CN211293067U - 一种新型的单相多功能智能电能表 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种新型的单相多功能智能电能表，包括电源板、与电源板电连接的信号板以及与信号板电连接的电压互感器；电源板，其上的电路中连接有电源芯片T1与变压器T2，通过电源芯片T1与变压器T2实现交流220V转4.5V输出，4.5V输出端电连接有稳压芯片U3，稳压芯片U3转换成信号板上的主控IC工作需要的3.3V电压输出，3.3V电压输出端通过J1端子传输到单相信号板，电压互感器设置在电源板上，电网电压信号通过电压互感器转换成小电流信号通过J3接口送给主控IC进行电压计量；单相信号板设置有主控IC。本实用新型智能电能表的电路简化，可靠性提高。

Description

一种新型的单相多功能智能电能表

技术领域

本实用新型涉及智能电能表，具体的说是涉及一种新型的单相多功能智能电能表。

背景技术

现有的电能表一般分为机械式和电子式。机械式电能表由测量机构、补偿调整装置和辅助部件(外壳、机架、端钮盒、铭牌)组成，因机械表存在机械传动与转运，因此存在寿命问题，机械电能表难以同时胜任分时计量、负荷控制、参数预置、测量数据的采集、存储及实时传输等多种功能。

电子式电能表则因无机械传动结构而使使用寿命大大延长，同时因采用电子部件具有计量及存储功能、监视功能，管理功能。但电子电能表也存在不能远程集中管理，产品电路复杂，成本高，不能同时满足买电和卖电计量等问题。同时针对单相，小电流需要分别设计开发不同的产品，研发成本高。

实用新型内容

针对现有技术中的不足，本实用新型要解决的技术问题在于提供了一种新型的单相多功能智能电能表，设计该智能电能表的硬件电路结构的目的是：通过共用电源板搭载单相信号板来实现小电流的计量。

为解决上述技术问题，本实用新型通过以下方案来实现：本实用新型的一种新型的单相多功能智能电能表，包括电源板、与所述电源板电连接的信号板以及与所述信号板电连接的电压互感器；

所述电源板，其上的电路中连接有电源芯片T1与变压器T2，通过所述电源芯片T1与所述变压器T2实现交流220V转4.5V输出，4.5V输出端电连接有稳压芯片U3，所述稳压芯片 U3转换成所述信号板上的主控IC工作需要的3.3V电压输出，3.3V电压输出端通过J1端子传输到所述信号板，所述变压器T2还设有5V输出电路，该5V输出电路输送至所述电源板上的双向收发器U6进行供电，所述电源板上还设置有隔离输出电路；

所述电压互感器设置在所述电源板上，电网电压信号通过所述电压互感器转换成小电流信号通过J3接口送给所述主控IC进行电压计量；

所述信号板，其为单相主控板，其上设置有用于计量信号处理、显示输出、脉冲输出和 RS485通信信号输出的主控IC；

所述电源板接入单相电，电网单相电压信号通过电压互感器PT1转换成小电流信号通过J3接口送给所述主控IC进行电压计量。

进一步的，所述电源板上还设置有连接于所述3.3V电压输出端的光耦合器E1、光耦合器E2和光耦合器IC5，所述双向收发器U6实现所述信号板的一路串口转RS485电路，并经过光耦合器E1和光耦合器E2实现信号隔离传输，最后通过所述光耦合器IC5来实现脉冲信号对外隔离输出。

进一步的，所述信号板包括接入单相电源板的单相信号板。

进一步的，单相信号板中，其上的主控IC为具有显示输出及串口通信功能的单相计量芯片U1，电源通过J2接口从所述电源板送入到单相信号板，单相电压转换后的小电流通过J3 接口输入到单相信号板，单相电流经过电压互感器PT1后通过端子VA1输入到单相计量芯片 U1。

进一步的，所述单相信号板上设置有LCD显示屏JH1，LCD显示屏JH1用于显示电能表所测量到的电流、电压、功率、电能和频率的数值，单相计量芯片U1的62脚CF1为脉冲输出， LED3为电源指示灯。

相对于现有技术，本实用新型的有益效果是：本实用新型的单相智能电能表是通过采用最新的低功耗、高性能、高集成度、高可靠的计量芯片来开发的智能电能表。本实用新型的单相智能电表上设置的一个主控芯片来完成计量、存储、显示、通信和脉冲功能，产品电路简化，可靠性提高，同时本产品还可以通过RS485电路与外部的设备接入互联网，实现远程管理和控制功能，同时具备正反向电流计量功能。同时本电能表技术设计采用模块化设计，通过共用电源板，搭配不同的单相信号板来实现小电流的计量产品。

