/D转换器(11)之间通过电阻分压电路(22)连接，端子电流互感器(10)与有源补偿取样及程控运放模块(25)之间通过电流切换电路(24)连接，端子电流互感器(10)与模数隔离模块(12)之间通过电流切换电路(24)连接；

三相电压从温度补偿模块(26)输入，经电阻分压电路(22)进入A/D转换器(11)进行模数转换；三相电流从端子电流互感器(10)输入，通过电流切换电路(24)流经有源补偿取样及程控运放模块(25)，进入A/D转换器(11)进行模数转换，有源补偿取样及程控运放模块(25)对输入的电流信号进行补偿取样及程控放大；温度补偿模块(21)用于温度取样，温度取样信号进入A/D转换器(11)进行模数转换。

3.根据权利要求1或2所述的一种三相电能表现场校验仪印刷电路板，其特征在于：模拟电路板(23)的侧边上还设有网络接口(19)、USB接口(18)、串口调试口(20)、485读表通讯口(17)，网络接口(19)用于程序调试与通讯扩展，USB接口(18)用于校验数据导出与程序升级，串口调试口(20)用于程序调试与数据监控，485读表通讯口(17)用于读取被检表的测量数据。

4.根据权利要求3所述的一种三相电能表现场校验仪印刷电路板，其特征在于：模拟电路板(23)的中部和下部分别并排设有锂电池(13)和开关电源(15)，开关电源(15)的下方设有风扇(16)。

5.根据权利要求4所述的一种三相电能表现场校验仪印刷电路板，其特征在于：模拟电路板(23)的中部设有通孔(14)，锂电池(13)穿设在通孔(14)中且两端露出模拟电路板(23)的两面。

6.根据权利要求5所述的一种三相电能表现场校验仪印刷电路板，其特征在于：模拟电路板(23)为两面布设电子元器件及电路，模数隔离模块(12)、A/D转换器(11)、端子电流互感器(10)、电阻分压电路(22)、温度补偿模块(21)、网络接口(19)、USB接口(18)、串口调试口(20)、485读表通讯口(17)、开关电源(15)、风扇(16)均设在其中一面，温度补偿模块(26)、电流切换电路(24)、有源补偿取样及程控运放模块(25)均设在另一面，模数隔离模块(12)、A/D转换器(11)、端子电流互感器(10)、温度补偿模块(21)为从左向右并排设置，温度补偿模块(26)、电流切换电路(24)、有源补偿取样及程控运放模块(25)为从上到下并排设置。

7.根据权利要求1所述的一种三相电能表现场校验仪印刷电路板，其特征在于：数字电路板(4)上还设有光耦隔离模块(5)、微处理器(6)、CPLD模块(3)、工控板(8)、电源开关(7)，模数隔离模块(12)分别与微处理器(6)、CPLD模块(3)连接，微处理器(6)分别与工控板(8)、蓝牙无线通讯模块(2)、CPLD模块(3)、光耦隔离模块(5)连接，光耦隔离模块(5)分别与工控板(8)、CPLD模块(3)连接，工控板(8)与液晶触摸屏(9)连接，微处理器(6)控制蓝牙无线通讯模块(2)与手持终端进行无线通讯，工控板(8)控制液晶触摸屏(9)的数据输出。

8.根据权利要求1所述的一种三相电能表现场校验仪印刷电路板，其特征在于：数字电路板(4)和模拟电路板(23)上下平行设置，模拟电路板(23)和数字电路板(4)的外形均为与校验仪外形相同的等腰梯形，模拟电路板(23)和数字电路板(4)的四个角上均设有安装孔(1)。