CN211318567U - 一种抗干扰用电监控终端 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种抗干扰用电监控终端，包括信号处理模块、电源模块、数模转换模块、采集模块和信号输出模块，所述信号输出模块包括第三电源输入端、RS485信号输出端和信号输入端，第一电源输入端和第二电源输入端均与第一电源输出端电性连接，第三电源输入端与第二电源输出端电性连接，电流信号输入端和电压信号输入端均通过RC滤波电路与模拟信号输入端电性连接，所数字信号输出端与数字信号输入端电性连接，信号输出端通过信号输入端和保护电路与RS485信号输出端电性连接，本实用新型通过在采集模块中设置RC滤波电路有效地过滤了电压互感器和电流互感器采集到电压信号和电流信号中的干扰信号。

Description

一种抗干扰用电监控终端

技术领域

本实用新型涉及电力监控技术领域，尤其涉及一种抗干扰用电监控终端。

背景技术

现有技术中，电力监控装置一般都是将电流互感器或者电压互感器的感应线圈直接套在待测导体(例如电缆、铜排等)的外表面上，利用电磁感应的原理来实现电流或者电压的监控，但是根据电磁感应的原理，电流互感器或者电压互感器的感应线圈在正常工作时，除了能监控到待测导体的电流或者电压，还会受到待测导体的周边的导体的通过的电流或者电压的影响，从而产生干扰信号，以使得电力监控装置无法获取正确的信号，导致电力监控装置的监控结果不准确，无法达到预期的目的。

实用新型内容

为了克服现有技术的不足，本实用新型的目的在于提供一种抗干扰用电监控终端，其能解决的监控终端受到干扰信号影响的问题。

为了达到上述目的，本实用新型所采用的技术方案如下：

一种抗干扰用电监控终端，包括信号处理模块、电源模块、数模转换模块、采集模块和信号输出模块，所述信号处理模块包括第一电源输入端、数字信号输入端和信号输出端，所述电源模块包括第一电源输出端和第二电源输出端，所述数模转换模块包括第二电源输入端、数字信号输出端和模拟信号输入端，所述采集模块包括电流信号输入端、电压信号输入端和RC滤波电路，所述信号输出模块包括第三电源输入端、RS485信号输出端、保护电路和信号输入端，所述信号处理模块的第一电源输入端和数模转换模块的第二电源输入端均与电源模块的第一电源输出端电性连接，所述信号输出模块的第三电源输入端与电源模块的第二电源输出端电性连接，所述采集模块的电流信号输入端和电压信号输入端均通过RC滤波电路与数模转换模块的模拟信号输入端电性连接，所述数模转换模块的数字信号输出端与信号处理模块的数字信号输入端电性连接，所述信号处理模块的信号输出端通过信号输出模块的信号输入端与保护电路电性连接，所述保护电路与RS485信号输出端电性连接

优选的，所述数模转换模块的模拟信号输入端还包括第一模拟信号输入端和第二模拟信号输入端，所述RC滤波电路包括第一RC滤波电路和第二RC滤波电路，所述第一模拟信号输入端通过第一RC 滤波电路与电压信号输入端电性连接，所述第二模拟信号输入端通过第二RC滤波电路与电流信号输入端电性连接。

优选的，所述电压信号输入端还包括用于获取外部电压信号的电压互感器，所述电压互感器通过第一RC滤波电路与第一模拟信号输入端连接。

优选的，所述第一RC滤波电路还包括电阻R1、电阻R2、电阻 R3、电阻R4、电容C1和电容C2，所述第一模拟信号输入端的正极和电容C1的一端均与电阻R1的一端连接，电阻R2的一端和电压互感器的一端均与电阻R1的另一端连接，所述第一模拟信号输入端的负极和电容C2的一端均与电阻R3的一端连接，电阻R4的一端和电压互感器的另一端均与电阻R3的另一端连接，所述电容C1的另一端、电容C2的另一端、电阻R2的另一端和电阻R4的另一端均连接在同一接地极上。

