CN206020561U - 一种电参量采集装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型的实施例提供一种电参量采集装置，包括带有空腔的封装外壳和安装在所述空腔里的电路板。所述封装外壳设有多个散热通孔，所述空腔内设有散热器。设置在所述电路板上的传感器模块，用于采集外部电路的电流数据、电压数据和频率数据。设置在所述电路板上的实时时钟模块，用于生成时钟信号。设置在所述电路板上的控制模块，根据所述电流数据、电压数据、频率数据和所述时钟信号确定电力参数。设置在所述电路板上的通讯模块，用于将所述时钟信号时刻信息和电力参数传输至外部设备。本实用新型实施例提供的电参量采集装置具有上报电网运行的实时信息功能、获取的电力参数完备并且散热效果好的特点。

Description

一种电参量采集装置

技术领域

本实用新型涉及参数采集技术领域，具体的，涉及一种电参量采集装置。

背景技术

参数采集技术是信息科学的一个重要分支，它研究信息数据的采集、存储、处理及控制等作业。电力监测系统中有许多来自生产现场的实时参数需要采集、处理和记录，以便及时掌握各个设备的工作状态和整个生产过程的进行情况。随着生产企业对电能质量要求的不断提升，对监测电参量装置的要求也越来越高。在传统的电参量采集模块中，电力参数采集信息量小、不能将电网运行的信息实时上报，传统电源、电压监测仪表其信息无法上传到电网监测系统，实时性差，不利于微机监测系统或其它智能化设备获取信息。同时，现有的电参量采集模块在运行时，会产生热量，由于散热不方便，而使其温度升高，影响其数据采集和数据处理。

实用新型内容

为了克服现有技术中的上述不足，本实用新型所要解决的技术问题是如何提供一种结构简单、获取数据完备且散热效果好的电参量采集装置。

本实用新型实施例提供一种电参量采集装置，包括：带有空腔的封装外壳，所述封装外壳设有多个散热通孔，所述空腔内设有散 热器；安装在所述空腔里的电路板。

设置在所述电路板上，用于采集外部电路的电流数据、电压数据和频率数据的传感器模块，所述传感器模块包括多个设置在所述封装外壳上的接线端子，所述封装外壳上设有配合所述接线端子的接线通孔。

设置在所述电路板上，用于生成时钟信号的实时时钟模块。

设置在所述电路板上，与所述传感器模块、实时时钟模块连接，用于根据所述时钟信号确定采集到所述电流数据、电压数据或频率数据的时刻信息，并根据所述电流数据、电压数据和频率数据确定电力参数的控制模块，所述电力参数包括有效电流、有效电压、有功功率、无功功率、视在功率、功率因数、频率、谐波及电能。

设置在所述电路板上，与所述控制模块相连接，用于将所述时刻信息和电力参数传输至外部设备的通讯模块。

在本实用新型较佳的实施例中，上述电参量采集装置中的所述散热器为散热风扇。

在本实用新型较佳的实施例中，上述电参量采集装置中的所述散热器为导热金属条或导热金属片。

在本实用新型较佳的实施例中，上述电参量采集装置中的所述封装外壳包括壳本体和壳盖，所述壳本体开设有用于放置所述电路板的开口，所述壳盖通过螺钉固定盖设在所述壳本体的所述开口上。

