CN207611102U - 一种具有温湿度检测功能的多功能电力仪表 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种具有温湿度检测功能的多功能电力仪表，涉及电力技术领域，该多功能电力仪表包括：控制单元、温湿度传感器、通讯单元、电力参数采集单元、开关量信号输入单元、开关量信号输出单元、人机交互单元和供电单元，控制单元分别连接温湿度传感器、通讯单元、电力参数采集单元、开关量信号输入单元、开关量信号输出单元、人机交互单元和供电单元；该多功能电力仪表不仅可以监测配电开关柜的电力参数和开关量状态，还可以采集开关柜的温湿度参数，减少了对开关柜空间的占用，同时借助多功能电力仪表的组网通讯功能，将温湿度监测与控制一并纳入集中监控系统进行有效监管，消除监测盲区，确保用电安全。

Description

一种具有温湿度检测功能的多功能电力仪表

技术领域

本实用新型涉及电力技术领域，尤其是一种具有温湿度检测功能的多功能电力仪表。

背景技术

开关柜主要用于在电力系统进行发电、输电、配电和电能转换的过程中，进行开合、控制和保护用电设备，是一种重要的供配电设备。

为了对开关柜的工作状态进行监测，目前开关柜中通常设置有多功能电力仪表和温湿度传感器，多功能电力仪表通常具有电力参数的采集与显示、开关量状态监测及现场控制功能，用于对配电系统参数进行监控，温湿度传感器用于感应开关柜的温湿度参数。多功能电力仪表和温湿度传感器会占用开关柜较多的位置和空间，提高开关柜的成本，另外，温湿度传感器采集到的温湿度参数只能在现场显示，不具有集中监控功能，实时性也较差。

实用新型内容

本发明人针对上述问题及技术需求，提出了一种具有温湿度检测功能的多功能电力仪表，该多功能电力仪表在监测配电开关柜的电力参数和开关量状态的同时，可以采集开关柜中的温湿度信号，并利用多功能电力仪表的输出功能完成加热器和风扇的控制，达到温湿度监测和控制的目的，同时可以将温湿度信号上传至上位机，达到远程监控的目的。

本实用新型的技术方案如下：

一种具有温湿度检测功能的多功能电力仪表，该多功能电力仪表包括：控制单元、温湿度传感器、通讯单元、电力参数采集单元、开关量信号输入单元、开关量信号输出单元、人机交互单元和供电单元，控制单元分别连接温湿度传感器、通讯单元、电力参数采集单元、开关量信号输入单元、开关量信号输出单元、人机交互单元和供电单元，温湿度传感器用于采集温湿度信号，电力参数采集单元用于采集电力参数信号，开关量信号输入单元用于采集开关量状态信号，通讯单元与上位机建立有通讯连接，控制单元通过通讯单元将温湿度信号、电力参数信号和开关量状态信号发送给上位机，开关量信号输出单元连接温湿度控制组件，温湿度控制组件包括加热器和风扇中的至少一种，控制单元还用于通过开关量信号输出单元控制温湿度控制组件。

其进一步的技术方案为，开关量信号输出单元的输入端连接第一电阻，开关量信号输出单元的输入端连接控制单元，第一电阻的另一端连接三极管的基极，三极管的集电极接地、发射极分别连接二极管的正极和继电器的一端，二极管的负极连接继电器的另一端并连接上拉电源，继电器用于控制温湿度控制组件中的控制开关的开启和闭合。

其进一步的技术方案为，控制单元包括MA82G5A64芯片，温湿度传感器包括DHT22芯片，温湿度传感器的第一引脚连接上拉电源、第二引脚通过上拉电阻连接上拉电源、第三引脚悬空、第四引脚接地，温湿度传感器的第二引脚还连接控制单元的第二十四引脚，控制单元通过IO口模拟通讯的方式获取温湿度信号。

其进一步的技术方案为，人机交互单元包括按键单元和显示单元。

其进一步的技术方案为，电力参数采集单元包括电流参数采集单元、电压参数采集单元和电力参数模数转换单元，电流参数采集单元和电压参数采集单元分别连接电力参数模数转换单元，电力参数模数转换单元连接控制单元。

