CN205426986U - 一种安装式三相数显表 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种安装式三相数显表，包括壳体和设置在壳体内的中央处理单元、三相计量单元、电压采样单元、电流采样单元、LCD显示单元、RS485接口单元和辅助电源单元；三相计量单元、LCD显示单元和RS485接口单元分别与中央处理单元连接，电压采样单元和电流采样单元分别与三相计量单元连接，辅助电源单元分别与中央处理单元、三相计量单元连接以提供电力支持。电压采样单元和电流采样单元分别用于监测电路中的电压和电流，三相计量单元对电压和电流模拟量进行处理并将得到的电压和电流数字量发送给中央处理单元，LCD显示单元用于显示电测量。本实用新型具备集成度高、精度高、成本低、功耗低、性能可靠、结构紧凑、设计合理的优点。

Description

一种安装式三相数显表

技术领域

本实用新型涉及一种电子仪器，尤其是涉及一种用于电网或自动化系统中对三相电流、三相电压、有功功率进行测量，并具有远程通信功能的电测仪表。

背景技术

电力是是现代社会必不可少的能源，在人们的日常生活和工农业生产中起着重要的作用。在电力系统中，特别是中低压配电系统中，大量非线性、冲击性负荷的使用，给电力系统的电能计量带来了挑战。而且，随着工业的发展和科技的进步，企业生产技术管理对工业电能的准确计量提出了更高的要求，节能降耗是现代工业进步的主要标志之一，提高电能有效利用率，对电能质量进行综合监测和治理已成为迫切需要解决的问题。

要实现对电能质量的综合治理，就必须实现有功功率的在线分析与实时监测，以了解电能的有效利用水平，作为电力管理系统组成部分的电力监控仪表在其中起着至关重要的作用。对电力运行系统进行分析和实时监测需要使用的仪表种类众多，三相数显表是其中重要且大量采用的仪表之一。目前市场上存大量种类繁多、功能多样的三相数显表，但现有的三相数显表还存在需要较大的提升空间，主在表现在造价偏高、集成度低、功能单一、兼容性差、通讯功能缺失，无法满足远程控制和自动化管理的需要。

实用新型内容

本实用新型的目的是提供一种安装式三相数显表，其具有集成度高、精度高、成本低、功耗低、性能可靠、结构紧凑、设计合理的优点，本实用新型采用数字采样处理技术和SMT工艺，可较好地满足现代电网或工业自化管理的需求。

为解决现有技术中的三相数显表其成本较高、集成度低、功能单一、兼容性差的技术问题，本实用新型提供的一种安装式三相数显表，包括壳体和设置在壳体内的中央处理单元、三相计量单元、电压采样单元、电流采样单元、LCD显示单元、RS485接口单元和辅助电源单元；所述三相计量单元、LCD显示单元和RS485接口单元与中央处理单元中连接，所述电压采样单元和电流采样单元分别与三相计量单元连接，辅助电源单元分别与中央处理单元、三相计量单元连接以提供电力支持；

所述电压采样单元和电流采样单元分别用于监测电路中的电压和电流，并将监测到的电压和电流模拟量传输给三相计量单元；三相计量单元对电压和电流模拟量进行处理并将得到的电压和电流数字量发送给中央处理单元，中央处理单元将电压和电流数字量发送给LCD显示单元以显示电测量，所述电测量为电压和电流的数字量；

所述RS485接口单元与中央处理单元之间建立有双向信息交换通道。

进一步的，本实用新型一种安装式三相数显表，其中，还包括数据存储单元，所述数据存储单元与中央处理单元连接并建立双向信息交换通道，中央处理单元通过数据存储单元进行数据存取。

