CN210376512U - 一种数字功率表 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种数字功率表，包括箱体、电子线路板、液晶显示屏与报警器，箱体上设置有RS485通信接口和网络通信接口，电子线路板上集成有电源模块、单片机和通信模块，通信模块包括RS485通信模块和以太网通信模块，以太网通信模块包括以太网模块和隔离滤波器，RS485通信模块与RS485通信接口相接，隔离滤波器与网络通信接口相接，单片机的输入端接有A线电流检测模块、C线电流检测模块、AB线电压检测电路和CB线电压检测电路，以及温度传感器。本实用新型结构简单、能计量有功功率，同时便于对功率表的监控，实时性高、精度高，成本低，且能保证功率表正常稳定工作。

Description

一种数字功率表

技术领域

本实用新型属于电子式电表技术领域，具体涉及一种数字功率表。

背景技术

数字功率表是测量交流电功率的数字仪表，数字功率表应用在电力电网系统，工矿企业，公用设施，智能大厦等场合。但是，目前使用较多的机械功率表的准确度不高，仪表的耗工大、过载能力小，表盘刻度不均匀，不能完全适应快速有效的工作生活节凑；另外，目前的数字功率表一般还需要集成电能芯片，需要检测三相电压和电流进行功率计算，结构复杂，且功耗大；其次，功率表上一般未设置通信接口，不能使功率表与监控计算机相接，实现对功率表的监控。因此，现如今缺少一种结构简单、成本低、设计合理的数字功率表，能计量有功功率，同时便于对功率表的监控，实时性高、精度高，成本低，且能保证功率表正常稳定工作。

实用新型内容

本实用新型所要解决的技术问题在于针对上述现有技术中的不足，提供一种数字功率表，其结构简单、设计合理，能计量有功功率，且便于对功率表的监控，实时性高、精度高，成本低，且能保证功率表正常稳定工作。

为解决上述技术问题，本实用新型采用的技术方案是：一种数字功率表，其特征在于：包括箱体、设置在所述箱体内的电子线路板和设置在所述箱体上的液晶显示屏与报警器，所述箱体上设置有RS485通信接口和网络通信接口，所述电子线路板上集成有电源模块、单片机和与单片机相接的通信模块，所述通信模块包括RS485通信模块和以太网通信模块，所述以太网通信模块包括以太网模块和与以太网模块相接的隔离滤波器，所述RS485通信模块与RS485通信接口相接，所述隔离滤波器与网络通信接口相接，所述单片机的输入端接有用于检测A相线的线电流的A线电流检测模块、用于检测C相线的线电流的C线电流检测模块、用于检测AB相线的线电压的AB线电压检测电路和用于检测CB相线的线电压的CB线电压检测电路，以及用于检测箱体内温度的温度传感器，所述报警器由单片机进行控制，所述单片机为MSP430F149单片机。

上述的一种数字功率表，其特征在于：所述A线电流检测模块包括A 线电流传感器和与A线电流传感器输出端相接的A线电流调理电路，所述 C线电流检测模块包括C线电流传感器和与C线电流传感器输出端相接的 C线电流调理电路,所述A线电流调理电路的输出端和C线电流调理电路的输出端均与单片机的输入端相接。

上述的一种数字功率表，其特征在于：所述A线电流传感器为DL1电流传感器，所述A线电流调理电路包括电阻R1、电阻R2、电容C13、双向二极管I1和电容C8，所述DL1电流传感器的一次侧的两端串接在检测电网的A相线，所述DL1电流传感器的二次侧的一端分三路，一路与电阻R1 的一端相接，另一路与电阻R2的一端相接，第三路与双向二极管I1的第 3引脚相接；所述DL1电流传感器的二次侧的另一端分两路，一路与电阻 R1的另一端相接，另一路接地；所述电阻R2的另一端分三路，一路经电容C13接地，另一路经电容C8接地，第三路与单片机的P6.0引脚相接；所述双向二极管I1的第1引脚接地，所述双向二极管I1的第2引脚接3.3V 电源输出端；

所述C线电流传感器为DL2电流传感器，所述C线电流调理电路包括电阻R6、电阻R7、双向二极管I2和电容C14，所述DL2电流传感器的一次侧的两端串接在检测电网的C相线，所述DL2电流传感器的二次侧的一端分三路，一路与电阻R6的一端相接，另一路与电阻R7的一端相接，第三路与双向二极管I2的第3引脚相接；所述DL2电流传感器的二次侧的另一端分两路，一路与电阻R6的另一端相接，另一路接地；所述电阻R7 的另一端分两路，一路经电容C14接地，另一路与单片机的P6.1引脚相接；所述双向二极管I2的第1引脚接地，所述双向二极管I2的第2引脚接3.3V电源输出端。

上述的一种数字功率表，其特征在于：所述AB线电压检测电路包括电阻R14、电阻R15、电阻R16、电阻R17、电阻R19、电阻R18和双向二极管I3，所述电阻R14的一端与检测电网的A相线相接，所述电阻R14 的另一端经串联的电阻R15和电阻R16与电阻R17的一端相接，所述电阻 R17的另一端分三路，一路与双向二极管I3的第3引脚相接，另一路与电阻R19的一端相接，第三路与电阻R18的一端相接；所述电阻R18的另一端分两路，一路经电容C23接地，另一路与单片机的P6.2引脚相接；

所述CB线电压检测电路包括电阻R27、电阻R28、电阻R29、电阻R30、电阻R26、电阻R25和双向二极管I4，所述电阻R27的一端与检测电网的 C相线相接，所述电阻R27的另一端经串联的电阻R28和电阻R29与电阻 R30的一端相接，所述电阻R30的另一端分三路，一路与双向二极管I4 的第3引脚相接，另一路与电阻R26的一端相接，第三路与电阻R25的一端相接；所述电阻R25的另一端分两路，一路经电容C24接地，另一路与单片机的P6.3引脚相接；所述电阻R26的另一端和电阻R19的另一端均与检测电网的B相线相接，所述双向二极管I3的第1引脚和双向二极管 I4的第1引脚接地，所述双向二极管I3的第2引脚和双向二极管I4的第 2引脚接3.3V电源输出端。

