CN207457318U - 一种模块化电能表 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种模块化电能表，所述电能表的多个功能单元各自独立化集成；所述功能单元通过插接方式与电能表PCB板(1)插接连接，实现信号通信。相对于现有技术，本实用新型的模块化电能表不仅扩大了电能表的广泛适用性，而且方便生产与管理，节约成本。

Description

一种模块化电能表

技术领域

本实用新型涉及电能表计数领域，尤其涉及一种模块化电能表。

背景技术

为了满足人们日益丰富的生活需求和日益变迁的生活环境，电子产品作为常用工具，也得跟随不断创新和变化。电能表，作为计量用户用电量的器件，当然也在之列。

但现有的电能表还不具有多变功能，即目前的电能表在出厂时功能已经固定化，一旦用户的生活环境发生变化，如原先电能表所处位置允许工作人员进行近距离抄表，新环境无法满足近距离抄表操作，仅能进行远距离抄表，则必须更换成具有远距离抄表功能的电能表，但这样不仅造成资源浪费，同时也增加了用户生活成本，更重要的是电能表通用化性能不高，生产及管理不方便。

现有的电能表虽然有集多功能于一身的型号，但对用户而言，电能表的有些功能没有使用价值，用户不需要，但购买时却得购买连同具备该些功能的电能表，而多功能电能表相对单一功能电能表，价格又昂贵很多，故而也会进一步增加用户使用负担。

实用新型内容

鉴于上述问题，本实用新型的目的在于提供一种功能集成化、模块化，通用性强，生产管理方便，节约成本的模块化电能表，该电能表能很好的实现市电-工作电压转换功能，模块化设计方便生产者根据市场需求更换不同的模块，既方便又节约资源。

为了实现上述目的，本实用新型采用的技术方案为：一种模块化电能表，其特征在于：

所述电能表的多个功能单元各自独立化集成；

所述功能单元通过插接方式与电能表PCB板插接连接，实现信号通信。

进一步的，所述功能单元为模块结构，所述模块结构的外表面向外形成有空心槽，所述空心槽内设置向外延伸的插头，所述PCB板上具有与所述空心槽配合插接的插柱，所述插柱上具有供插头插入并适于插头与PCB板接触导通的插孔。

进一步的，所述插孔直径沿插头插入方向先逐渐减小以牢固夹持插头，后逐渐增大便于插头端部与PCB板充分接触。

进一步的，所述PCB板表面向外形成适于插头插入并牢固卡接所述插头的金属槽，所述插柱设于所述金属槽外周。

进一步的，所述插头为插针结构或薄片结构，所述插针或薄片的端部呈平面状。

进一步的，所述模块化电能表包括与PCB板插接式连接的为各个单元供电的电源单元、控制各个单元工作的控制单元、根据控制单元传递的信息进行数据显示的液晶显示单元、将市电转换成工作电压的载波单元。

进一步的，所述载波单元包括转换芯片(J41)，所述转换芯片(J41)通过第一分压电阻(R41)、第二分压电阻(R42)、第三分压电阻(R43)、第四分压电阻(R44)与控制单元的接收端(PLC_RXD)、发射端(PLC_TXD)、复位端(PLC_RST)、触发端(PLC_EVENOUT)对应连接，所述第一分压电阻(R41)、第二分压电阻(R42)、第三分压电阻(R43)与控制单元的对应端口间连接上拉电阻，第四分压电阻(R44)连接下拉电阻。载波单元能将来自集中器的低频载波指令转换成高频数字信号，并对数字信号进行数据解扩，依据解扩后的数据指令采集当下电能表的对应数据，采集完毕后数据信息经该载波单元调制转换成载波应答信号，输入电力线进行通信，以实现集中抄表功能，改变了工作人员的抄表工作模式，提高了工作效率。