在本实用新型较佳的实施例中，上述电参量采集装置中的所述电路板通过螺钉固定于所述壳本体内。

在本实用新型较佳的实施例中，上述电参量采集装置中的所述通讯模块采用MODBUS-RUT通信协议。

在本实用新型较佳的实施例中，上述电参量采集装置中的所述通讯模块包括RS232接口和RS485接口。

在本实用新型较佳的实施例中，上述电参量采集装置还包括设置在所述电路板上，与所述控制模块相连接，用于存储所述时刻信息和电力参数的存储模块。

在本实用新型较佳的实施例中，上述电参量采集装置中的所述控制模块为嵌入式微控制器。

在本实用新型较佳的实施例中，上述电参量采集装置还包括设置在所述壳盖上，所述控制模块连接，用于显示所述电力参数的显示模块。

相对于现有技术而言，本实用新型具有以下有益效果：

本实用新型提供的电参量采集装置包括带有空腔的封装外壳和安装在所述空腔里的电路板。所述封装外壳设有多个散热通孔，所述空腔内设有散热器。设置在所述电路板上的传感器模块，用于采集外部电路的电流数据、电压数据和频率数据。设置在所述电路板上的实时时钟模块，用于生成时钟信号。设置在所述电路板上的控制模块，根据所述电流数据、电压数据、频率数据和所述时钟信号确定电力参数。设置在所述电路板上的通讯模块，用于将所述时钟信号时刻信息和电力参数传输至外部设备。所述电参量采集装置可上报电网运行的实时信息、获取的电力参数完备并且散热效果好。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本实用新型的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其它相关的附图。

图1为本实用新型实施例提供的一种电参量采集装置的整体示意图。

图2为本实用新型实施例提供的一种电参量采集装置的封装壳体的壳盖图。

图3为本实用新型实施例提供的一种电参量采集装置的电路板的模块图。

图4为本实用新型实施例提供的一种电参量采集装置带有显示模块的壳盖图。

图标：100-电参量采集装置；110-封装外壳；111-散热通孔；112-散热器；113-接线通孔；114-空腔；115-壳本体；116-壳盖；117-固定通孔；120-电路板；121-传感器模块；122-实时时钟模块；123-控制模块；124-通讯模块；125-螺钉；126-存储模块；127-显示模块。

具体实施方式

为使本实用新型实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本实用新型实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。

因此，以下对在附图中提供的本实用新型的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本实用新型的范围，而是仅仅表示本实用新型的选定实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本实用新型保护的范围。

应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行 进一步定义和解释。

在本实用新型的描述中，需要说明的是，术语“中”、“上”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，或者是该实用新型产品使用时惯常摆放的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。

在本实用新型的描述中，还需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“设置”、“安装”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。

如何提供一种结构简单、采集所述电力参数完备且散热效果好的电参量采集装置，对本领域技术人员而言是急需解决的技术问题。

请参照图1，本实用新型的实施例提供一种用于采集并获取电力参数的电参量采集装置100，所述电参量采集装置100包括：带有空腔114的封装外壳110和安装在所述空腔114里的电路板120。

所述封装外壳110设有多个散热通孔111，所述空腔114内设有散热器112，所述散热器112配合所述散热通孔111，将所述电路板120产生的热量通过所述散热通孔111排出，使所述电参量采集装置100不会因温度高而影响其正常运行。

传感器模块121设置在所述电路板120上，可测量对象包括单相、三相三线制、三相四线制等电路系统。测量其单相、三相中的单项和三相的电流数据、电压数据和频率数据，所述传感器模块121 包括多个设置在所述封装外壳110上的接线端子(图中未示出)，所述封装外壳110上设有配合所述接线端子的接线通孔113，即外部线路贯穿所述接线通孔113与所述接线端子相连接，作为所述传感器模块121的输入端。

设置在所述电路板120上的实时时钟模块122，用于生成时钟信号，所述实时时钟模块122可以为实时时钟芯片(RTC)，为所述控制模块123提供时钟信号。

控制模块123设置在所述电路板120上，所述控制模块123可以为一种嵌入式微控制器。所述控制控制模块123与所述传感器模块121、实时时钟模块122连接，用于根据所述时钟信号确定采集到所述电流数据、电压数据或频率数据的时刻信息，并根据所述电流数据、电压数据和频率数据确定电力参数。所述电力参数包括有效电流、有效电压、有功功率、无功功率、视在功率、功率因数、谐波及用电量中的一个或多个。

具体地，所述传感器模块121包括电流互感器和电压互感器。通过所述电流互感器和电压互感器采样获取交流电的模拟信号，所述信号经过所述控制模块123进行数据计算处理，得到其它电力参数。所述嵌入式微控制器可以为STM32系列微控制器。

通讯模块124设置在所述电路板120上，与所述控制模块123相连接，用于将所述时刻信息和电力参数传输至外部设备。

在本实用新型所提供的电参量采集装置100中，所述散热器112可以为散热风扇，所述散热风扇可以为一个或多个，且设置在所述壳本体115内，可以根据所述电参量采集装置100发热情况而确定所述散热风扇的工作状态。