上述的一种数字功率表，其特征在于：所述RS485通信模块包括芯片 MAX1487、型号为TLP521的光耦U2和型号为TLP521的光耦U4，所述芯片 MAX1487的第1引脚与光耦U2的阴极相接，所述光耦U2的阳极经电阻R31 与5V电源输出端相接，所述光耦U2的发射极接地，所述光耦U2的集电极分两路，一路经电阻R32与5V电源输出端相接，另一路与单片机的P3.5引脚相接，所述芯片MAX1487的第2引脚和第3引脚的连接端与单片机的 P6.5引脚相接，所述芯片MAX1487的第4引脚分三路，一路与光耦U4的集电极相接，另一路经电阻R35与5V电源输出端相接，第三路经电阻R38 与三极管Q1的基极相接；所述光耦U4的发射极接地，所述光耦U4的阴极与单片机的P3.4引脚相接，所述光耦U4的阳极经电阻R37与5V电源输出端相接，所述三极管Q1的集电极经电阻R36与5V电源输出端相接，所述三极管Q1的发射极接地，所述芯片MAX1487的第5引脚接地，所述芯片MAX1487的第6引脚分三路，一路经电阻R33与5V电源输出端相接，另一路与电阻R41的一端相接，第三路与稳压管D7的阳极相接；所述芯片MAX1487的第7引脚分三路，一路经电阻R34接地，另一路与电阻R40 的一端相接，第三路与稳压管D8的阳极相接；所述稳压管D7的阴极和稳压管D8的阴极均接地，所述电阻R41的另一端和电阻R40的另一端均与 RS485通信接口相接。

上述的一种数字功率表，其特征在于：所述以太网模块为RTL8015AS 以太网模块，所述隔离滤波器为20F001N隔离滤波器，所述网络通信接口为RJ45接口。

上述的一种数字功率表，其特征在于：所述RTL8015AS以太网模块包括芯片RTL8015AS，所述隔离滤波器包括芯片20F001N；

所述芯片RTL8015AS的SA0引脚-SA4引脚分别与单片机的P1.0-P1.4 引脚相接，所述芯片RTL8015AS的SA5引脚-SA7引脚和所述芯片RTL8015AS 的SA10引脚-SA19引脚均接地，所述芯片RTL8015AS的SA8引脚-SA9引脚均接5V电源输出端，所述芯片RTL8015AS的SD0引脚-SD7引脚分别与单片机的P2.0-P2.7引脚相接，所述芯片RTL8015AS的RSTDRV引脚、IOWB 引脚和IORB引脚分别与单片机的P1.5-P1.7引脚相接，所述芯片 RTL8015AS的SMEMWB引脚、SMEMRB引脚和JP引脚均接5V电源输出端，所述芯片RTL8015AS的IOCS16B引脚经电阻R20接地，所述芯片RTL8015AS 的AEN引脚接地，所述芯片RTL8015AS的TPOUT+引脚分两路，一路经电容 C20接地，另一路经电阻R21与芯片20F001N的TD+引脚相接；所述芯片RTL8015AS的TPOUT-引脚分两路，一路经电容C21接地，另一路经电阻R22 与芯片20F001N的TD-引脚相接；所述芯片RTL8015AS的TPIN+引脚分两路，一路与电阻R23的一端相接，另一路与芯片20F001N的RD+引脚相接；所述芯片RTL8015AS的TPIN-引脚分两路，一路与电阻R24的一端相接，另一路与芯片20F001N的RD-引脚相接；所述电阻R23的另一端和电阻R24 的另一端经电容C22接地；所述芯片20F001N的TX+引脚与RJ45接口的 TX+引脚相接，所述芯片20F001N的TX-引脚与RJ45接口的TX-引脚相接，所述芯片20F001N的RX+引脚与RJ45接口的RX+引脚相接，所述芯片 20F001N的RX-引脚与RJ45接口的RX-引脚相接。

上述的一种数字功率表，其特征在于：所述电源模块包括整流桥D1、变压器T2、芯片LM7815、芯片LM7812、芯片TNY276PN、型号为TLP521 的光耦U1和可控精密稳压源TL431，所述整流桥D1的两个交流输入端接 220V电源，所述整流桥D1的正直流输出端分五路，第一路与电容C3的一端相接，第二路经电阻R4与电阻R5的一端相接，第三路与TVS二极管D3 的阳极相接，第四路与变压器T2的初级线圈的一端相接，第五路经电容 C7接地；所述整流桥D1的负直流输出端分四路，第一路与电容C3的另一端相接，第二路与芯片TNY276PN的第5引脚-第8引脚的连接端相接，第三路与电容C18的一端相接，第四路与光耦U1的发射极相接；所述芯片 TNY276PN的第1引脚分两路，一路与电阻R5的另一端相接，另一路与光耦U1的集电极相接；所述芯片TNY276PN的第2引脚与电容C18的另一端相接，所述芯片TNY276PN的第4引脚分两路，一路与FRD二极管D4的阳极相接，另一路与变压器T2的初级线圈的另一端相接；所述TVS二极管 D3的阴极与FRD二极管D4的阴极相接；

所述变压器T2的第一次级线圈的一端与整流二极管D2的阳极相接，所述整流二极管D2的阴极分三路，第一路与电容C4的一端相接，第二路与电容C5的一端相接，第三路与芯片LM7815的Vin引脚相接；所述芯片 LM7815的Vout引脚分两路，一路与电容C6的一端相接，另一路为15V 电源输出端；所述变压器T2的第一次级线圈的另一端分五路，第一路与电容C4的另一端相接，第二路与电容C5的另一端相接，第三路与芯片 LM7815的GND引脚相接，第四路与电容C6的另一端相接，第五路接地；

