CN206074686U - 基于单片机的两相三线电能表 - Google Patents
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Abstract
本实用新型公开了一种基于单片机的两相三线电能表，包括计量芯片和单片机，所述计量芯片的信号输入端组上分别连接有B相电流采样电路与B相电压采样电路，该计量芯片用于实现B相电能计量和参数监测，并将所获数据上传至所述单片机，在所述单片机的信号输入端组上分别连接有A相电流采样电路与A相电压采样电路，所述单片机对A相进行电能计量和参数监测，并合并计算处理A、B两相的总电量，在所述单片机上还分别连接有显示模块、脉冲输出模块、存储模块，用于实现数据显示、误差校验和数据存储。其显著效果是：实现了两相三线制电能的分时计量和电网参数实时监测功能，减少了专用计量芯片的数量，测量范围宽，准确性好，抗干扰能力强。
Description
技术领域
本实用新型涉及到电量测量技术领域，具体地说，是一种基于单片机的两相三线电能表。
背景技术
随着电子技术的不断发展，电能表对测量范围、显示信息和通信要求也越来越高。在南美一些国家，两相三线制电能计量设计的需求是基于单片机的两相三线电能表，不仅要求电能表既要满足IEC62053-21标准要求，适用于峰谷分时电价政策，而且又能够根据电网的负荷变化情况对各时段分别制定不同的电价水平，以引导、鼓励用电客户合理安排用电时间，提高电力资源的利用效率。
发明内容
针对现有技术的不足，本实用新型的目的是提供一种基于单片机的两相三线电能表，该电能表可实现两相三线制电能的分时计量和电网参数实时监测功能，并进行液晶循环显示，且采用远红外通信接口读取电能表数据，能够实现电能计量数据、瞬时参数、负荷记录、电网异常事件记录、窃电事件或非法访问记录。
为达到上述目的，本实用新型采用的技术方案如下：
一种基于单片机的两相三线电能表，其关键在于：包括计量芯片和单片机，所述计量芯片的信号输入端组上分别连接有B相电流采样电路与B相电压采样电路，该计量芯片用于实现B相电能计量和参数监测，并将所获数据上传至所述单片机，在所述单片机的信号输入端组上分别连接有A相电流采样电路与A相电压采样电路，所述单片机对A相进行电能计量和参数监测，并合并计算处理A、B两相的总电量，在所述单片机上还分别连接有显示模块、脉冲输出模块、存储模块，用于实现数据显示、误差校验和数据存储。
本电能表通过B相电流采样电路和B相电压采样电路进行电流和电压采样，计量芯片根据采样信号实现B相电能计量和参数监测，之后计量芯片将数据通过串口通信传输至单片机进行处理；所述单片机集成了计量芯片和处理器的双重功能，通过A相电流采样电路与A相电压采样电路进行A相电信号采样实现A相电能计量和检测参数，之后读取计量芯片中B相电能计量和测量参数，合并计算A、B相总电能量；最后对处理后的数据进行显示、存储。本电能表通过将计量芯片与单片机的有机结合，不仅实现了两相三线制电能的分时计量和电网参数实时监测功能，并进行液晶循环显示，而且测量范围宽，准确性好，抗干扰能力强，产品性能满足IEC62053-21标准要求。
进一步的，在所述单片机上还连接有红外通信模块，该红外通信模块用于通过红外接收、发射电路与手持掌机进行数据交换。
用户可采用远红外通信模块读取电能表数据，包括电能计量数据、瞬时参数、负荷记录、电网异常事件记录、窃电事件或非法访问记录等，以利于电力部门进行统计和防止用户窃电，而且通信规约符合IEC62056-21标准要求。
进一步的，为了便于对各个模块进行同一管理，所述计量芯片与单片机均采用阻容降压电源模块进行供电。
更进一步的，为了控制实现成本，保证本电能表的通用性，所述计量芯片为V9260F单项计量芯片，所述单片机为V9811A单相多功能SOC芯片。
再进一步的，所述显示模块可采用MHE5082TP01 LCD显示屏，所述存储模块可采用M24256-BWMN6TP存储芯片。
本实用新型的显著效果是：采用集成计量功能的单片机，利用外接采样电路实现对一相电压电能量的计量，并通过另一个专用的计量芯片实现B相电能量的计量功能，实现了两相三线制电能的分时计量和电网参数实时监测功能，减少了专用计量芯片的数量，测量范围宽，准确性好，抗干扰能力强；用户可采用远红外通信模块读取电能表数据，包括电能计量数据、瞬时参数、负荷记录、电网异常事件记录、窃电事件或非法访问记录等，以利于电力部门进行统计和防止用户窃电。产品性能满足IEC62053-21标准要求，通信规约符合IEC62056-21标准要求。
附图说明
图1是本实用新型的系统框图；
图2是计量芯片构成的B相计量电路的电路原理图；
图3是单片机及存储模块的电路原理图；
图4是所述显示模块的电路原理图；
图5是所述电源电路的电路原理图；
图6是红外通信模块的电路原理图。
具体实施方式
下面结合附图对本实用新型的具体实施方式以及工作原理作进一步详细说明。
如图1所示，一种基于单片机的两相三线电能表，包括计量芯片和单片机，所述计量芯片的信号输入端组上分别连接有B相电流采样电路与B相电压采样电路，该计量芯片用于实现B相电能计量和参数监测，并将所获数据上传至所述单片机，在所述单片机的信号输入端组上分别连接有A相电流采样电路与A相电压采样电路，所述单片机对A相进行电能计量和参数监测，并合并计算处理A、B两相的总电量，在所述单片机上还分别连接有显示模块、脉冲输出模块、存储模块，用于实现数据显示、误差校验和数据存储。