本实用新型的有益技术效果是：

本申请公开了一种具有温湿度检测功能的多功能电力仪表，该多功能电力仪表安装在配电开关柜中，以现有的多功能电力仪表为基础，在监测配电开关柜的电力参数和开关量状态的同时，增加温度和湿度的采集电路，把开关柜内温湿度作为一个扩充测量参数，实现对温湿度的监测，减少了对开关柜空间的占用。同时利用多功能电力仪表的输出功能完成加热器和风扇的控制，以达到对温湿度进行控制的目的。同时借助多功能电力仪表的组网通讯功能，在通讯协议内增加温湿度信号上传及加热器和风扇的控制，以达到通过上位机远程监控的目的，可以实现组网监控，实时性更好。

附图说明

图1是本申请公开的具有温湿度检测功能的多功能电力仪表的电路结构图。

图2是本申请公开的多功能电力仪表中的温湿度传感器的引脚连接图。

图3是本申请公开的多功能电力仪表中的开关量信号输出单元的电路图。

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做进一步说明。

本申请公开了一种具有温湿度检测功能的多功能电力仪表，该多功能电力仪表安装在配电开关柜中，以现有的多功能电力仪表为基础，在监测配电开关柜的电力参数和开关量状态的同时，增加温度和湿度的采集电路，把开关柜内温湿度作为一个扩充测量参数。请参考图1，该多功能电力仪表包括：控制单元、温湿度传感器、通讯单元、电力参数采集单元、开关量信号输入单元、开关量信号输出单元、人机交互单元和供电单元，控制单元分别连接温湿度传感器、通讯单元、电力参数采集单元、开关量信号输入单元、开关量信号输出单元、人机交互单元和供电单元。

控制单元包括MCU(Microcontroller Unit，微控制单元)和组成电路所必须的外围电路，控制单元用于完成各类信息的采集、处理、显示、控制、人机交互以及通讯，是整个多功能电力仪表的核心控制单元，本申请中的控制单元中的MCU为市售的MA82G5A64芯片，其共包括48个引脚。

温湿度传感器用于采集开关柜中的温湿度信号，本申请中的温湿度传感器采用DHT22芯片，请参考图2，该传感器的第一引脚(VDD脚)连接上拉电源VCC、第二引脚(DATA脚)通过上拉电阻R连接上拉电源VCC、第三引脚(NC脚)悬空、第四引脚(GND脚)接地，第二引脚(DATA脚)还作为该温湿度传感器的输出端连接控制单元，具体为连接控制单元的第24引脚，使得控制单元可以通过IO口模拟通讯的方式直接获取温湿度信号的数字信号，以数字信号的形式进行参数传递可以减少控制单元的运算需求，提高多功能电力仪表的运行效率。

电力参数采集单元包括电流参数采集单元、电压参数采集单元和电力参数模数转换单元，电流参数采集单元和电压参数采集单元分别包括三个，用于采集三相的电流参数和电压参数，电流参数采集单元采用内置小CT采集交流电流(1A/5A)，电压参数采集单元采用电阻分压方式采集交流电压，电力参数模数转换单元采用市售的ATT7022CU芯片来采集所得到的电流电压模拟量参数，以保障各项电力参数信号的准确采集，本申请中电力参数采集单元采集到的电力参数信号包括：电流、电压、功率、功率因数、四象限电能、2～21次谐波参数、复费率计量等，能满足各类电力参数的监测需要。该电力参数采集单元为现有的多功能电力仪表中的单元，本申请对其具体电路不作赘述。

开关量信号输入单元连接开关柜中的各个开关量并用于采集开关量状态信号，开关柜中的开关量包括断路器和刀闸位置等，控制单元用于根据开关量状态信号确定开关量的开闭状态。该开关量信号输入单元为现有的多功能电力仪表中的单元，本申请对其具体电路不作赘述。

通讯单元与上位机建立有通讯连接，该通讯连接可以是有线连接也可以是无线连接，在本申请中，该通讯单元是基于标准RS485数字通讯接口的通讯单元，其通过MODBUS-RTU协议来上传或下载各项参数信号及控制信号，其向上位机上传的参数信号包括采集到的温湿度信号、电力参数信号和开关量状态信号。