优选的，所述电流信号输入端还包括用于获取外部电流信号的电流互感器，所述电流互感器通过第二RC滤波电路与第二模拟信号输入端连接。

优选的，所述第二RC滤波电路还包括电阻R5、电阻R6、电阻 R7、电阻R8、电容C3和电容C4，所述第二模拟信号输入端的正极和电容C3的一端均与电阻R5的一端连接，电阻R6的一端和电流互感器的一端均与电阻R5的另一端连接，所述第二模拟信号输入端的负极和电容C4的一端均与电阻R7的一端连接，电阻R8的一端和电压互感器的另一端均与电阻R7的另一端连接，所述电容C3的另一端、电容C4的另一端、电阻R6的另一端和电阻R8的另一端共同接地。

优选的，所述信号输入端还包括一MAX485芯片，所述信号处理模块的信号输出端依次通过MAX485芯片和保护电路与RS485信号输出端电性连接，

优选的，所述RS485信号输出端还包括第一RS485接线端和第二RS485接线端，所述MAX485芯片还包括VCC端、差分信号端A 和差分信号端B，所述保护电路包括电阻R9、熔断电阻F1和熔断电阻F2，所述第三电源输入端与MAX485芯片的VCC端电性连接，所述差分信号端A通过熔断电阻F1与第一RS485接线端电性连接，所述差分信号端B通过熔断电阻F2与第二RS485接线端电性连接，所述差分信号端A通过电阻R9与差分信号端B电性连接。

优选的，所述保护电路还包括瞬态抑制二极管D1、瞬态抑制二极管D2、所述瞬态抑制二极管D1的一端和瞬态抑制二极管D2的一端共同接地，所述瞬态抑制二极管D1的另一端与电阻R9的一端连接，所述瞬态抑制二极管D2的另一端与电阻R9的另一端连接。

优选的，所述第一电源输出端输出的电压为3.3V，第二电源输出端的电压为5V。

相比现有技术，本实用新型的有益效果在于：

1.通过将电压互感器和电流互感器分别连接在第一RC滤波电路和第二RC滤波电路，有效地过滤了电压互感器和电流互感器采集到电压信号和电流信号中的干扰信号，保障了信号处理模块最终能获得有效且正确的信号；

2.在信号输出模块中设置保护电路，采用串联熔断电阻和并联瞬态抑制二极管的方式，防止电路中电流过大以及吸收各种浪涌脉冲，避免大电流或者浪涌脉冲损坏电路的元器件。

附图说明

图1为本实用新型的电路结构框图。

图2为图1中的电源模块中的第二电源输出端的电原理图。

图3为图1中的电源模块中的第二电源输出端的电原理图。

图4为图1中的采集模块的电原理图。

图5为图1中的数模转换模块的电原理图。

图6为图1中的信号输出模块的电原理图。

具体实施方式

以下结合附图对本实用新型的优选实施例进行说明，应当理解，此处所描述的优选实施例仅用于说明和解释本实用新型，并不用于限定本实用新型。

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，可以是两个元件内部的连通。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。

下面，结合附图以及具体实施方式，对本实用新型做进一步描述：

如图1-6所示，一种抗干扰用电监控终端，包括信号处理模块、电源模块、数模转换模块、采集模块和信号输出模块，所述信号处理模块包括第一电源输入端、数字信号输入端和信号输出端，所述电源模块包括第一电源输出端和第二电源输出端，优选的，所述第一电源输出端输出的电压为3.3V，第二电源输出端的电压为5V，所述数模转换模块包括第二电源输入端、数字信号输出端和模拟信号输入端，所述采集模块包括电流信号输入端、电压信号输入端和RC滤波电路，所述信号输出模块包括第三电源输入端、RS485信号输出端、保护电路和信号输入端，所述信号处理模块的第一电源输入端和数模转换模块的第二电源输入端均与电源模块的第一电源输出端电性连接，在本实施例中，信号处理模块和数模转换模块均采用3.3V电源，所述信号输出模块的第三电源输入端与电源模块的第二电源输出端电性连接，在本实施例中，信号输出模块采用5V电源，所述采集模块的电流信号输入端和电压信号输入端均通过RC滤波电路与数模转换模块的模拟信号输入端电性连接，所述数模转换模块的数字信号输出端与信号处理模块的数字信号输入端电性连接，所述信号处理模块的信号输出端通过信号输出模块的信号输入端与保护电路电性连接，所述保护电路与RS485信号输出端电性连接。