从图1中还可以看出，在所述单片机上还连接有红外通信模块，该红外通信模块用于通过红外接收、发射电路与手持掌机进行数据交换；所述计量芯片与单片机均采用阻容降压电源模块进行供电。
参见附图2，所述计量芯片为V9260F单相计量芯片，其中所述电流采样电路采用电流互感器方式，即通过电流互感器CT与电流互感器CT2次级并联采样电阻将获取的电流信号送入所述计量芯片中，所述电压采样电路采用电阻分压方式，即依次通过电阻R78、R75、R74、R77、R81、R84分压后将采样的电压信号送入计量芯片，完成对B相电能计量和参数监测。
参见附图3，本例中所述单片机为V9811A单相多功能SOC芯片，该芯片集成了计量芯片和单片机的双重功能，通过跟B相电流采样与电压采样相同的方式实现A相电能计量和参数监测，并通过串口通信模块读取V9260芯片的B相电能计量和测量参数，合并计算处理A、B相总电能量，所述存储模块可采用M24256-BWMN6TP存储芯片。
参见附图4，所述显示模块可采用MHE5082TP01 LCD显示屏。
如图5所示，本例中阻容降压电源电路主要用于为V9260、V9811A及外围电路提供所需的5V直流电源，该电源电路包括A相接口L-A、B相接口L-B以及中间线接口U-N、稳压芯片U13，所示A相接口L-A串接电阻R91、电容C54后连接在二极管D1的阳极，二极管D1的阴极经电阻R50与所述稳压芯片U13的电压输入端连接；所示B相接口L-B串接电阻R38、电容C55后连接在二极管D3的阳极，二极管D3的阴极连接在二极管D1与电阻R50的公共端上，稳压芯片U13的电压输出端经电阻R51后输出5V所需直流电源VDD。
参见附图5，在所述稳压芯片U13的电压输如端还连接有电解电容C58与电容C59构成的滤波电路，所述稳压芯片U13的电压输出端经电阻R51后还通过并联的电解电容C61与电容C62接地，对输出的电压进行滤波。在A相接口L-A与B相接口L-B之间连接有压敏电阻RV2，在B相接口L-B与中间线接口U-N之间连接有压敏电阻RV1。
本阻容降压电源电路经过二极管D1/D3整流、稳压二极管VD1稳压、电容C58/C59滤波、稳压芯片U13进行三端稳压并通过电容C61/C62滤波电路后提供稳定的5V直流电源输出；压敏电阻RV1/RV2压敏电阻用作防雷击保护。
参见附图6，所述红外通信模块包括红外接收、发射电路，所述红外发射电路接收单片机输出的信号，驱动三极管Q1、Q2导通的频率，从而控制发光二极管D6的发光频率，实现信号的发射；所述红外接收电路通过HM338R红外接收器接收手持掌机发出的信号，，从而实现与手持掌机进行数据交换，通讯距离≥5米，便于用户和电力监管部门读取电能表计量数据、瞬时参数、负荷记录、电网异常事件记录、窃电事件记录或非法访问记录。
本电能表通过B相电流采样电路和B相电压采样电路进行电流和电压采样，计量芯片根据采样信号实现B相电能计量和参数监测，之后计量芯片将数据通过串口通信传输至单片机进行处理；所述单片机集成了计量芯片和处理器的双重功能，通过A相电流采样电路与A相电压采样电路进行A相电信号采样实现A相电能计量和检测参数，之后读取计量芯片中B相电能计量和测量参数，合并计算A、B相总电能量；最后对处理后的数据进行显示、存储。不仅实现了两相三线制电能的分时计量和电网参数实时监测功能，而且减少了专用计量芯片的数量，测量范围宽，准确性好，抗干扰能力强。
Claims (5)
1.一种基于单片机的两相三线电能表，其特征在于：包括计量芯片和单片机，所述计量芯片的信号输入端组上分别连接有B相电流采样电路与B相电压采样电路，该计量芯片用于实现B相电能计量和参数监测，并将所获数据上传至所述单片机，在所述单片机的信号输入端组上分别连接有A相电流采样电路与A相电压采样电路，所述单片机对A相进行电能计量和参数监测，并合并计算处理A、B两相的总电量，在所述单片机上还分别连接有显示模块、脉冲输出模块、存储模块，用于实现数据显示、误差校验和数据存储。
2.根据权利要求1所述的基于单片机的两相三线电能表，其特征在于：在所述单片机上还连接有红外通信模块，该红外通信模块用于通过红外接收、发射电路与手持掌机进行数据交换。
3.根据权利要求2所述的基于单片机的两相三线电能表，其特征在于：所述计量芯片与单片机均采用阻容降压电源模块进行供电。
4.根据权利要求1或2或3所述的基于单片机的两相三线电能表，其特征在于：所述计量芯片为V9260F单相计量芯片，所述单片机为V9811A单相多功能SOC芯片。
5.根据权利要求1或2所述的基于单片机的两相三线电能表，其特征在于：所述显示模块可采用MHE5082TP01LCD显示屏，所述存储模块可采用M24256-BWMN6TP存储芯片。
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN116760475A (zh) * | 2023-08-18 | 2023-09-15 | 青岛鼎信通讯股份有限公司 | 一种智能电能表的红外信号通信电路及方法 |
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| CN116760475B (zh) * | 2023-08-18 | 2023-12-08 | 青岛鼎信通讯股份有限公司 | 一种智能电能表的红外信号通信电路及方法 |
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