所述变压器T2的第二次级线圈的一端与整流二极管D5的阳极相接，所述整流二极管D5的阴极分三路，第一路与电容C9的一端相接，第二路与电容C10的一端相接，第三路与芯片LM7812的Vin引脚相接；所述芯片LM7812的Vout引脚分两路，一路与电容C11的一端相接，另一路为12V 电源输出端；所述变压器T2的第二次级线圈的另一端分五路，第一路与电容C9的另一端相接，第二路与电容C10的另一端相接，第三路与芯片 LM7812的GND引脚相接，第四路与电容C11的另一端相接，第五路接地；

所述变压器T2的第三次级线圈的一端与整流二极管D6的阳极相接，所述整流二极管D6的阴极分四路，第一路与电容C15的一端相接，第二路与电感L1的一端相接，第三路与电阻R8的一端相接，第四路与电阻R10 的一端相接；所述电感L1的另一端分四路，一路与电容C16的一端相接，另一路与电容C17的一端相接，第三路为5V电源输出端，第四路与电阻R12的一端相接；所述变压器T2的第三次级线圈的另一端分四路，第一路与电容C15的另一端相接，第二路与电容C16的另一端相接，第三路与电容C17的另一端相接，第四路接地；

所述光耦U1的阳极与电阻R8的另一端相接，所述光耦U1的阴极分三路，一路与电阻R10的另一端相接，另一路与电容C19的一端相接，第三路与可控精密稳压源TL431的第3引脚相接，所述可控精密稳压源TL431 的第2引脚接地，所述可控精密稳压源TL431的第1引脚分三路，一路经电阻R11与电容C19的另一端相接，另一路与电阻R12的另一端相接，第三路经电容R13接地。

本实用新型与现有技术相比具有以下优点：

1、本实用新型结构简单、设计合理，成本低且体积小。

2、本实用新型设置A线电流检测模块、C线电流检测模块、AB线电压检测电路和CB线电压检测电路分别对检测电网的A相线的线电流、C相线的线电流、AB相线的线电压和CB相线的线电压，发送至单片机，得到电网的有功功率，便于查看了解电网运行质量。

3、本实用新型箱体内的集成电路板上设置RS485通信模块，与箱体上设置的RS485通信接口相接，从而便于将功率表通过RS485总线与监控计算机有线相接，实现对功率表的远程监控，且便于多个功率表与监控计算机相接。

4、本实用新型箱体内的集成电路板上设置以太网通信模块，与箱体上设置的网络通信接口相接，便于将网线插入，从而将功率表接入互联网而与监控计算机无线相接，实现对功率表的远程监控；另一方面，便于监控计算机与多个功率表的相接，实现对多个功率表的监控。

综上所述，本实用新型结构简单、设计合理，能计量有功功率，且便于对功率表的监控，实时性高、精度高，成本低，且能保证功率表正常稳定工作。

下面经附图和实施例，对本实用新型的技术方案做进一步的详细描述。

附图说明

图1为本实用新型的电路原理框图。

图2为本实用新型A线电流检测模块和C线电流检测模块的电路原理图。

图3为本实用新型AB线电压检测电路和CB线电压检测电路的电路原理图。

图4为本实用新型RS485通信模块的电路原理图。

图5为本实用新型以太网模块、隔离滤波器和网络通信接口的电路原理图。

图6为本实用新型电源模块的电路原理图。

图7为本实用新型的结构示意图。

附图标记说明:

1—单片机； 2—电源模块； 3—A线电流传感器；

4—A线电流调理电路； 5—C线电流传感器； 6—C线电流调理电路；

7—AB线电压检测电路； 8—CB线电压检测电路； 9—温度传感器；

10—液晶显示屏； 11—RS485通信模块； 12—RS485通信接口；

13—以太网模块； 14—隔离滤波器； 15—网络通信接口；

16—报警器； 17—箱体。

具体实施方式

如图1和图7所示，本实用新型包括箱体17、设置在所述箱体17内的电子线路板和设置在所述箱体17上的液晶显示屏10与报警器16，所述箱体 17上设置有RS485通信接口12和网络通信接口15，所述电子线路板上集成有电源模块2、单片机1和与单片机1相接的通信模块，所述通信模块包括 RS485通信模块11和以太网通信模块，所述以太网通信模块包括以太网模块 13和与以太网模块13相接的隔离滤波器14，所述RS485通信模块11与RS485 通信接口12相接，所述隔离滤波器14与网络通信接口15相接，所述单片机 1的输入端接有用于检测A相线的线电流的A线电流检测模块、用于检测C 相线的线电流的C线电流检测模块、用于检测AB相线的线电压的AB线电压检测电路7和用于检测CB相线的线电压的CB线电压检测电路8，以及用于检测箱体17内温度的温度传感器9，所述报警器16由单片机1进行控制，所述单片机1为MSP430F149单片机。

如图1所示，本实施例中，所述A线电流检测模块包括A线电流传感器 3和与A线电流传感器3输出端相接的A线电流调理电路4，所述C线电流检测模块包括C线电流传感器5和与C线电流传感器5输出端相接的C线电流调理电路6,所述A线电流调理电路4的输出端和C线电流调理电路6的输出端均与单片机1的输入端相接。

如图2所示，本实施例中，所述A线电流传感器3为DL1电流传感器，所述A线电流调理电路4包括电阻R1、电阻R2、电容C13、双向二极管I1 和电容C8，所述DL1电流传感器的一次侧的两端串接在检测电网的A相线，所述DL1电流传感器的二次侧的一端分三路，一路与电阻R1的一端相接，另一路与电阻R2的一端相接，第三路与双向二极管I1的第3引脚相接；所述 DL1电流传感器的二次侧的另一端分两路，一路与电阻R1的另一端相接，另一路接地；所述电阻R2的另一端分三路，一路经电容C13接地，另一路经电容C8接地，第三路与单片机1的P6.0引脚相接；所述双向二极管I1的第1 引脚接地，所述双向二极管I1的第2引脚接3.3V电源输出端；