进一步的，所述电源单元包括依次连接的共模电感、整流-平衡电路、开关电源变压器，能将市电转换成工作电压。

进一步的，所述整流-平衡电路包括用于整流的第一二极管、第二二极管和用于起平衡电压作用的第一电阻、第二电阻、第三电阻、第四电阻，第一二极管的正极与共模电感的一个输出端连接，第一二极管的负极连接第二二极管的正极，第二二极管的负极与串联连接的第一电阻、第二电阻并联后连接后端负载，串联连接的第一电阻、第二电阻的另一端与串联连接的第三电阻、第四电阻并联后连接后端负载，串联连接的第三电阻、第四电阻的另一端连接共模电感的另一输出端。

进一步的，所述液晶显示单元包括液晶显示芯片(N31)，所述液晶显示芯片(N31)的电源端口(VDD)通过接地的RC滤波电路与控制单元连接，液晶显示芯片(N31)的输入输出端(SDA)、时钟端(SCL)直接与控制单元的输入输出端(LCD_SDA)、时钟端(LCD_SCL)相连。

与现有技术相比，本实用新型的优点在于：电能表的各个功能单元采用插接方式与PCB板连接，且各个接口采用统一标准，该标准化设计允许生产商或用户在不改变电能表PCB板结构的基础上，根据需要选择更换对应的功能模块，既节省了成本，同时操作方便快捷，且该种设计使得电能表具有广泛适用性，方便生产和管理；而电能表的载波单元设计方便电能表与集中器间的信息交流，改变了抄表模式，提高了工作人员的工作效率；而电源单元采用共模电感、桥式整流、开关电源变压器电路，能有效实现交流-直流的转换，能为电能表的工作提供稳定电压，提高电能表的工作稳定性。

附图说明

图1为本实用新型模块化电能表的整体结构示意图。

图2为本实用新型模块化电能表的插接结构示意图。

图3(a)、3(b)分别为本实用新型模块化电能表实施例一、实施例二的PCB板插接内部结构示意图。

图4为本实用新型模块化电能表的载波单元电气原理图。

图5为本实用新型模块化电能表的电源单元电气原理图。

图6为本实用新型模块化电能表的显示单元电气原理图。

图7为本实用新型模块化电能表的控制单元电气原理图。

具体实施方式

下面详细描述本实用新型的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，仅用于解释本实用新型，而不能理解为对本实用新型的限制。

实施例一

参见图2、3(a)示出了本实用新型模块化电能表的一种插接结构。该模块化电能表的各个功能单元以集成化、模块化方式与电能表的PCB板1实现电信号连接。具体而言，电能表的各个功能单元各自独立化集成，形成模块结构，各个模块结构通过插接方式与PCB板1连接。如图2所示，模块结构的外表面向外形成有空心槽61，在空心槽61内设置向外延伸的插头62，PCB板1上具有与空心槽61配合插接的插柱63，插柱63上具有供插头62插入并适于插头62与PCB板1接触导通的插孔64。在该种结构方式下，PCB板1上具有裸露的金属导通件11，如金属薄片等，当插头62经插孔64插入时，恰好与PCB板1上的金属薄片11良好接触，实现电信号连接。插柱63主要用于固定各个模块结构，保护插头62不被外部其他器件碰触，造成弯曲或短路等。插柱63与PCB板1粘连连接，如可通过焊锡等方式实现连接固定。

为了防止插头62从插孔64中脱落，该插孔64的直径沿插头62插入方向先逐渐减小至刚好紧紧卡牢插头62，然后逐渐增大，便于插头62端部与PCB板1充分接触，实现良好导通。为了进一步确保该良好电性能，插头62与PCB板1接触的端部呈平面状设计。当然，插头62具体形状可以根据实际生产需要设计，如可以是插针形状，也可以是薄片结构。