附图说明

图1为本实用新型智能电能表的硬件电路结构连接框图。

图2为本实用新型单相电源板中，电源芯片T1与变压器T2连接的电路图。

图3为本实用新型单相电源板中，稳压芯片U3的电路图。

图4为本实用新型单相电源板中，双向收发器U6电路图。

图5为本实用新型单相电源板中，光耦合器E2电路图。

图6为本实用新型单相电源板中，光耦合器IC5电路图。

图7为本实用新型单相电源板中，光耦合器E1电路图。

图8为本实用新型单相电源板中，CF1输出接入到单相信号板的电路图。

图9为本实用新型单相电源板中，电压互感器PT1、电压互感器PT2和电压互感器PT3 电路图。

图10为本实用新型单相电源板中，J1端子电路图。

图11为本实用新型单相电源板中，J3接口电路图。

图12为本实用新型单相信号板中，单相计量芯片U1的电路图。

图13为图12左侧电路放大图。

图14为图12下侧电路放大图。

图15为图12右侧电路放大图。

图16为图12上侧电路放大图。

图17为本实用新型单相信号板中，与单相计量芯片U1连接的电流检测电路图。

图18为本实用新型单相信号板中，与电压互感器PT1连接的电压检测电路图。

图19为本实用新型单相信号板中，LCD显示屏JH1电路图。

具体实施方式

下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，使本实用新型的优点和特征能更易于被本领域技术人员理解，从而对本实用新型的保护范围做出更为清楚明确的界定。显然，本实用新型所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。

在本实用新型的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

在本实用新型的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，还可以是两个元件内部的连通，可以是无线连接，也可以是有线连接。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。

此外，下面所描述的本实用新型不同实施方式中所涉及的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互结合。

实施例1，本实用新型的具体结构如下：

请参照附图1-19，本实用新型的一种新型的单相多功能智能电能表，包括电源板1、与所述电源板1电连接的信号板2以及与所述信号板2电连接的电压互感器3【图1】，所述电源板1，其上的电路中连接有电源芯片T1与变压器T2【图2】，通过所述电源芯片T1与所述变压器T2实现交流220V转4.5V输出，4.5V输出端电连接有稳压芯片U3【图3】，所述稳压芯片U3转换成所述信号板2上的主控IC工作需要的3.3V电压输出，3.3V电压输出端通过 J1端子【图10】传输到所述信号板2，所述变压器T2还设有5V输出电路，该5V输出电路输送至所述电源板1上的双向收发器U6【图4】进行供电，所述电源板1上还设置有隔离输出电路；

所述电压互感器3【图9】设置在所述电源板1上，电网电压信号通过所述电压互感器3 转换成小电流信号通过J3接口【图11】送给所述主控IC进行电压计量；

所述信号板2，其为单相主控板，其上设置有用于计量信号处理、显示输出、脉冲输出和RS485通信信号输出的主控IC。

本实施例的一种优选技术方案：所述电源板1上还设置有连接于所述3.3V电压输出端的光耦合器E1【图7】、光耦合器E2【图5】和光耦合器IC5【图6】，所述双向收发器U6【图4】实现所述信号板2的一路串口转RS485电路，并经过光耦合器E1【图7】和光耦合器E2【图 5】实现信号隔离传输，最后通过所述光耦合器IC5【图6】来实现脉冲信号对外隔离输出，进而形成上述的隔离输出电路。

光耦合器E1【图7】的2脚连接单相电源板中、J3接口的TX脚，其1脚接入3.3V电压，其3脚接地，其4脚分别连接一电阻和接入单相信号板中、单相计量芯片U1的TX(MCU)连接端，电阻的另一端接入5V电压。

光耦合器E2【图5】的4脚连接单相电源板中、J3接口的TX脚以及电阻R5，其1脚接入2.5V电压，其3脚接地，其2脚连接有电阻R4，电阻R4的另一端接入单相信号板中、单相计量芯片U1的TX(MCU)连接端，电阻R5的另一端接入3.3V电压。

光耦合器IC5【图6】的一端发光二极管负极端连接CF1-MCU连接端，CF1-MCU连接端连接有NPN三极管Q11【图8】的集电极，所述NPN三极管Q11的发射极接地，其基极连接CF1 连接端，CF1连接端连接单相计量芯片U1上的发光LED2上，发光LED2另一端连接电阻R32，电阻R32的另一端连接单相计量芯片U1的62脚，所述光耦合器IC5的另一端集电极接入P+ I连接端，其另一端的发射极接入COM连接端，P+I连接端和COM连接端连接在一个P6接口上。

如图2-11，本实施例的一种优选技术方案：所述电源板1接入单相电，电网单相电压信号通过电压互感器PT1转换成小电流信号通过J3接口送给所述主控IC进行电压计量。

如图12-19，本实施例的一种优选技术方案：所述信号板2包括接入单相电源板的单相信号板。

本实施例的一种优选技术方案：所述单相信号板上设置有LCD显示屏JH1【图19】，LCD 显示屏JH1用于显示电能表所测量到的电流、电压、功率、电能和频率的数值，单相计量芯片U1的62脚CF1为脉冲输出，LED2为电源指示灯。