开关量信号输出单元连接温湿度控制组件，温湿度控制组件包括加热器和风扇中的至少一种，控制单元还用于通过开关量信号输出单元控制温湿度控制组件，包括控制加热器和/风扇的启停，具体的，控制单元可以是根据采集到的温湿度信号来控制加热器和/风扇的启停，也可以是根据通过通讯单元接收到的控制信号来控制。在实际实现时，开关量信号输出单元还连接断路器和报警器等，控制单元还可以根据采集到的温湿度信号、电力参数信号和开关量状态信号控制断路器跳闸，和/或控制报警器发出报警等。请参考图3示出的开关量输出单元的电路图，开关量信号输出单元的输入端Sin连接第一电阻R1，开关量信号输出单元的输入端Sin连接控制单元，具体为连接MA82G5A64芯片的第五引脚，第一电阻R1的另一端连接三极管Q1的基极，三极管Q1的集电极接地、发射极分别连接二极管D1的正极和继电器J的一端，二极管D1的负极连接继电器J的另一端并连接上拉电源VCC，本申请中的二极管D1的型号为IN4007，继电器J用于控制温湿度控制组件中的控制开关K的开启和闭合。其原理为：控制开关K处于常开状态，当控制单元向开关量信号输出单元输入低电平时，三极管Q1导通，继电器J得电动作，控制开关K闭合，从而可以控制断路器跳闸、报警器报警、加热器启动、风扇启动等，具体完成的指令可以根据需要设置。

人机交互单元包括按键单元和显示单元，显示单元可以包括液晶显示屏或数码管，当显示单元包括液晶显示屏时，显示单元中还包括液晶显示驱动电路，液晶显示驱动电路连接控制单元和液晶显示屏，液晶显示驱动电路根据控制单元的指令驱动液晶显示屏进行信息显示，液晶显示驱动电路可以由市售的HT1625芯片实现。

供电单元用于为多功能电力仪表中的各个单元提供上拉电源VCC，在本申请中该上拉电源VCC为5V电源，供电单元为常见的电路单元，本申请对其具体电路图不作赘述。

以上所述的仅是本申请的优选实施方式，本实用新型不限于以上实施例。可以理解，本领域技术人员在不脱离本实用新型的精神和构思的前提下直接导出或联想到的其他改进和变化，均应认为包含在本实用新型的保护范围之内。

Claims (5)

1.一种具有温湿度检测功能的多功能电力仪表，其特征在于，所述多功能电力仪表包括：控制单元、温湿度传感器、通讯单元、电力参数采集单元、开关量信号输入单元、开关量信号输出单元、人机交互单元和供电单元，所述控制单元分别连接所述温湿度传感器、通讯单元、电力参数采集单元、开关量信号输入单元、开关量信号输出单元、人机交互单元和供电单元，所述温湿度传感器用于采集温湿度信号，所述电力参数采集单元用于采集电力参数信号，所述开关量信号输入单元用于采集开关量状态信号，所述通讯单元与上位机建立有通讯连接，所述控制单元通过所述通讯单元将所述温湿度信号、所述电力参数信号和所述开关量状态信号发送给所述上位机，所述开关量信号输出单元连接温湿度控制组件，所述温湿度控制组件包括加热器和风扇中的至少一种，所述控制单元还用于通过所述开关量信号输出单元控制所述温湿度控制组件。

2.根据权利要求1所述的多功能电力仪表，其特征在于，所述开关量信号输出单元的输入端连接第一电阻，所述开关量信号输出单元的输入端连接所述控制单元，所述第一电阻的另一端连接三极管的基极，所述三极管的集电极接地、发射极分别连接二极管的正极和继电器的一端，所述二极管的负极连接所述继电器的另一端并连接上拉电源，所述继电器用于控制所述温湿度控制组件中的控制开关的开启和闭合。

3.根据权利要求1或2所述的多功能电力仪表，其特征在于，所述控制单元包括MA82G5A64芯片，所述温湿度传感器包括DHT22芯片，所述温湿度传感器的第一引脚连接上拉电源、第二引脚通过上拉电阻连接上拉电源、第三引脚悬空、第四引脚接地，所述温湿度传感器的第二引脚还连接所述控制单元的第二十四引脚，所述控制单元通过IO口模拟通讯的方式获取所述温湿度信号。

4.根据权利要求1所述的多功能电力仪表，其特征在于，所述人机交互单元包括按键单元和显示单元。

5.根据权利要求1所述的多功能电力仪表，其特征在于，所述电力参数采集单元包括电流参数采集单元、电压参数采集单元和电力参数模数转换单元，所述电流参数采集单元和所述电压参数采集单元分别连接所述电力参数模数转换单元，所述电力参数模数转换单元连接所述控制单元。