CN205157760U - 一种电表通讯模块的功耗检测装置 - Google Patents
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Abstract
本实用新型涉及一种电表通讯模块的功耗检测装置，包括主控模块和采样模块，采样模块包括用于采集通讯模块的电压的电压采样单元和用于采集通讯模块的电流的电流采样单元，电流采样单元包括一条电流检测线路，电流检测线路上串设有控制开关和变阻器，主控模块采样连接变阻器，控制连接控制开关。通过检测电流和供电电压，利用P＝U×I即可求得通讯模块的功耗。该检测装置结构简单，检测方便、准确。通过设置变阻器的电阻值，能够在不进行检测时将电阻值调到最小，将电阻对回路电流的影响降至最低，保证了回路电流的准确性，降低了电阻对于电能的损耗。
Description
技术领域
本实用新型涉及电表通讯模块的功耗检测领域，具体涉及一种电表通讯模块的功耗检测装置。
背景技术
电表的通讯模块起到将电表的数据信息实时输出的作用，所以，其起到很重要的作用。随着国家智能电网和节能减排政策的推行，用电采集领域对通讯模块功耗的要求越来越高，并且，在我国，由于电力用户数量多、负载特性复杂、且输电线路有自身的阻抗，这对通讯模块的通讯质量提出了严格的要求。而通讯模块的功耗是影响其通讯质量的一个重要参数，当通讯模块的功耗在一个异常范围内时，其通讯质量会大幅度降低。鉴于以上情况，国家电网对通讯模块的功耗指标提出了新的要求，并制定了相应的行业标准与技术规范。但是，目前在国内并没有一种有效的针对通讯模块功耗的测试装置。
实用新型内容
本实用新型的目的是提供一种电表通讯模块的功耗检测装置，能够有效进行通讯模块的功耗检测。
为实现上述目的，本实用新型的方案包括一种电表通讯模块的功耗检测装置，包括：主控模块和采样模块，所述采样模块包括用于采集通讯模块的电压的电压采样单元和用于采集通讯模块的电流的电流采样单元，所述主控模块采样连接所述电压采样单元，所述电流采样单元包括一条电流检测线路，所述电流检测线路上串设有控制开关和变阻器，所述主控模块采样连接所述变阻器，控制连接所述控制开关。
所述电流检测线路为一条动态电流检测支路，所述电流采样单元还包括一条静态电流检测支路，所述静态电流检测支路上串设有静态变阻器和静态开关，所述主控模块采样连接所述静态变阻器，控制连接所述静态开关。
所述控制开关和/或所述静态开关为可控开关管。
所述检测装置还包括一个显示和输入模块，所述主控模块通信连接该显示和输入模块。
所述检测装置还包括一个报警模块，所述主控模块控制连接所述报警模块。
所述报警模块由蜂鸣器和报警灯组成，所述主控模块控制连接所述蜂鸣器和报警灯。
所述检测装置还包括一个信号收发模块，所述主控模块通信连接所述信号收发模块。
所述检测装置包括一个有两路电能输出端的电源模块，其中一路电能输出端连接所述主控模块的供电端，另一路电能输出端连接通讯模块的供电端。
所述检测装置还包括一个数据存储模块，所述主控模块连接所述数据存储模块。
本实用新型提供的电表通讯模块的功耗检测装置中，电流采样单元采集通讯模块的供电电流，电压采样单元采集通讯模块的供电电压，然后根据P＝U×I即可求得通讯模块的功耗。该检测装置结构简单，只需电流和电压采样单元以及数据处理单元，并且，基于的检测原理也较为简单，所以检测方便、准确。另外，针对不同类型的检测能够相应调节变阻器的阻值，使不同类型的检测对应合适的电阻值，进一步提升检测精度，而且，在不进行检测时将电阻值调到最小，将电阻对回路电流的影响降至最低，保证了回路电流的准确性，降低了电阻对于电能的损耗。
附图说明
图1是电表通讯模块的功耗检测装置整体结构示意图；
图2是电流采样单元的结构示意图；
图3是电源模块与通讯模块和主控模块的连接示意图；
图4是数据存储模块与上拉电阻之间的连接示意图；
图5是电流采样单元另一个实施例的结构示意图。
具体实施方式
下面结合附图对本实用新型做进一步详细的说明。
如图1所示，该电表通讯模块的功耗检测装置包括主控模块和采样模块，采样模块包括电压采样单元和电流采样单元。电压采样单元检测加在通讯模块上的电压U，电流采样单元检测通讯模块实际的电流I，然后由公式P＝U×I得出通讯模块的功耗。电压采样单元为设置在通讯模块供电电源处的电压互感器，电压互感器能够将检测出的电压传输给主控芯片。
