CN208383984U - 一种智能电表 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供一种智能电表，包含交流信号采样电路、电能计量电路、MCU主控制数据管理单元、温度采集电路、RS485通信电路、继电器保护电路；交流信号采样电路与电能计量电路、MCU主控制数据管理单元依次相连；MCU主控制数据管理单元分别与温度采集电路、继电器保护电路相连；MCU主控制数据管理单元与RS485通信电路相互连接。本发明可以单相电、三相电两用，还能同时监测3路单相电用电设备的电压、电流、功率、用电量及其电缆温度，极大地提高了监测路数，并能实时检测、分析当前线路是否存在用电异常而实施断电保护及报警，降低了用电安全隐患；本智能电表具有独立的ID号可以将电压、电流、功率、用电量、电缆温度及报警信息发送到指定的用户APP终端。

Description

一种智能电表

技术领域

本实用新型属于电子电路技术领域，具体涉及一种智能电表。

背景技术

近年来关于用电安全所发生的事故屡见不鲜，主要原因是线缆长时间使用过程会出现老化现象，在用电过程中用电设备的电流、功率长时间超额导致了线缆发热，引发的安全事故。若是电表具有实时监测用电设备的电流功率是否超额、线路线缆温度是否过高的功能，并可以及时进行线路断电保护，将可以很好地防止此类事故的发生。

当前常见的单相智能电表，只能够测量单相电或单条支路的电压、电流、功率、用电量等数据，不能同时测量多条支路用电设备的电压、电流、功率、用电量等数据，若用户需要了解多条支路或多个用电设备的电压、电流、功率、用电量时，需要安装多个电表，这将造成成本过高、设备总体积也将相应增大，并且当前的单相智能电表无法适用于三相电路；虽然目前三相智能电表，可以实现单相电、三相电两用功能，但是无法同时测量多个单相电用电设备的电流、电压、功率、用电量等数据。此外，现有智能电表均无法监测线路电缆温度，以及当电缆温度超过额定值时实施断电保护和报警。

实用新型内容

为了解决以上问题，本实用新型提供一种智能电表，可以单相电、三相电两用，还能同时监测3路单相电用电设备的电压、电流、功率、用电量及其电缆温度，极大地提高了监测路数，同时不需要增加成本及设备体积，并能实时检测、分析当前线路是否存在用电异常而实施断电保护及报警，降低了用电安全隐患；本智能电表具有独立的ID号可以将电压、电流、功率、用电量、电缆温度及报警信息发送到指定的用户APP终端。

本实用新型采用以下技术方案：一种智能电表，包含交流信号采样电路、电能计量电路、MCU主控制数据管理单元、温度采集电路、RS485通信电路、继电器保护电路；交流信号采样电路与电能计量电路、MCU主控制数据管理单元依次相连；MCU主控制数据管理单元分别与温度采集电路、继电器保护电路相连；MCU主控制数据管理单元与RS485通信电路相互连接。

RS485通信电路与外部智能主机相互连接；外部智能主机与用户APP终端相互通讯。

所述交流信号采样电路，包括交流电压采样子电路、交流电流采样子电路，所述交流电压采样子电路包含电压互感器，所述交流电流采样子电路包含电流互感器。

所述电能计量电路，包含依次连接的三相计量芯片、电流互感器、电压互感器。

所述温度采集电路，包含采样电阻、热敏电阻温度探头，所述采样电阻与热敏电阻温度探头构成串联分压电路，所述采样电阻的阻值为5-10kΩ；当电路线缆温度增高时，所述热敏电阻温度探头的电阻减小，热敏电阻温度探头两端的采样电压也会随之减小，并将电压模拟信号传输至MCU主控制数据管理单元。

所述继电器保护电路，根据MCU主控制数据管理单元的分析结果、必要时实施断电保护，其包括依次连接的输出接线端子、继电器、继电器驱动子电路。

所述MCU主控制数据管理单元，包括MCU主控制芯片、ID识别单元、时间管理单元；所述ID识别单元设有专属于每台智能电表的ID号码，所述ID号码用于与外部智能主机实现数据交互时的识别，防止外部智能主机对智能电表设备的数据识别错误。