进一步的，本实用新型一种安装式三相数显表，其中，还包括按键接口单元，所述按键接口单元与中央处理单元连接，按键接口单元用于设置输入参数以完成键显功能。

进一步的，本实用新型一种安装式三相数显表，其中，所述中央处理单元与三相计量单元之间的连接采用SPI全双工同步通信总线方式。

进一步的，本实用新型一种安装式三相数显表，其中，所述中央处理单元分别与LCD显示单元和数据存储单元之间的连接采用I2C两线式串行总线方式。

进一步的，本实用新型一种安装式三相数显表，其中，所述LCD显示单元采用大屏背光LCD显示。

进一步的，本实用新型一种安装式三相数显表，其中，所述RS485接口单元用于将电测量通过RS485总线发送给主站。

本实用新型一种安装式三相数显表与现有技术相比，具有以下优点：(1)本实用新型通过设置壳体和设置在壳体内的中央处理单元、三相计量单元、电压采样单元、电流采样单元、LCD显示单元、RS485接口单元和辅助电源单元；使三相计量单元、LCD显示单元和RS485接口单元分别与中央处理单元连接，使电压采样单元和电流采样单元分别与三相计量单元连接，并使辅助电源单元分别与中央处理单元、三相计量单元连接以提供电力支持，这种结构设置提高了集成度，可相应地降低功耗，使运行性能更为稳定可靠，同时通过设置RS485接口单元，并在实际使用中可通过RS485接口将电测量发送给主站，符合MODBUS-RTU协议，能够完成不同PLC、工业控制计算机通讯的组网，以满足现代电网或工业自化管理的需求，增强了实用性，扩展了应用范围和兼容性。作为优化方案，本实用新型的LCD显示单元采用大屏背光LCD显示，相比LED显示而言较大幅度降低了成本，在满足使用需求的情况下，有效保证了显示内容的丰富生和直观性，进一步增强了实用性。(2)本实用新型一种安装式三相数显表适用于电力电网、自动化控制系统中对三相电压、三相电流、三相有功功率等电参量的测量，并由液晶(LCD)直接显示，具有显示直观、精度高、性能稳定等特点，可用于各种控制系统的配电盘或开关柜中，安装方便、接线简单、维护方便，现场可编程设置输入参数，通过RS485接口通讯，符合MODBUS-RTU协议，能够完成业界不同的PLC、工业控制计算机通讯软件的组网。

下面结合附图所示实施例对本实用新型一种安装式三相数显表作进一步详细说明：

附图说明

图1为本实用新型一种安装式三相数显表的结构示意图；

图2为本实用新型一种安装式三相数显表中中央处理单元的连接示意图；

图3为本实用新型一种安装式三相数显表中三相计量单元的连接示意图；

图4为本实用新型一种安装式三相数显表中电压采样单元的连接示意图；

图5为本实用新型一种安装式三相数显表中电流采样单元的连接示意图；

图6为本实用新型一种安装式三相数显表中LCD显示单元的连接示意图；

图7为本实用新型一种安装式三相数显表中RS485接口单元的连接示意图；

图8为本实用新型一种安装式三相数显表中数据存储单元的连接示意图；

图9为本实用新型一种安装式三相数显表中按键接口单元的连接示意图。

具体实施方式

如图1至图9所示本实用新型一种安装式三相数显表的具体实施方式，包括壳体和设置在壳体内的中央处理单元1、三相计量单元2、电压采样单元3、电流采样单元4、LCD显示单元5、RS485接口单元6和辅助电源单元7；使三相计量单元2、LCD显示单元5和RS485接口单元6分别与中央处理单元1连接，并使电压采样单元3和电流采样单元4分别与三相计量单元2连接，同时让辅助电源单元7分别与中央处理单元1、三相计量单元2连接以提供电力支持。

实际应用中，通过电压采样单元3和电流采样单元4分别监测电路中的电压和电流，并将监测到的电压和电流模拟量传输给三相计量单元2；由三相计量单元2对电压和电流模拟量进行处理，并将得到的电压和电流数字量发送给中央处理单元1，然后由中央处理单元1将电压和电流数字量发送给LCD显示单元5以显示电测量，便于查看，所述电测量即为电压和电流的数字量。让RS485接口单元6与中央处理单元1之间建立双向信息交换通道，使两者之间可进行双向数据传输以满足信号传输需要。这种结构设置提高了集成度，可相应地降低功耗，使运行性能更为稳定可靠，同时通过设置RS485接口单元6并在实际使用中可通过RS485接口将电测量发送给主站，符合MODBUS-RTU协议，能够完成不同PLC、工业控制计算机通讯的组网，以满足现代电网或工业自化管理的需求，增强实用性，扩展应用范围和兼容性。

作为优化方案，本具体实施方式中还设置了数据存储单元8，让中央处理单元1与数据存储单元8连接并建立双向信息交换通道，使中央处理单元1可以通过数据存储单元8进行数据存取，以提高兼容性；并通过设置按键接口单元9，使用中央处理单元1与按键接口单元9连接，以便于通过按键接口单元8设置输入参数，完成要求的键显功能。同时，为提高显示内容的丰富生和直观性，增强了实用性，本具体实施方式中的LCD显示单元5采用了大屏背光LCD显示，在满足使用需求的情况下，可相应地降低成本。

需要说明的是，作为具体实施方式，本实用新型中的中央处理单元1与三相计量单元2之间的连接采用了SPI全双工同步通信总线方式；中央处理单元1分别与LCD显示单元5和数据存储单元8之间的连接采用了I2C两线式串行总线方式。

在具体应用中，本实用新型种一种安装式三相数显表中的中央处理单元1包括单片机U7和对应的设置的接口电路，如图2所示，单片机U7可采用STM32101系列微处理器；相计量单元2包括三相计量芯片U1和对应设置的接口电路，如图3所示，三相计量芯片U1可采用瑞能微RN8302三相专用计量芯片，其非线性误差小于0.1％，可增加测量精度。