通讯模块的功耗包括静态功耗和动态功耗两部分，静态功耗是指通讯模块在不通讯时的能量消耗，动态功耗是指通讯模块在通讯工作时的能量消耗。该检测装置能够检测通讯模块在动、静态条件下模块的最大功耗与平均功耗，以确定模块功耗是否符合国网标准要求。所以，如图2所示，电流采样单元包括两条电流检测线路，分别为：静态电流检测支路和动态电流检测支路，能够分别检测通讯模块在静态条件下和动态条件下的功率损耗。静态电流检测支路串设在通讯模块的供电线路上，静态电流检测支路和动态电流检测支路并联设置。动态电流检测线路上串设有控制开关Q1和变阻器R1，主控模块采样连接变阻器R1，控制连接控制开关Q1；静态电流检测线路上串设有控制开关Q2和变阻器R2，主控模块采样连接变阻器R2，控制连接控制开关Q2。当检测动态电流时，主控模块控制开关Q1导通，开关Q2关断，则通讯模块、Q1、R1构成采样回路，实际采样时，利用设置AD-D处的电压采集装置，比如：电压互感器来在采集AD-D处的电压，并将采集到的电压给主控模块；当检测静态电流时，主控模块控制开关Q2导通，开关Q1关断，则通讯模块、Q2、R2构成采样回路，实际采样时，利用设置AD-J处的电压采集装置，比如：电压互感器来在采集AD-J处的电压，并将采集到的电压给主控模块。
变阻器R1和R2为变阻箱或者滑动变阻器，其具有高精度和温漂小的特点，不但能够起到采样电阻的作用，而且还可以根据具体情况来设置具体的电阻值，其中，变阻器R1的阻值选取对整个回路的电流影响要较小，变阻器R2的功率值要大，要满足载波模块在动态条件下功耗大的要求；开关管Q1和Q2为RDS小的开关管。由于动静态功耗差距较大，为了减小采样电阻对整个回路的影响，相应调节变阻器R1和R2，使动态采样电阻和静态采样电阻之间的阻值不同，即R1和R2的阻值不同。当通讯模块工作在静态时的电流一般为几个毫安。
主控模块获取R1或者R2两端的电压，根据R1或R2的电阻值，利用公式I＝U/R求出变阻器上的电流，即通讯模块的电流。
上述开关Q1和Q2可以为可控开关管，比如说：IGBT或者MOS管，也可以是继电器的触点。
主控模块中的控制芯片采用NXP的LPC1768，该控制芯片是基于ARMCortex-M3内核的微控制器，其操作频率可达100MHz。LPC1768微控制器外设组件包含512KB的flash存储器、64KB的数据存储器，保证数据采集与存储的可靠性。复位电路用于复位主控芯片，晶振提供芯片工作所需频率。
如图1所示，该检测装置还包括一个显示和输入模块，主控模块通信连接该显示和输入模块。该显示和输入模块可以为可编程液晶屏，也可以是平板电脑，该模块能够进行人机交互，实现检测参数配置输入、检测数据输出显示以及故障报警显示等。
该检测装置还包括一个报警模块，该报警模块由蜂鸣器和报警灯组成，主控模块控制连接蜂鸣器和报警灯。在检测过程中，如果出现功耗超过设定的阈值或者自身运行不正常时，主控模块控制蜂鸣器发出报警声，报警灯闪烁。
为了将通讯模块的功耗情况以及其他运行状态数据等发送出去，或者接收相应的控制指令，该检测装置还设置有一个信号收发模块，主控模块通信连接信号收发模块。
检测装置通过一个有两路电能输出端的电源模块提供电能，该电源模块采用两路输出的开关电源模块，如图3所示，开关电源第1路输出12V，经过滤波处理后给通讯模块供电；第2路输出5V，经低功耗、低压差稳压芯片TPS73533后变为稳定的3.3V，给主控模块供电。2路电源输出精度均优于5％，额定负载能力大于1A，电源输出纹波小于1‰。同时为保证测试人员安全，该电源模块为隔离电源。
主控芯片LPC1768支持400K高速模式的硬件IIC接口，所以为主控模块扩展一块可擦除存储器，用于在主控模块掉电时存储需要保存的数据，该可擦除存储器性能稳定，是保存小量数据的不错选择。同时为减小总线操作功耗，总线的上拉电阻使用4.7K欧，如图4所示。
该检测装置在使用时，当对通讯模块进行静态测试时，主控模块根据内部设定的程序或者由液晶屏选择静态测试，控制电流采样单元切到静态采样回路，即开关Q2导通，开关Q1关断，主控模块接收到AD-J处的电压，并根据公式I＝UAD-J/R2计算出通讯模块的静态电流；同时，主控模块采集通讯模块供电电压(VCC处电压)作为通讯模块的电源电压。主控模块根据采集到的静态电流和供电电压计算其静态功耗P静，计算公式为：
P静＝VCC×I＝VCC×VAD-J/R2；其中，VCC为采集到的通讯模块的电源电压，VAD-J为R2两端的电压。另外，计算所得的P静的最大值即为静态功耗的最大值。