所述RS485通信电路，用于MCU主控制数据管理单元与外部智能主机的数据通信，可以与外部任何支持RS485通信协议的智能主机相连，通过外部智能主机的数据传输实现与用户APP终端的数据交互。

本实用新型还公开一种智能电表的工作过程：

交流信号采样电路采集到的交流电流、电压信号传输至电能计量电路，电能计量电路进行处理，并换为数字信号在内部做运算，运算的结果以脉冲信号通SPI接口传输给MCU主控制数据管理单元，MCU主控制芯片对电能计量单元传输过来的脉冲信号进行处理，并根据RS485通信电路接收APP终端设置的线缆参数，判断电流、电压、功率是否超过额定值，若超过额定值，控制继电器保护电路执行断电保护。

与此同时，温度采集电路的热敏电阻温度探头采集线缆温度，并将电压模拟信号形式传输给MCU主控制数据管理单元，MCU主控制芯片对电压模拟信号进行A/D转换成数字信号，并根据RS485通信电路接收APP终端设置的线缆参数，判断线缆温度是否超过额定值，若超过额定值，控制继电器保护电路执行断电保护。

在智能电表运行的过程中，MCU主控制芯片实时监测电流、电压、功率与线缆温度，时间管理单元记录设备的用电安全状态(电流/电压/功率/线缆温度是否超额)，并将这些数据处理后通过RS485通信电路传输到外部智能主机，由外部智能主机将数据传输到用户APP终端，从而用户通过APP终端可以实时查看电流、电压、功率、线缆温度等信息；若存在不安全用电情况，MCU主控制芯片将该情况(含原因、发生时间等信息)发送至用户APP终端，以便用户第一时间能掌握用电状态。

本实用新型具有如下的有益效果：(1)本实用新型智能电表电路简单、控制方便，实现了单相电、三相电两用，一表多用，还能同时监测3路单相电用电设备的电压、电流、功率、用电量及其电缆温度，极大地提高了监测路数，满足用户想获取多条支路用电设备状态的需求；(2)实时监测线路的电流、电压及线缆温度等数据，用户可以实时通过APP终端获知以上信息，对用电设备的用电状态一目了然，实现了与用户APP终端的数据交互；(3)根据用户在APP终端设置的线缆参数(线缆材质、线芯大小)及监测到的数据，智能电表可以智能地进行数据分析、判断，若存在不安全用电，及时进行断电保护及报警(推送报警信息至用户APP终端)，极大地提高了用电安全，预防用电危险的发生。

附图说明

图1是本实用新型智能电表的电路结构示意图。

具体实施方式

以下结合附图和具体实施例，对本实用新型进行详细说明。

如图1所示，本实用新型提供一种智能电表，包含交流信号采样电路、电能计量电路、MCU主控制数据管理单元、温度采集电路、RS485通信电路、继电器保护电路；交流信号采样电路与电能计量电路、MCU主控制数据管理单元依次相连；MCU主控制数据管理单元分别与温度采集电路、继电器保护电路相连；MCU主控制数据管理单元与RS485通信电路相互连接。

RS485通信电路与外部智能主机相互连接；外部智能主机与用户APP终端相互通讯。

所述交流信号采样电路，包括交流电压采样子电路、交流电流采样子电路，所述交流电压采样子电路包含电压互感器，所述交流电流采样子电路包含电流互感器。

所述电能计量电路，包含依次连接的三相计量芯片、电流互感器、电压互感器。

所述温度采集电路，包含采样电阻、热敏电阻温度探头，所述采样电阻与热敏电阻温度探头构成串联分压电路，所述采样电阻的阻值为10kΩ；当电路线缆温度增高时，所述热敏电阻温度探头的电阻减小，热敏电阻温度探头两端的采样电压也会随之减小，并将电压模拟信号传输至MCU主控制数据管理单元。

所述继电器保护电路，用于根据MCU主控制数据管理单元的分析结果、实施断电保护，其包括依次连接的输出接线端子、继电器、继电器驱动子电路。

所述MCU主控制数据管理单元，包括MCU主控制芯片、ID识别单元、时间管理单元；所述ID识别单元设有专属于每台智能电表的ID号码，所述ID号码用于与外部智能主机实现数据交互时的识别，防止外部智能主机对智能电表设备的数据识别错误。