实施例二

实施例二与实施例一不同之处仅在于PCB板1与各个模块结构实现电导通的结构不同，其他结构一致，此处便不再赘述，该处仅对不同点进行阐述。

如图3(b)所示，PCB板1表面向外形成适于插头62插入并牢固卡接该插头62的金属槽12，插柱63套摄于金属槽12外周，用于保护插头62不被外部器件触碰，防止短路或与PCB板接触不良。

将每个功能单元模块化集成设计，且使每个功能单元与电能表的PCB板间采用统一标准的插接方式连接，能方便生产者根据市场需求选择不同的功能模块进行组装搭配，也即在不更换电能表PCB板的情况下，仅需更换掉对应的功能单元，即可组装成新的电能表，由于将功能单元模块化设计，即是将每个功能单元的电路集成化、模块化，这样一旦更换掉该功能单元，就意味着更换掉了该功能单元的电路，而采用了新的电路连接，基于此便能实现具备另一种功能的电能表。该种设计使得电能表的通用性更加广泛，且生产与管理更加方便，而且能实现一个PCB板对应多款电能表的目的，节约了成本，也降低了用户的使用成本。

参见图1、4-7所示，作为本实用新型的一款模块化电能表，该电能表的功能单元多样，包括与PCB板1插接式连接的为各个单元供电的电源单元2、控制各个单元工作的控制单元3、根据控制单元3传递的信息进行数据显示的液晶显示单元4、将市电转换成工作电压的载波单元5。当然，电能表包括不止这些功能单元，还包括其他功能模块，该其他功能模块和上述模块一起以本实用新型所要求保护的连接结构方式实现组装。

具体的，载波单元5包括转换芯片J41，所述转换芯片J41通过第一分压电阻R41、第二分压电阻R42、第三分压电阻R43、第四分压电阻R44与控制单元的接收端PLC_RXD、发射端PLC_TXD、复位端PLC_RST、触发端PLC_EVENOUT对应连接，所述第一分压电阻R41、第二分压电阻R42、第三分压电阻R43与控制单元的对应端口间连接上拉电阻，第四分压电阻R44连接下拉电阻。载波单元的设计能方便电能表有效的将集中器经电力线传输过来的低频载波指令转换成高频数字信号，并对数字信号进行数据解扩，依据解扩后的数据指令采集当下电能表的对应数据，并将采集完毕后的数据信息调制转换成载波应答信号，输入电力线进行通信，方便实现集中抄表，解决了以往工作人员需上门抄取电表读数，不仅繁琐且准确度不高的问题，能有效提高工作人员的工作效率。

该电源单元2包括依次连接的共模电感L1、整流-平衡电路Q、开关电源变压器T1，其中整流-平衡电路Q包括用于整流的二极管VD1、VD2和对整流后的电压起平衡作用的电阻R101、R102、R103、R014，二极管VD1的正极与共模电感L1的一个输出端连接，二极管VD1的负极连接二极管VD2的正极，二极管VD2的负极与串联连接的电阻R101、R102并联后连接后端负载，串联连接的电阻R101、R102的另一端与串联连接的电阻R103、R104并联后连接后端负载，串联连接的电阻R103、R104的另一端连接共模电感L1的另一输出端。共模电感L1能对市电进行降压转换，整流-平衡电路可对形成的电压进行整形滤波，并维持电压平衡稳定，开关电源变压器T1则进一步对形成的电压进行耦合降压，形成适于电能表工作所需的电压，确保电能表的工作稳定。

液晶显示单元4包括液晶显示芯片N31，所述液晶显示芯片N31的电源端口VDD通过接地的RC滤波电路与控制单元3连接，液晶显示芯片N31的输入输出端SDA、时钟端SCL直接与控制单元的输入输出端LCD_SDA、时钟端LCD_SCL相连。液晶显示单元4根据控制单元3的传输信息进行对应数据显示，方便操作者读取数据。

除了上述改进外，其他相类似的改进也包含在本实用新型的改进范围内，此处就不在赘述。尽管已经示出和描述了本实用新型的实施例，本领域技术人员可以理解：在不脱离本实用新型的原理和宗旨的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变形，本实用新型的范围由权利要求及其等同物限定。