所述C线电流传感器5为DL2电流传感器，所述C线电流调理电路6包括电阻R6、电阻R7、双向二极管I2和电容C14，所述DL2电流传感器的一次侧的两端串接在检测电网的C相线，所述DL2电流传感器的二次侧的一端分三路，一路与电阻R6的一端相接，另一路与电阻R7的一端相接，第三路与双向二极管I2的第3引脚相接；所述DL2电流传感器的二次侧的另一端分两路，一路与电阻R6的另一端相接，另一路接地；所述电阻R7的另一端分两路，一路经电容C14接地，另一路与单片机1的P6.1引脚相接；所述双向二极管I2的第1引脚接地，所述双向二极管I2的第2引脚接3.3V电源输出端。

如图3所示，本实施例中，所述AB线电压检测电路7包括电阻R14、电阻R15、电阻R16、电阻R17、电阻R19、电阻R18和双向二极管I3，所述电阻R14的一端与检测电网的A相线相接，所述电阻R14的另一端经串联的电阻R15和电阻R16与电阻R17的一端相接，所述电阻R17的另一端分三路，一路与双向二极管I3的第3引脚相接，另一路与电阻R19的一端相接，第三路与电阻R18的一端相接；所述电阻R18的另一端分两路，一路经电容C23 接地，另一路与单片机1的P6.2引脚相接；

所述CB线电压检测电路8包括电阻R27、电阻R28、电阻R29、电阻R30、电阻R26、电阻R25和双向二极管I4，所述电阻R27的一端与检测电网的C 相线相接，所述电阻R27的另一端经串联的电阻R28和电阻R29与电阻R30 的一端相接，所述电阻R30的另一端分三路，一路与双向二极管I4的第3引脚相接，另一路与电阻R26的一端相接，第三路与电阻R25的一端相接；所述电阻R25的另一端分两路，一路经电容C24接地，另一路与单片机1的P6.3 引脚相接；所述电阻R26的另一端和电阻R19的另一端均与检测电网的B相线相接，所述双向二极管I3的第1引脚和双向二极管I4的第1引脚接地，所述双向二极管I3的第2引脚和双向二极管I4的第2引脚接3.3V电源输出端。

如图4所示，本实施例中，所述RS485通信模块11包括芯片MAX1487、型号为TLP521的光耦U2和型号为TLP521的光耦U4，所述芯片MAX1487的第1引脚与光耦U2的阴极相接，所述光耦U2的阳极经电阻R31与5V电源输出端相接，所述光耦U2的发射极接地，所述光耦U2的集电极分两路，一路经电阻R32与5V电源输出端相接，另一路与单片机1的P3.5引脚相接，所述芯片MAX1487的第2引脚和第3引脚的连接端与单片机1的P6.5引脚相接，所述芯片MAX1487的第4引脚分三路，一路与光耦U4的集电极相接，另一路经电阻R35与5V电源输出端相接，第三路经电阻R38与三极管Q1的基极相接；所述光耦U4的发射极接地，所述光耦U4的阴极与单片机1的P3.4引脚相接，所述光耦U4的阳极经电阻R37与5V电源输出端相接，所述三极管Q1 的集电极经电阻R36与5V电源输出端相接，所述三极管Q1的发射极接地，所述芯片MAX1487的第5引脚接地，所述芯片MAX1487的第6引脚分三路，一路经电阻R33与5V电源输出端相接，另一路与电阻R41的一端相接，第三路与稳压管D7的阳极相接；所述芯片MAX1487的第7引脚分三路，一路经电阻R34接地，另一路与电阻R40的一端相接，第三路与稳压管D8的阳极相接；所述稳压管D7的阴极和稳压管D8的阴极均接地，所述电阻R41的另一端和电阻R40的另一端均与RS485通信接口12相接。

如图5所示，本实施例中，所述以太网模块13为RTL8015AS以太网模块，所述隔离滤波器14为20F001N隔离滤波器，所述网络通信接口15为RJ45接口。

如图5所示，本实施例中，所述RTL8015AS以太网模块包括芯片 RTL8015AS，所述隔离滤波器14包括芯片20F001N；

所述芯片RTL8015AS的SA0引脚-SA4引脚分别与单片机1的P1.0-P1.4 引脚相接，所述芯片RTL8015AS的SA5引脚-SA7引脚和所述芯片RTL8015AS 的SA10引脚-SA19引脚均接地，所述芯片RTL8015AS的SA8引脚-SA9引脚均接5V电源输出端，所述芯片RTL8015AS的SD0引脚-SD7引脚分别与单片机1 的P2.0-P2.7引脚相接，所述芯片RTL8015AS的RSTDRV引脚、IOWB引脚和 IORB引脚分别与单片机1的P1.5-P1.7引脚相接，所述芯片RTL8015AS的SMEMWB引脚、SMEMRB引脚和JP引脚均接5V电源输出端，所述芯片RTL8015AS 的IOCS16B引脚经电阻R20接地，所述芯片RTL8015AS的AEN引脚接地，所述芯片RTL8015AS的TPOUT+引脚分两路，一路经电容C20接地，另一路经电阻R21与芯片20F001N的TD+引脚相接；所述芯片RTL8015AS的TPOUT-引脚分两路，一路经电容C21接地，另一路经电阻R22与芯片20F001N的TD-引脚相接；所述芯片RTL8015AS的TPIN+引脚分两路，一路与电阻R23的一端相接，另一路与芯片20F001N的RD+引脚相接；所述芯片RTL8015AS的TPIN- 引脚分两路，一路与电阻R24的一端相接，另一路与芯片20F001N的RD-引脚相接；所述电阻R23的另一端和电阻R24的另一端经电容C22接地；所述芯片20F001N的TX+引脚与RJ45接口的TX+引脚相接，所述芯片20F001N的 TX-引脚与RJ45接口的TX-引脚相接，所述芯片20F001N的RX+引脚与RJ45 接口的RX+引脚相接，所述芯片20F001N的RX-引脚与RJ45接口的RX-引脚相接。