如图4所示，所述数模转换模块的模拟信号输入端还包括第一模拟信号输入端和第二模拟信号输入端，所述RC滤波电路包括第一 RC滤波电路和第二RC滤波电路，所述第一模拟信号输入端通过第一RC滤波电路与电压信号输入端电性连接，具体的，所述电压信号输入端还包括用于获取外部电压信号的电压互感器，所述电压互感器通过第一RC滤波电路与第一模拟信号输入端连接。优选的，所述第一RC滤波电路还包括电阻R1、电阻R2、电阻R3、电阻R4、电容 C1和电容C2，所述第一模拟信号输入端的正极和电容C1的一端均与电阻R1的一端连接，电阻R2的一端和电压互感器的一端均与电阻R1的另一端连接，所述第一模拟信号输入端的负极和电容C2的一端均与电阻R3的一端连接，电阻R4的一端和电压互感器的另一端均与电阻R3的另一端连接，所述电容C1的另一端、电容C2的另一端、电阻R2的另一端和电阻R4的另一端均连接在同一接地极上。

如图4所示，所述第二模拟信号输入端通过第二RC滤波电路与电流信号输入端电性连接，具体的，所述电流信号输入端还包括用于获取外部电流信号的电流互感器，所述电流互感器通过第二RC滤波电路与第二模拟信号输入端连接，优选的，所述第二RC滤波电路还包括电阻R5、电阻R6、电阻R7、电阻R8、电容C3和电容C4，所述第二模拟信号输入端的正极和电容C3的一端均与电阻R5的一端连接，电阻R6的一端和电流互感器的一端均与电阻R5的另一端连接，所述第二模拟信号输入端的负极和电容C4的一端均与电阻R7 的一端连接，电阻R8的一端和电压互感器的另一端均与电阻R7的另一端连接，所述电容C3的另一端、电容C4的另一端、电阻R6的另一端和电阻R8的另一端共同接地。

如图6所示，所述信号输入端还包括一MAX485芯片，所述信号处理模块的信号输出端依次通过MAX485芯片和保护电路与 RS485信号输出端电性连接，具体的，所述RS485信号输出端还包括第一RS485接线端和第二RS485接线端，所述MAX485芯片还包括VCC端、差分信号端A和差分信号端B，所述保护电路包括电阻 R9、熔断电阻F1和熔断电阻F2，所述第三电源输入端与MAX485 芯片的VCC端电性连接，所述差分信号端A通过熔断电阻F1与第一RS485接线端电性连接，所述差分信号端B通过熔断电阻F2与第二RS485接线端电性连接，所述差分信号端A通过电阻R9与差分信号端B电性连接，优选的，所述保护电路还包括瞬态抑制二极管D1、瞬态抑制二极管D2、所述瞬态抑制二极管D1的一端和瞬态抑制二极管D2的一端共同接地，所述瞬态抑制二极管D1的另一端与电阻 R9的一端连接，所述瞬态抑制二极管D2的另一端与电阻R9的另一端连接。