如图4所示，电压采样单元3主要由电阻分压电路和滤波电路组成，并分为A、B、C三相，A相电阻分压电路包括依次串联的RA1、RA2、RA3、RA4、RA5、RA6、RA7和RA10，B相电阻分压电路包括依次串联的RB1、RB2、RB3、RB4、RB5、RB6、RB7和RB10，C相电阻分压电路包括依次串联的RC1、RC2、RC3、RC4、RC5、RC6、RC7和RC10，与A相电阻分压电路对应的滤波电路包括第一A相滤波电路和第二A相滤波电路，第一A相滤波电路由并联的电阻R107和电容C105构成，第二A相滤波电路由并联的电阻R124和电容C27构成；与B相电阻分压电路对应的滤波电路包括第一B相滤波电路和第二B相滤波电路，第一B相滤波电路由并联的电阻R108和电容C53构成，第二B相滤波电路由并联的电阻R53和电容C34构成；与C相电阻分压电路对应的滤波电路包括第一C相滤波电路和第二C相滤波电路，第一C相滤波电路由并联的电阻R109和电容C52构成，第二C相滤波电路由并联的电阻R54和电容C35构成；且让A相电阻分压电路和第一A相滤波电路均与三相计量芯片U1的引脚12连接，让第二A相滤波电路与三相计量芯片U1的引脚13连接；让B相电阻分压电路和第一B相滤波电路均与三相计量芯片U1的引脚14连接，让第二B相滤波电路与三相计量芯片U1的引脚15连接；让C相电阻分压电路和第一C相滤波电路均与三相计量芯片U1的引脚16连接，让第二C相滤波电路与三相计量芯片U1的引脚17连接。如图5所示，电流采样单元3包括A相电流互感器T1、B相电流互感器T2和C相电流互感器T3，使A相电流互感器T1、B相电流互感器T2和C相电流互感器T3与三相计量芯片U1的对应引脚连接。

如图6所示，LCD显示单元4包括液晶驱动电路和液晶显示电路，液晶驱动电路采用BU97950FUV，液晶显示电路采用LCD_HT1622，并使TM1621和DKE1939和对应引脚连接。如图7所示，RS485接口单元6包括收发器U4、光耦IC2、光耦IC3和光耦IC4，收发器U4采用MAX13085，光耦IC2、光耦IC3和IC4均采用P785B+，光耦IC2的引脚2、光耦IC3的引脚4和光耦IC4的引脚3分别与收发器U4的引脚1、引脚4和引脚2连接，光耦IC2的引脚3与三极管Q8的基极连接，三极管Q8的集电集与单片机U7的引脚79连接，光耦IC3的引脚2与单片机U7的引脚78连接，光耦IC4的引脚2与单片机U7的引脚23连接。

如图8所示，数据存储单元8的存储芯片U12采用FM24CL64，并使存储芯片U14的引脚5、引脚6和引脚7分别与单片机U7的引脚59、引脚58和引脚57连接；如图9所示，按键接口单元9包括四个分别对应PRO、UP、DOWN和PRO_SETR的按键接口。

以上实施例仅是对本实用新型的优选实施方式进行的描述，并非对本实用新型请求保护范围进行的限定，在不脱离本实用新型设计原理和精神的前提下，本领域工程技术人员依据本实用新型的技术方案做出的各种形式的变形，均应落入本实用新型权利要求书所确定的保护范围内。

Claims (7)

1.一种安装式三相数显表，包括壳体和设置在壳体内的中央处理单元(1)、三相计量单元(2)、电压采样单元(3)、电流采样单元(4)、LCD显示单元(5)、RS485接口单元(6)和辅助电源单元(7)；其特征在于：所述三相计量单元(2)、LCD显示单元(5)和RS485接口单元(6)与中央处理单元(1)连接，所述电压采样单元(3)和电流采样单元(4)分别与三相计量单元(2)连接，辅助电源单元(7)分别与中央处理单元(1)、三相计量单元(2)连接以提供电力支持；

所述电压采样单元(3)和电流采样单元(4)分别用于监测电路中的电压和电流，并将监测到的电压和电流模拟量传输给三相计量单元(2)；三相计量单元(2)对电压和电流模拟量进行处理并将得到的电压和电流数字量发送给中央处理单元(1)，中央处理单元(1)将电压和电流数字量发送给LCD显示单元(5)以显示电测量，所述电测量为电压和电流的数字量；

所述RS485接口单元(6)与中央处理单元(1)之间建立有双向信息交换通道。

2.按照权利要求1所述的一种安装式三相数显表，其特征在于：还包括数据存储单元(8)，所述数据存储单元(8)与中央处理单元(1)连接并建立双向信息交换通道，中央处理单元(1)通过数据存储单元(8)进行数据存取。

3.按照权利要求2所述的一种安装式三相数显表，其特征在于：还包括按键接口单元(9)，所述按键接口单元(9)与中央处理单元(1)连接，按键接口单元(9)用于设置输入参数以完成键显功能。

4.按照权利要求1-3任一项所述的一种安装式三相数显表，其特征在于：所述中央处理单元(1)与三相计量单元(2)之间的连接采用SPI全双工同步通信总线方式。

5.按照权利要求2-3任一项所述的一种安装式三相数显表，其特征在于：所述中央处理单元(1)分别与LCD显示单元(5)和数据存储单元(8)之间的连接采用I2C两线式串行总线方式。

6.按照权利要求1-3任一项所述的一种安装式三相数显表，其特征在于：所述LCD显示单元(5)采用大屏背光LCD显示。

7.按照权利要求1-3任一项所述的一种安装式三相数显表，其特征在于：所述RS485接口单元(6)用于将电测量通过RS485总线发送给主站。