如图6所示，本实施例中，所述电源模块2包括整流桥D1、变压器T2、芯片LM7815、芯片LM7812、芯片TNY276PN、型号为TLP521的光耦U1和可控精密稳压源TL431，所述整流桥D1的两个交流输入端接220V电源，所述整流桥D1的正直流输出端分五路，第一路与电容C3的一端相接，第二路经电阻R4与电阻R5的一端相接，第三路与TVS二极管D3的阳极相接，第四路与变压器T2的初级线圈的一端相接，第五路经电容C7接地；所述整流桥D1 的负直流输出端分四路，第一路与电容C3的另一端相接，第二路与芯片 TNY276PN的第5引脚-第8引脚的连接端相接，第三路与电容C18的一端相接，第四路与光耦U1的发射极相接；所述芯片TNY276PN的第1引脚分两路，一路与电阻R5的另一端相接，另一路与光耦U1的集电极相接；所述芯片 TNY276PN的第2引脚与电容C18的另一端相接，所述芯片TNY276PN的第4 引脚分两路，一路与FRD二极管D4的阳极相接，另一路与变压器T2的初级线圈的另一端相接；所述TVS二极管D3的阴极与FRD二极管D4的阴极相接；

所述变压器T2的第一次级线圈的一端与整流二极管D2的阳极相接，所述整流二极管D2的阴极分三路，第一路与电容C4的一端相接，第二路与电容C5的一端相接，第三路与芯片LM7815的Vin引脚相接；所述芯片LM7815 的Vout引脚分两路，一路与电容C6的一端相接，另一路为15V电源输出端；所述变压器T2的第一次级线圈的另一端分五路，第一路与电容C4的另一端相接，第二路与电容C5的另一端相接，第三路与芯片LM7815的GND引脚相接，第四路与电容C6的另一端相接，第五路接地；

所述变压器T2的第二次级线圈的一端与整流二极管D5的阳极相接，所述整流二极管D5的阴极分三路，第一路与电容C9的一端相接，第二路与电容C10的一端相接，第三路与芯片LM7812的Vin引脚相接；所述芯片LM7812 的Vout引脚分两路，一路与电容C11的一端相接，另一路为12V电源输出端；所述变压器T2的第二次级线圈的另一端分五路，第一路与电容C9的另一端相接，第二路与电容C10的另一端相接，第三路与芯片LM7812的GND引脚相接，第四路与电容C11的另一端相接，第五路接地；

所述变压器T2的第三次级线圈的一端与整流二极管D6的阳极相接，所述整流二极管D6的阴极分四路，第一路与电容C15的一端相接，第二路与电感L1的一端相接，第三路与电阻R8的一端相接，第四路与电阻R10的一端相接；所述电感L1的另一端分四路，一路与电容C16的一端相接，另一路与电容C17的一端相接，第三路为5V电源输出端，第四路与电阻R12的一端相接；所述变压器T2的第三次级线圈的另一端分四路，第一路与电容C15的另一端相接，第二路与电容C16的另一端相接，第三路与电容C17的另一端相接，第四路接地；

所述光耦U1的阳极与电阻R8的另一端相接，所述光耦U1的阴极分三路，一路与电阻R10的另一端相接，另一路与电容C19的一端相接，第三路与可控精密稳压源TL431的第3引脚相接，所述可控精密稳压源TL431的第2引脚接地，所述可控精密稳压源TL431的第1引脚分三路，一路经电阻R11与电容C19的另一端相接，另一路与电阻R12的另一端相接，第三路经电容R13 接地。

本实施例中，采用RS485通信模块11，是因为第一，RS485通信模块抗共模干能力增强，抗噪声干扰性好，且数据最高传输速率为10Mbps；第二， RS485通信模块较RS232通信模块的通讯距离长；第三，RS485通信模块的接口信号电平比RS232通信模块的接口电平降低，就不易损坏接口电路的芯片，且该电平与TTL电平兼容，可方便与TTL电路相接；第四，是因为采用RS232 通信模块仅允许相接一个收发器，不能进行多个功率表同时进行管理的缺点。

本实施例中，实际使用过程中，监控计算机安装RS485转换器，从而能对多个功率表进行轮流通讯监控，便于对多个功率表进行监控，监控便捷。

本实施例中，设置电阻R40和电阻R41，是为了将芯片MAX1487的A、B 输出端与485总线之间进行隔离，避免硬件故障影响总线的通信；通过电阻 R34下拉和电阻R33上拉，上下拉电阻可以保证在通信的过程中A，B线不会因电平差别太小而出现乱码的情况；且因各种形式的干扰源，因此采用稳压管D7和稳压管D8组成的吸收回路，以消除线路浪涌干扰，进一步保护了485 总线的通讯芯片MAX1487。实际使用过程中，电阻R34和电阻R33的电阻值可在10Ω～30Ω调节。

本实施例中，单片机1通过控制芯片MAX1487的RE引脚为接收器低电平使能和芯片MAX1487的DE引脚为驱动器输出高电平使能进行接收与发送，发送和接收的两个控制信号是反向的，即单片机1输出高电平控制发送，单片机1输出低电平控制接收。

本实施例中，采用型号为TLP521的光耦U2和光耦U4，能有效地防止功率表与RS485总线之间由于地不平衡引起的损害。

本实施例中，设置隔离滤波器14，是因为以太网模块13和网络通信接口15不能直接相接，是为了隔直通交，避免通信双绞线上的直流电平影响以太网模块13中芯片RTL8015AS的工作特性，同时，利用隔离滤波器14自身的通频带限制高频干扰，便于准确通信。

本实施例中，设置整流桥D1，是为了将220V交流电经过整流后获得直流输入电压；TVS二极管D3和FRD二极管D4构成漏极钳位保护电路，可将变压器T2漏感产生的尖峰电压钳位到安全值以下，并能减小振铃电压，TVS 二极管D3为P6KE200型瞬态电压抑制器，FRD二极管D4为BYV26C型1A/600V 的超快恢复二极管。