所述RS485通信电路，用于MCU主控制数据管理单元与外部智能主机的数据通信，可以与外部任何支持RS485通信协议的智能主机相连，通过外部智能主机的数据传输实现与用户APP终端的数据交互。

本实用新型还公开一种智能电表的工作过程：

用户在手机APP终端设置线缆参数，即线缆材质和线芯大小，智能电表将会根据用户所设定的参数进行实时检测，存在不安全用电时实行断电保护。

交流信号采样电路采集到的交流电流、电压信号传输至电能计量电路，电能计量电路进行处理，并换为数字信号在内部做运算，运算的结果以脉冲信号通SPI接口传输给MCU主控制数据管理单元，MCU主控制芯片对电能计量单元传输过来的脉冲信号进行处理，并根据RS485通信电路接收APP终端设置的线缆参数，判断电流、电压、功率是否超过额定值；若超过额定值，控制继电器保护电路执行断电保护，同时MCU主控制芯片将不安全用电情况(含原因、发生时间等信息)发送至用户APP终端，以便用户第一时间能掌握用电状态。

温度采集电路的热敏电阻温度探头采集线缆温度，并将电压模拟信号形式传输给MCU主控制数据管理单元，MCU主控制芯片对电压模拟信号进行A/D转换成数字信号，并根据RS485通信电路接收APP终端设置的线缆参数，判断线缆温度是否超过额定值；若超过额定值，控制继电器保护电路执行断电保护，同时MCU主控制芯片将不安全用电情况(含原因、发生时间等信息)发送至用户APP终端，以便用户第一时间能掌握用电状态。

在智能电表运行的过程中，MCU主控制芯片实时监测电流、电压与线缆温度，时间管理单元记录设备的用电安全状态(电流/电压/功率/线缆温度是否超额)，并将这些数据处理后通过RS485通信电路传输到外部智能主机，由外部智能主机将数据传输到用户APP终端，从而用户通过APP终端可以实时查看电流、电压、功率、线缆温度等信息。

Claims (10)

1.一种智能电表，其特征在于，包含交流信号采样电路、电能计量电路、MCU主控制数据管理单元、温度采集电路、RS485通信电路、继电器保护电路、外部智能主机、用户APP终端；交流信号采样电路与电能计量电路、MCU主控制数据管理单元依次相连；MCU主控制数据管理单元分别与温度采集电路、继电器保护电路相连；MCU主控制数据管理单元与RS485通信电路相互连接；RS485通信电路与外部智能主机相连；外部智能主机与用户APP终端相互通讯。

2.根据权利要求1所述的智能电表，其特征在于，所述交流信号采样电路，包括交流电压采样子电路、交流电流采样子电路。

3.根据权利要求2所述的智能电表，其特征在于，所述交流电压采样子电路包含电压互感器，所述交流电流采样子电路包含电流互感器。

4.根据权利要求1所述的智能电表，其特征在于，所述电能计量电路，包含依次连接的三相计量芯片、电流互感器、电压互感器。

5.根据权利要求1所述的智能电表，其特征在于，所述温度采集电路，包含采样电阻、热敏电阻温度探头，所述采样电阻与热敏电阻温度探头构成串联分压电路。

6.根据权利要求5所述的智能电表，其特征在于，所述采样电阻的阻值为5-10kΩ；所述热敏电阻温度探头的电阻会随着线缆温度升高而减小。

7.根据权利要求1所述的智能电表，其特征在于，所述继电器保护电路，包括依次连接的输出接线端子、继电器、继电器驱动子电路。

8.根据权利要求1所述的智能电表，其特征在于，所述MCU主控制数据管理单元，包括MCU主控制芯片、ID识别单元、时间管理单元。

9.根据权利要求8所述的智能电表，其特征在于，所述ID识别单元设有专属于每台智能电表的ID号码，所述ID号码用于与外部智能主机实现数据交互时的识别，防止外部智能主机对智能电表设备的数据识别错误。

10.根据权利要求1所述的智能电表，其特征在于，所述RS485通信电路，可以与外部任何支持RS485通信协议的智能主机相连。