然后将数据处理结果、以及检测结果的最大值和平均值等进一步处理的数据通过液晶屏进行显示，或者通过信号收发模块进行输出。
当对通讯模块进行动态测试时，主控模块根据内部设定的程序或者由液晶屏选择动态测试，控制电流采样单元切到动态采样回路，即开关Q1导通，开关Q2关断，主控模块接收到AD-D处的电压，并根据公式I＝UAD-D/R1计算出通讯模块的动态电流；同时，主控模块采集通讯模块供电电压(VCC处电压)作为通讯模块的电源电压。主控模块根据采集到的动态电流和供电电压计算其动态功耗P动，计算公式为：
P动＝VCC×I＝VCC×VAD-D/R1；其中，VCC为采集到的通讯模块的电源电压，VAD-D为R1两端的电压。另外，计算所得的P动的最大值即为动态功耗的最大值。
然后将数据处理结果、以及检测结果的最大值和平均值等进一步处理的数据通过液晶屏进行显示，或者通过信号收发模块进行输出。
上述实施例中，电流采样单元包括两条电流检测线路，静态和动态，作为其他的实施例，电流采样单元还可以只包含一条电流检测线路，在静态和动态检测时，均采用该电流检测线路进行电流的检测，如图5所示。
上述实施例中，给出了一种通讯模块功耗检测装置的具体结构，但是，本实用新型并不局限于上述具体结构，本实用新型的发明点在于：检测装置中包括主控模块、电压采样单元和电流采样单元，其中电流采样单元包括一条电流检测线路，电流检测线路上串设有控制开关和变阻器，主控模块采样连接变阻器，控制连接控制开关。在上述发明点的基础上增加显示和输入模块、报警模块、信号收发模块以及数据存储模块均属于优化的实施方式，这些模块中的一部分或者全部均可以根据实际情况增减。在不脱离本实用新型的原理和精神的情况下对实施方式进行的变化、修改、替换和变型仍落入本实用新型的保护范围内。
Claims (9)
1.一种电表通讯模块的功耗检测装置，其特征在于，包括：主控模块和采样模块，所述采样模块包括用于采集通讯模块的电压的电压采样单元和用于采集通讯模块的电流的电流采样单元，所述主控模块采样连接所述电压采样单元，所述电流采样单元包括一条电流检测线路，所述电流检测线路上串设有控制开关和变阻器，所述主控模块采样连接所述变阻器，控制连接所述控制开关。
2.根据权利要求1所述的电表通讯模块的功耗检测装置，其特征在于，所述电流检测线路为一条动态电流检测支路，所述电流采样单元还包括一条静态电流检测支路，所述静态电流检测支路上串设有静态变阻器和静态开关，所述主控模块采样连接所述静态变阻器，控制连接所述静态开关。
3.根据权利要求2所述的电表通讯模块的功耗检测装置，其特征在于，所述控制开关和/或所述静态开关为可控开关管。
4.根据权利要求1所述的电表通讯模块的功耗检测装置，其特征在于，所述检测装置还包括一个显示和输入模块，所述主控模块通信连接该显示和输入模块。
5.根据权利要求1所述的电表通讯模块的功耗检测装置，其特征在于，所述检测装置还包括一个报警模块，所述主控模块控制连接所述报警模块。
6.根据权利要求5所述的电表通讯模块的功耗检测装置，其特征在于，所述报警模块由蜂鸣器和报警灯组成，所述主控模块控制连接所述蜂鸣器和报警灯。
7.根据权利要求1所述的电表通讯模块的功耗检测装置，其特征在于，所述检测装置还包括一个信号收发模块，所述主控模块通信连接所述信号收发模块。
8.根据权利要求1所述的电表通讯模块的功耗检测装置，其特征在于，所述检测装置包括一个有两路电能输出端的电源模块，其中一路电能输出端连接所述主控模块的供电端，另一路电能输出端连接通讯模块的供电端。
9.根据权利要求1所述的电表通讯模块的功耗检测装置，其特征在于，所述检测装置还包括一个数据存储模块，所述主控模块连接所述数据存储模块。
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| CN111308180A (zh) * | 2020-03-17 | 2020-06-19 | 浙江正泰仪器仪表有限责任公司 | 一种计量仪表功耗异常检测方法及计量仪表 |
| WO2022068300A1 (zh) * | 2020-09-30 | 2022-04-07 | 长鑫存储技术有限公司 | 功耗测量组件及方法、芯片功耗测量装置 |
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