本实施例中，电阻R10起限流作用，电阻R8用来限制输入光耦U1的电流的大小和反馈增益的大小。电容C19是频率补偿环节，有助于改善TL431 的特性。

本实施例中，第一路输出电压经整流二极管D2、电容C4、电容C5和芯片LM7815后产生+15V的输出电压；第二路输出电压经整流二极管D5、电容 C9、电容C10和芯片LM7812后产生+12V的输出电压；第三路输出电压经整流二极管D6、电容C15、电感L1、电容C16和电容C17后产生+5V的输出电压；三路输出相互隔离，且第三路输出电压为主输出电压，还进行反馈取样；其他第一路输出电压和第二路输出电压可能会发生波动，因此采用线性三端稳压器LM7815和LM7812提高辅助输出的稳压精度。

本实施例中，电容C4、电容C9和电容C15起滤波作用，降低电压输出纹波。电感L1和电容C16组成一个LC滤波，用来滤除开关噪声之后获取稳定的直流输出电压。

本实施例中，设置光耦U1、可控精密稳压源TL431和芯片TNY276PN，是因为型号为TLP521的光耦U1和可控精密稳压源TL431组成反馈网络，电阻 R12和电阻R13为分压采样主输出电压，使可控精密稳压源TL431的参考电压为2.5V，并将反馈电压转换为反馈电流信号，经过型号为TLP521的光耦 U1隔离后输入芯片TNY276PN的控制端。当5V主输出电路的电压发生波动时，芯片TNY276PN及时调整占空比形成负反馈调节，使主输出电压保持不变。当主输出电压升高时，可控精密稳压源TL431的REF端高压将高于2.5V，可控精密稳压源TL431内部的晶体管导通，使得光耦U1中LED的工作电流升高，光耦U1中接收管的工作电流升高，进而使芯片TNY276PN的控制端的电流高，芯片TNY276PN中MOS管的占空比下降，使得主输出电压下降，进而使得主输出电压稳定到5V。反之，主输出电压降低时，同样实现输出电压的稳定。

本实施例中，所述A线电流传感器3和C线电流传感器5均为5A/20MA 穿线式电流互感器。

本实施例中，设置R1和电阻R6是为了将电流传感器二次测出来的小电流转变成小电压信号，设置电阻R2和电容C13以及电阻R7和电容C14组成低通滤波。设置双二极管I1和双二极管I2，是因为电流传感器二次测出来的是交流信号，而单片机1只能接受合适的正电压信号，所以要将交流信号转换为直流信号，以使转换后的直流信号可输入至单片机1的A/D模块。

本实施例中，双二极管I1和双二极管I2均为KL4双二极管。

本实施例中，电阻R14、电阻R15、电阻R16、电阻R17以及电阻R19对 AB相线之间的高压进行分压，电阻R27、电阻R28、电阻R29、电阻R30以及电阻R26对CB相线之间的高压进行分压，实现交流电压采集；设置双二极管 I3和双二极管I4，是因为采集到的是交流电压信号，而单片机1只能接受合适的正电压信号，所以要将交流电压信号转换为直流电压信号，以使转换后的直流电压信号可输入至单片机1的A/D模块。

本实施例中，采用AB线电压检测电路7、CB相电压检测电路8来检测电网的AB相线的线电压和CB相线的线电压，而非采用电压互感器，电压互感器虽然可以使二次侧和主回路隔离，但是成本较高，且在集成电路板上占用的面积较大，因此选择电压检测电路设计简单线性度好且成本低。

本实施例中，MSP430F149单片机是一种超低功耗微控制器系列，微控制器设计成可使用电池长时间工作，由于其16位的体系结构，16位的CPU 集成寄存器和常数发生器，可使MSP430F149单片机实现了最大化的代码效率。数字控制振荡器使所有低功率模式唤醒到运行模式小于6us的唤醒时间。

本实用新型使用时，A线电流传感器3对电网的A相线的线电流进行检测，并将检测到的A相线的线电流信号发送至A线电流调理电路4，经过A线电流调理电路4的转换为单片机1能接受的电压信号，同时，C线电流传感器5对电网的C相线的线电流进行检测，并将检测到的C相线的线电流信号发送至C线电流调理电路6，经过C线电流调理电路6的转换为单片机1能接受的电压信号，AB线电压检测电路7对电网的AB相线的线电压进行检测，并将检测到的AB相线的线电压信号发送至单片机1，CB 线电压检测电路8对电网的CB相线的线电压进行检测，并将检测到的CB 相线的线电压发送至单片机1，单片机1对检测到的A相线的线电流信号、 C相线的线电流信号、AB相线的线电压信号和CB相线的线电压信号进行处理,根据二表法计算，得到有功功率，单片机1控制液晶显示屏10对有功功率进行显示，当单片机1得到的有功功率不符合有功功率设定值时，单片机1控制报警器16报警提醒，便于了解电网功率参数，提高电网品质。

在功率表工作的过程中，温度传感器9对箱体17内的温度进行检测，并将检测到的温度发送至单片机1，单片机1将接收到的温度与温度设定值进行比较，当温度传感器9检测到的温度大于温度设定值，单片机1控制报警器16报警提醒，避免功率表长期工作高温状态下而损害功率表的各部件，提高功率表的使用寿命。单片机1将获取的有功功率和温度参数通过RS485通信模块11和RS485通信接口12发送至监控计算机，实现功率表与监控计算机的有线相接；另外单片机1将获取的有功功率和温度参数还可通过以太网模块13、隔离滤波器14和网络通信接口15无线发送至监控计算机，实现功率表与监控计算机的无线相接，有效对功率表工作状态进行远程监控，确保功率表处于稳定工作，提高功率表的安全性，且便于集中管理多个功率表，实用性强。

以上所述，仅是本实用新型的较佳实施例，并非对本实用新型作任何限制，凡是根据本实用新型技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、变更以及等效结构变化，均仍属于本实用新型技术方案的保护范围内。

Claims (8)