Claims (10)

1.一种模块化电能表，其特征在于：

所述电能表的多个功能单元各自独立化集成；

所述功能单元通过插接方式与电能表PCB板(1)插接连接，实现信号通信。

2.根据权利要求1所述的模块化电能表，其特征在于：所述功能单元为模块结构，所述模块结构的外表面向外形成有空心槽(61)，所述空心槽(61)内设置向外延伸的插头(62)，所述PCB板(1)上具有与所述空心槽(61)配合插接的插柱(63)，所述插柱(63)上具有供插头(62)插入并适于插头(62)与PCB板(1)接触导通的插孔(64)。

3.根据权利要求2所述的模块化电能表，其特征在于：所述插孔(64)直径沿插头(62)插入方向先逐渐减小后逐渐增大，PCB板(1)上对应嵌有便于插头(62)端部与PCB板(1)充分接触导通的金属薄片(11)。

4.根据权利要求2所述的模块化电能表，其特征在于：所述PCB板(1)表面向外形成适于插头(62)插入并牢固卡接所述插头(62)的金属槽(12)，所述插柱(63)设于所述金属槽(12)外周。

5.根据权利要求2-4中任一项所述的模块化电能表，其特征在于：所述插头(63)为插针结构或薄片结构，所述插针或薄片的端部呈平面状。

6.根据权利要求5所述的模块化电能表，其特征在于：所述模块化电能表包括与PCB板(1)插接式连接的为各个单元供电的电源单元(2)、控制各个单元工作的控制单元(3)、根据控制单元(3)传递的信息进行数据显示的液晶显示单元(4)、将市电转换成工作电压的载波单元(5)。

7.根据权利要求6所述的模块化电能表，其特征在于：所述载波单元(5)包括转换芯片(J41)，所述转换芯片(J41)通过第一分压电阻(R41)、第二分压电阻(R42)、第三分压电阻(R43)、第四分压电阻(R44)与控制单元的接收端(PLC_RXD)、发射端(PLC_TXD)、复位端(PLC_RST)、触发端(PLC_EVENOUT)对应连接，所述第一分压电阻(R41)、第二分压电阻(R42)、第三分压电阻(R43)与控制单元的对应端口间连接上拉电阻，第四分压电阻(R44)连接下拉电阻。

8.根据权利要求7所述的模块化电能表，其特征在于：所述电源单元(2)包括依次连接的共模电感(L1)、整流-平衡电路(Q)、开关电源变压器(T1)，以将市电转换成工作电压。

9.根据权利要求8所述的模块化电能表，其特征在于：所述整流-平衡电路(Q)包括用于整流的第一二极管(VD1)、第二二极管(VD2)和用于起平衡电压作用的第一电阻(R101)、第二电阻(R102)、第三电阻(R103)、第四电阻(R014)，第一二极管(VD1)的正极与共模电感(L1)的一个输出端连接，第一二极管(VD1)的负极连接第二二极管(VD2)的正极，第二二极管(VD2)的负极与串联连接的第一电阻(R101)、第二电阻(R102)并联后连接后端负载，串联连接的第一电阻(R101)、第二电阻(R102)的另一端与串联连接的第三电阻(R103)、第四电阻(R104)并联后连接后端负载，串联连接的第三电阻(R103)、第四电阻(R104)的另一端连接共模电感(L1)的另一输出端。

10.根据权利要求9所述的模块化电能表，其特征在于：所述液晶显示单元(4)包括液晶显示芯片(N31)，所述液晶显示芯片(N31)的电源端口(VDD)通过接地的RC滤波电路与控制单元连接，液晶显示芯片(N31)的输入输出端(SDA)、时钟端(SCL)直接与控制单元的输入输出端(LCD_SDA)、时钟端(LCD_SCL)相连。