具体地，所述电参量采集装置100在运行时，所述电路板120因各个模块的运行而产生热量，所述电路板120上可以设有与所述 控制模块123连接的温度传感器，通过控制器控制当温度超过设定温度值时，启动所述散热风扇，通过所述散热风扇的转动，加速所述电参量采集装置100内部的空气流动，通过空气带走热量，实现散热效果。

在本实用新型所提供的电参量采集装置100中，所述散热器112可以为导热金属条或导热金属片，通过所述导热金属条或所述导热金属片吸收所述电参量采集装置100运行时产生的热量，然后传递给空气而达到散热效果。通过所述导热金属条或所述导热金属片转变为分散的热源，增加所述热源与空气的接触面积，加速热量散发。

请参照图1和图2，在本实用新型所提供的电参量采集装置100中，所述封装外壳110包括壳本体115和壳盖116，所述壳本体115开设有用于放置所述电路板120的开口，所述壳盖116通过螺钉125固定盖设在所述壳本体115的所述开口一端。

具体地，所述壳盖116盖住所述壳本体115，形成所述封装壳体，所述封装壳体呈箱体状，用于保护所述壳本体115里的所述电路板120。所述散热通孔111相对设置在所述壳本体115的两侧板上，相对的另外两侧板设有所述接线通孔113，所述接线通孔113配合所述接线端子共同作用，用于引线的输入。

在本实用新型所提供的电参量采集装置100中，所述电路板120通过螺钉125固定于所述壳本体115内。

在本实用新型所提供的电参量采集装置100中，所述通讯模块124采用MODBUS RUT通信协议。

MODBUS通信协议是工业现场设备中广泛使用的公开协议，支持传统的RS232、RS485和以太网设备，常用的MODBUS通讯规约有两种，一种是MODBUS ASCII，一种是MODBUSRTU。一般来说，通讯数据量少而且主要是文本的通讯则采用MODBUS ASCII规约，通讯数据量大而且是二进制数值时，多采用MODBUS RTU规约。而这里所要传输的电力参数类容多，数据量大，即采用MODBUS RTU协议。所述MODBUS RTU作为一种工业控制器的网络通讯协议，通过此协议，控制器相互之间、控制器经由网络(以太网)和其它设备之间可以通信，这样不同厂商生产的控制设备就可以连成工业网络，进行集中监控。

在本实用新型所提供的电参量采集装置100中，所述通讯模块124包括RS232接口和RS485接口，所述通讯模块124可以为SP3485低功耗半双工收发器。所述控制模块123与所述通讯模块124采用光电隔离方式连接，以保证数据传输的准确性和稳定性。各模块通过RS485总线连接至PC机，RS485总线支持多点连接，采用平衡发送和差分接收，抗共模干扰能力强，与PC机之间通讯时通信速率较高，以满足多路数据的实时传输。

具体地，RS232和RS485标准只对接口的电气特性做出了规定，而不涉及接插件、电缆或协议，因此，用户需要在RS232和RS485应用网络的基础上建立自己的应用层通信协议。即上述MODBUS RTU协议。PC机与终端(该终端包括所述电参量采集装置100)之间的数据传送可以采用串行通讯和并行通讯二种方式。由于串行通讯方式具有使用线路少、成本低，特别是在远程传输时，避免了多条线路特性的不一致而被广泛采用。在串行通讯时，要求通讯双方都采用一个标准接口，使不同的设备可以方便地连接起来进行通讯。所述RS232接口和所述RS485接口是目前常用的两种串行通讯接口。其区别在于所述RS232接口可以实现点对点的通信方式，但不能实现联网功能。所述RS485接口相比于RS485接口，其最大传输距离更远，速率更高，且有联网功能，理论上RS485标准最多接入32个设备(受芯片驱动能力的影响)，可以工作在半双工 或全双工模式下，最大传输距离约为1219米，最大传输速率约为10Mb/s。将MODBUS RTU与STM32强大的处理器相结合就得到一种用于配电网电参数采集、处理与传输的所述电参量采集装置100，用双绞线连接采集设备RS485通信接口与PC机，以MODBUS RTU协议建立通信。PC机显示的电参数值与所述电参量采集装置100上的显示模块127显示的电参数值将会完全一致。