1.一种数字功率表，其特征在于：包括箱体(17)、设置在所述箱体(17)内的电子线路板和设置在所述箱体(17)上的液晶显示屏(10)与报警器(16)，所述箱体(17)上设置有RS485通信接口(12)和网络通信接口(15)，所述电子线路板上集成有电源模块(2)、单片机(1)和与单片机(1)相接的通信模块，所述通信模块包括RS485通信模块(11)和以太网通信模块，所述以太网通信模块包括以太网模块(13)和与以太网模块(13)相接的隔离滤波器(14)，所述RS485通信模块(11)与RS485通信接口(12)相接，所述隔离滤波器(14)与网络通信接口(15)相接，所述单片机(1)的输入端接有用于检测A相线的线电流的A线电流检测模块、用于检测C相线的线电流的C线电流检测模块、用于检测AB相线的线电压的AB线电压检测电路(7)和用于检测CB相线的线电压的CB线电压检测电路(8)，以及用于检测箱体(17)内温度的温度传感器(9)，所述报警器(16)由单片机(1)进行控制，所述单片机(1)为MSP430F149单片机。

2.按照权利要求1所述的一种数字功率表，其特征在于：所述A线电流检测模块包括A线电流传感器(3)和与A线电流传感器(3)输出端相接的A线电流调理电路(4)，所述C线电流检测模块包括C线电流传感器(5)和与C线电流传感器(5)输出端相接的C线电流调理电路(6),所述A线电流调理电路(4)的输出端和C线电流调理电路(6)的输出端均与单片机(1)的输入端相接。

3.按照权利要求2所述的一种数字功率表，其特征在于：所述A线电流传感器(3)为DL1电流传感器，所述A线电流调理电路(4)包括电阻R1、电阻R2、电容C13、双向二极管I1和电容C8，所述DL1电流传感器的一次侧的两端串接在检测电网的A相线，所述DL1电流传感器的二次侧的一端分三路，一路与电阻R1的一端相接，另一路与电阻R2的一端相接，第三路与双向二极管I1的第3引脚相接；所述DL1电流传感器的二次侧的另一端分两路，一路与电阻R1的另一端相接，另一路接地；所述电阻R2的另一端分三路，一路经电容C13接地，另一路经电容C8接地，第三路与单片机(1)的P6.0引脚相接；所述双向二极管I1的第1引脚接地，所述双向二极管I1的第2引脚接3.3V电源输出端；

所述C线电流传感器(5)为DL2电流传感器，所述C线电流调理电路(6)包括电阻R6、电阻R7、双向二极管I2和电容C14，所述DL2电流传感器的一次侧的两端串接在检测电网的C相线，所述DL2电流传感器的二次侧的一端分三路，一路与电阻R6的一端相接，另一路与电阻R7的一端相接，第三路与双向二极管I2的第3引脚相接；所述DL2电流传感器的二次侧的另一端分两路，一路与电阻R6的另一端相接，另一路接地；所述电阻R7的另一端分两路，一路经电容C14接地，另一路与单片机(1)的P6.1引脚相接；所述双向二极管I2的第1引脚接地，所述双向二极管I2的第2引脚接3.3V电源输出端。

4.按照权利要求1或2所述的一种数字功率表，其特征在于：所述AB线电压检测电路(7)包括电阻R14、电阻R15、电阻R16、电阻R17、电阻R19、电阻R18和双向二极管I3，所述电阻R14的一端与检测电网的A相线相接，所述电阻R14的另一端经串联的电阻R15和电阻R16与电阻R17的一端相接，所述电阻R17的另一端分三路，一路与双向二极管I3的第3引脚相接，另一路与电阻R19的一端相接，第三路与电阻R18的一端相接；所述电阻R18的另一端分两路，一路经电容C23接地，另一路与单片机(1)的P6.2引脚相接；

所述CB线电压检测电路(8)包括电阻R27、电阻R28、电阻R29、电阻R30、电阻R26、电阻R25和双向二极管I4，所述电阻R27的一端与检测电网的C相线相接，所述电阻R27的另一端经串联的电阻R28和电阻R29 与电阻R30的一端相接，所述电阻R30的另一端分三路，一路与双向二极管I4的第3引脚相接，另一路与电阻R26的一端相接，第三路与电阻R25的一端相接；所述电阻R25的另一端分两路，一路经电容C24接地，另一路与单片机(1)的P6.3引脚相接；所述电阻R26的另一端和电阻R19的另一端均与检测电网的B相线相接，所述双向二极管I3的第1引脚和双向二极管I4的第1引脚接地，所述双向二极管I3的第2引脚和双向二极管I4的第2引脚接3.3V电源输出端。

5.按照权利要求1或2所述的一种数字功率表，其特征在于：所述RS485通信模块(11)包括芯片MAX1487、型号为TLP521的光耦U2和型号为TLP521的光耦U4，所述芯片MAX1487的第1引脚与光耦U2的阴极相接，所述光耦U2的阳极经电阻R31与5V电源输出端相接，所述光耦U2的发射极接地，所述光耦U2的集电极分两路，一路经电阻R32与5V电源输出端相接，另一路与单片机(1)的P3.5引脚相接，所述芯片MAX1487的第2引脚和第3引脚的连接端与单片机(1)的P6.5引脚相接，所述芯片MAX1487的第4引脚分三路，一路与光耦U4的集电极相接，另一路经电阻R35与5V电源输出端相接，第三路经电阻R38与三极管Q1的基极相接；所述光耦U4的发射极接地，所述光耦U4的阴极与单片机(1)的P3.4引脚相接，所述光耦U4的阳极经电阻R37与5V电源输出端相接，所述三极管Q1的集电极经电阻R36与5V电源输出端相接，所述三极管Q1的发射极接地，所述芯片MAX1487的第5引脚接地，所述芯片MAX1487的第6引脚分三路，一路经电阻R33与5V电源输出端相接，另一路与电阻R41的一端相接，第三路与稳压管D7的阳极相接；所述芯片MAX1487的第7引脚分三路，一路经电阻R34接地，另一路与电阻R40的一端相接，第三路与稳压管D8的阳极相接；所述稳压管D7的阴极和稳压管D8的阴极均接地，所述电阻R41的另一端和电阻R40的另一端均与RS485通信接口(12)相接。