本实施例的一种优选技术方案：单相信号板中，其上的主控IC为具有显示输出及串口通信功能的单相计量芯片U1，电源通过J2接口从所述电源板1送入到单相信号板，单相电压转换后的小电流通过J3接口输入到单相信号板，单相电流经过电压互感器PT1后通过端子 VA1输入到单相计量芯片U1。

实施例2：

以上各主要元件采用的优选型号分别如下：

【图3】稳压芯片U3，采用的是SPX3819-3.3V型号的芯片；【图4】双向收发器U6，采用的是SN65176BDR型号的双向收发器；【图5-7】光耦合器E1【图7】、光耦合器E2【图5】和光耦合器IC5【图6】采用的均是EL357N型号的光耦合器；【图9】电压互感器PT1采用型号为ZMPT107型号的电压互感器；【图12】单相计量芯片U1采用的是RN8211B型号的芯片；

综上所述，本实用新型的智能电能表是通过采用最新的低功耗、高性能、高集成度、高可靠专用计量芯片来开发的智能电能表。本智能电表一个芯片完成计量、存储、显示、通信和脉冲功能，产品电路简化，可靠性提高，同时本产品还可以通过RS485电路与外部的设备接入互联网，实现远程管理和控制功能，同时具备正反向电流计量功能。同时本电能表技术设计采用模块化设计，通过共用电源板，搭配不同的信号板来实现单相计量小电流的计量产品。本实用新型能够快速开发出不同种类的电能表，可以使智能电能表实现电能的正反计量，实现买电和卖电的同表计量，降低使用成本，同时也可通过搭配带RS485的接口的网络设备实现网络远程管理电表，减少现场维护成本。

以上所述仅为本实用新型的优选实施方式，并非因此限制本实用新型的专利范围，凡是利用本实用新型说明书及附图内容所作的等效结构或等效流程变换，或直接或间接运用在其它相关的技术领域，均同理包括在本实用新型的专利保护范围内。

Claims (5)

1.一种新型的单相多功能智能电能表，包括电源板(1)、与所述电源板(1)电连接的信号板(2)以及与所述信号板(2)电连接的电压互感器(3)，其特征在于：

所述电源板(1)，其上的电路中连接有电源芯片T1与变压器T2，通过所述电源芯片T1与所述变压器T2实现交流220V转4.5V输出，4.5V输出端电连接有稳压芯片U3，所述稳压芯片U3转换成所述信号板(2)上的主控IC工作需要的3.3V电压输出，3.3V电压输出端通过J1端子传输到所述信号板(2)，所述变压器T2还设有5V输出电路，该5V输出电路输送至所述电源板(1)上的双向收发器U6进行供电，所述电源板(1)上还设置有隔离输出电路；

所述电压互感器(3)设置在所述电源板(1)上，电网电压信号通过所述电压互感器(3)转换成小电流信号通过J3接口送给所述主控IC进行电压计量；

所述信号板(2)，其为单相主控板，其上设置有用于计量信号处理、显示输出、脉冲输出和RS485通信信号输出的主控IC；

所述电源板(1)接入单相电，电网单相电压信号通过电压互感器PT1转换成小电流信号通过J3接口送给所述主控IC进行电压计量。

2.根据权利要求1所述的一种新型的单相多功能智能电能表，其特征在于：所述电源板(1)上还设置有连接于所述3.3V电压输出端的光耦合器E1、光耦合器E2和光耦合器IC5，所述双向收发器U6实现所述信号板(2)的一路串口转RS485电路，并经过光耦合器E1和光耦合器E2实现信号隔离传输，最后通过所述光耦合器IC5来实现脉冲信号对外隔离输出。

3.根据权利要求1所述的一种新型的单相多功能智能电能表，其特征在于：所述信号板(2)包括接入单相电源板的单相信号板。

4.根据权利要求3所述的一种新型的单相多功能智能电能表，其特征在于：单相信号板中，其上的主控IC为具有显示输出及串口通信功能的单相计量芯片U1，电源通过J2接口从所述电源板(1)送入到单相信号板，单相电压转换后的小电流通过J3接口输入到单相信号板，单相电流经过电压互感器PT1后通过端子VA1输入到单相计量芯片U1。

5.根据权利要求4所述的一种新型的单相多功能智能电能表，其特征在于：所述单相信号板上设置有LCD显示屏JH1，LCD显示屏JH1用于显示电能表所测量到的电流、电压、功率、电能和频率的数值，单相计量芯片U1的62脚CF1为脉冲输出，LED3为电源指示灯。

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