请参照图2，在本实用新型所提供的电参量采集装置100中，所述壳盖116上设有多个固定通孔117，所述壳盖116通过螺钉125并配合所述固定通孔117固定安装在所述壳本体115上，用来盖住所述壳本体115的开口，保护所述空腔114里的所述电路板120。

请参照图3，在本实用新型所提供的电参量采集装置100中，还包括设置在所述电路板120上，与所述控制模块123相连接，用于存储所述时刻信息和电力参数的存储模块126。所述存储模块126可以是一种在断电后也能保存数据的存储器，所存储的数据可根据需求进行反复录入或擦除。

请参照图4，在本实用新型所提供的电参量采集装置100中，还包括设置在所述壳盖116上，与所述控制模块123连接，用于显示所述电力参数的显示模块127，该显示模块127可以为一种LCD液晶显示器。所述LCD液晶显示器与所述控制模块123连接，通过所述控制模块123，显示有效电流、有效电压、有功功率、无功功率和视在功率的实时数据，即所述LCD液晶显示器为现场工作人员提供实时数据的显示，方便工作人员查看信息并进行人机交互。

综上所述，本实用新型提供的一种电参量采集装置，其用于获取电力参数，所述电参量采集装置包括带有空腔的封装外壳和安装在所述空腔里的电路板。所述封装外壳设有多个散热通孔，所述空 腔内设有散热器，所述散热器配合所述散热通孔，将所述电路板产生的热量通过所述散热通孔排出。所述电参量采集装置可上报电网运行的实时信息、获取的电力参数完备并且散热效果好。

以上所述仅为本实用新型的优选实施例而已，并不用于限制本实用新型，对于本领域的技术人员来说，本实用新型可以有各种更改和变化。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、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种电参量采集装置，其特征在于，包括：

带有空腔的封装外壳，所述封装外壳设有多个散热通孔，所述空腔内设有散热器；

安装在所述空腔里的电路板；

设置在所述电路板上，用于采集外部电路的电流数据、电压数据和频率数据的传感器模块，所述传感器模块包括多个设置在所述封装外壳上的接线端子，所述封装外壳上设有配合所述接线端子的接线通孔；

设置在所述电路板上，用于生成时钟信号的实时时钟模块；

设置在所述电路板上，与所述传感器模块、所述实时时钟模块连接，用于根据所述时钟信号确定采集到所述电流数据、电压数据或频率数据的时刻信息，并根据所述电流数据、电压数据和频率数据确定电力参数的控制模块，所述电力参数包括有效电流、有效电压、有功功率、无功功率、视在功率、功率因数、谐波及用电量中的一个或多个；

设置在所述电路板上，与所述控制模块相连接，用于将所述所述时刻信息和电力参数传输至外部设备的通讯模块。

2.根据权利要求1所述的电参量采集装置，其特征在于，所述散热器为散热风扇。

3.根据权利要求1所述的电参量采集装置，其特征在于，所述散热器为导热金属条或导热金属片。

4.根据权利要求1所述的电参量采集装置，其特征在于，所述封装外壳包括壳本体和壳盖，所述壳本体开设有用于放置所述电路板的开口，所述壳盖通过螺钉固定盖设在所述壳本体的所述开口上。

5.根据权利要求4所述的电参量采集装置，其特征在于，所述电路板通过螺钉固定于所述壳本体内。

6.根据权利要求5所述的电参量采集装置，其特征在于，所述通讯模块采用MODBUS RUT通信协议。

7.根据权利要求6所述的电参量采集装置，其特征在于，所述通讯模块包括RS232接口和RS485接口。

8.根据权利要求7所述的电参量采集装置，其特征在于，还包括设置在所述电路板上，与所述控制模块相连接，用于存储所述时刻信息和电力参数的存储模块。

9.根据权利要求8所述的电参量采集装置，其特征在于，所述控制模块为嵌入式微控制器。

10.根据权利要求8所述的电参量采集装置，其特征在于，还包括设置在所述壳盖上，与所述控制模块连接，用于显示所述电力参数的显示模块。