6.按照权利要求1或2所述的一种数字功率表，其特征在于：所述以太网模块(13)为RTL8015AS以太网模块，所述隔离滤波器(14)为20F001N隔离滤波器，所述网络通信接口(15)为RJ45接口。

7.按照权利要求6所述的一种数字功率表，其特征在于：所述RTL8015AS以太网模块包括芯片RTL8015AS，所述隔离滤波器(14)包括芯片20F001N；

所述芯片RTL8015AS的SA0引脚-SA4引脚分别与单片机(1)的P1.0-P1.4引脚相接，所述芯片RTL8015AS的SA5引脚-SA7引脚和所述芯片RTL8015AS的SA10引脚-SA19引脚均接地，所述芯片RTL8015AS的SA8引脚-SA9引脚均接5V电源输出端，所述芯片RTL8015AS的SD0引脚-SD7引脚分别与单片机(1)的P2.0-P2.7引脚相接，所述芯片RTL8015AS的RSTDRV引脚、IOWB引脚和IORB引脚分别与单片机(1)的P1.5-P1.7引脚相接，所述芯片RTL8015AS的SMEMWB引脚、SMEMRB引脚和JP引脚均接5V电源输出端，所述芯片RTL8015AS的IOCS16B引脚经电阻R20接地，所述芯片RTL8015AS的AEN引脚接地，所述芯片RTL8015AS的TPOUT+引脚分两路，一路经电容C20接地，另一路经电阻R21与芯片20F001N的TD+引脚相接；所述芯片RTL8015AS的TPOUT-引脚分两路，一路经电容C21接地，另一路经电阻R22与芯片20F001N的TD-引脚相接；所述芯片RTL8015AS的TPIN+引脚分两路，一路与电阻R23的一端相接，另一路与芯片20F001N的RD+引脚相接；所述芯片RTL8015AS的TPIN-引脚分两路，一路与电阻R24的一端相接，另一路与芯片20F001N的RD-引脚相接；所述电阻R23的另一端和电阻R24的另一端经电容C22接地；所述芯片20F001N的TX+引脚与RJ45接口的TX+引脚相接，所述芯片20F001N的TX-引脚与RJ45接口的TX-引脚相接，所述芯片20F001N的RX+引脚与RJ45接口的RX+引脚相接，所述芯片20F001N的RX-引脚与RJ45接口的RX-引脚相接。

8.按照权利要求1或2所述的一种数字功率表，其特征在于：所述电源模块(2)包括整流桥D1、变压器T2、芯片LM7815、芯片LM7812、芯片TNY276PN、型号为TLP521的光耦U1和可控精密稳压源TL431，所述整流桥D1的两个交流输入端接220V电源，所述整流桥D1的正直流输出端分五路，第一路与电容C3的一端相接，第二路经电阻R4与电阻R5的一端相接，第三路与TVS二极管D3的阳极相接，第四路与变压器T2的初级线圈的一端相接，第五路经电容C7接地；所述整流桥D1的负直流输出端分四路，第一路与电容C3的另一端相接，第二路与芯片TNY276PN的第5引脚-第8引脚的连接端相接，第三路与电容C18的一端相接，第四路与光耦U1的发射极相接；所述芯片TNY276PN的第1引脚分两路，一路与电阻R5的另一端相接，另一路与光耦U1的集电极相接；所述芯片TNY276PN的第2引脚与电容C18的另一端相接，所述芯片TNY276PN的第4引脚分两路，一路与FRD二极管D4的阳极相接，另一路与变压器T2的初级线圈的另一端相接；所述TVS二极管D3的阴极与FRD二极管D4的阴极相接；

所述变压器T2的第一次级线圈的一端与整流二极管D2的阳极相接，所述整流二极管D2的阴极分三路，第一路与电容C4的一端相接，第二路与电容C5的一端相接，第三路与芯片LM7815的Vin引脚相接；所述芯片LM7815的Vout引脚分两路，一路与电容C6的一端相接，另一路为15V电源输出端；所述变压器T2的第一次级线圈的另一端分五路，第一路与电容C4的另一端相接，第二路与电容C5的另一端相接，第三路与芯片LM7815的GND引脚相接，第四路与电容C6的另一端相接，第五路接地；

所述变压器T2的第二次级线圈的一端与整流二极管D5的阳极相接，所述整流二极管D5的阴极分三路，第一路与电容C9的一端相接，第二路与电容C10的一端相接，第三路与芯片LM7812的Vin引脚相接；所述芯片LM7812的Vout引脚分两路，一路与电容C11的一端相接，另一路为12V电源输出端；所述变压器T2的第二次级线圈的另一端分五路，第一路与电容C9的另一端相接，第二路与电容C10的另一端相接，第三路与芯片LM7812的GND引脚相接，第四路与电容C11的另一端相接，第五路接地；

所述变压器T2的第三次级线圈的一端与整流二极管D6的阳极相接，所述整流二极管D6的阴极分四路，第一路与电容C15的一端相接，第二路与电感L1的一端相接，第三路与电阻R8的一端相接，第四路与电阻R10的一端相接；所述电感L1的另一端分四路，一路与电容C16的一端相接，另一路与电容C17的一端相接，第三路为5V电源输出端，第四路与电阻R12的一端相接；所述变压器T2的第三次级线圈的另一端分四路，第一路与电容C15的另一端相接，第二路与电容C16的另一端相接，第三路与电容C17的另一端相接，第四路接地；

所述光耦U1的阳极与电阻R8的另一端相接，所述光耦U1的阴极分三路，一路与电阻R10的另一端相接，另一路与电容C19的一端相接，第三路与可控精密稳压源TL431的第3引脚相接，所述可控精密稳压源TL431的第2引脚接地，所述可控精密稳压源TL431的第1引脚分三路，一路经电阻R11与电容C19的另一端相接，另一路与电阻R12的另一端相接，第三路经电容R13接地。

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