具体地，本实用新型的工作原理及组成具体说明如下：

如图1-6所示，在本实施例中，所述信号处理模块采用型号为 STM32F407ZGT6TR的单片机U4，所述数模转换模块采用AD7705 芯片U3，所述第一电源输出端包括SPX2815AT-3-3/TR芯片U2，所述第二电源输出端包括集成芯片U1，具体的，集成芯片U1用于将 220V交流电整流成5V的直流电，具体型号可根据集成芯片U1的作用进行筛选，所述信号输入端还包括一MAX485芯片U5，优选的，第一电源输出端为AD7705芯片U3和单片机U4提供3.3V的电源，第二电源输出端为SPX2815AT-3-3/TR芯片U2和MAX485芯片U5 提供5V的电源。在本实施例中，采集模块通过电流互感器或者电压互感器采集到待测导体的电流信号或者电压信号，再经数模转换模块传递到信号处理模块中处理，最后信号处理模块通过信号输出模块输出当前用电情况。具体的，所述正常工作时，电流互感器和电压互感器安装在待测导体上，当待测导体上通电时，电流互感器和电压互感器均会感应生电，其中第一RC滤波电路中的电阻R2和电阻R4作为电压采集电阻，当电压互感器感应生电后，电压采集电阻两端会产生压差，此时的电压采集电阻可以看作是一个电压源，由于电压互感器感应生电的电流较小，所以电压采集电阻两端形成较小的压差，即电压采集电阻向第一RC滤波电路提供一个低压信号，低压信号经电阻R1和电容C1，以及电阻R3和电容C2的滤波，从而将干扰信号滤除，最终以差分信号的形式进入AD7705芯片U3的第一模拟信号输入端(AIN1+/AIN1-)，第二RC滤波电路同理将电流互感器所获取信号以差分信号的形式进入AD7705芯片U3的第二模拟信号输入端(AIN2+/AIN2-)，从而有效地将干扰信号过滤，保障了信号处理模块最终能获得有效且正确的信号。

在本实施例中，信号处理模块通过信号输出模块经RS485通信电缆将包含当前用电情况的信号输出，具体的，在信号处理模块的单片机U4(STM32F407ZGT6TR)的IO口扩展MAX485芯片U5，其中，U5的RO引脚通过电阻与U4的USART_RX引脚连接，U5的/RE 引脚和DE引脚通过同一个电阻与U4的USART2_RTS引脚连接， U5的DI引脚通过电阻与U4的USART2_TX引脚连接，从而使得单片机(STM32F407ZGT6TR)具有RS485功能，正常工作时，MAX485 芯片收到信号处理模块的信号后，分别通过差分信号端A和差分信号端B经保护电路向RS485信号输出端传输信号，在本实施例中，MAX485芯片U5的差分信号端A和差分信号端B之间串联电阻R9，即电阻R9为MAX485芯片U5的阻抗匹配电阻，使得所有高频的微波信号均能传递至负载点，再在电阻R9的两端分别串联熔断电阻F1 和熔断电阻F2，防止电路中出现的过大的电流烧坏元器件，优选的，瞬态抑制二极管D1的一端和瞬态抑制二极管D2的一端共同接地，所述瞬态抑制二极管D1的另一端与电阻R9的一端连接，所述瞬态抑制二极管D2的另一端与电阻R9的另一端连接，使电阻R9的两端间的电压箝位于一个预定值，有效地保护电路中的元器件，免受各种浪涌脉冲的损坏。

对本领域的技术人员来说，可根据以上描述的技术方案以及构思，做出其它各种相应的改变以及形变，而所有的这些改变以及形变都应该属于本实用新型权利要求的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种抗干扰用电监控终端，其特征在于：包括信号处理模块、电源模块、数模转换模块、采集模块和信号输出模块，所述信号处理模块包括第一电源输入端、数字信号输入端和信号输出端，所述电源模块包括第一电源输出端和第二电源输出端，所述数模转换模块包括第二电源输入端、数字信号输出端和模拟信号输入端，所述采集模块包括电流信号输入端、电压信号输入端和RC滤波电路，所述信号输出模块包括第三电源输入端、RS485信号输出端、保护电路和信号输入端，所述信号处理模块的第一电源输入端和数模转换模块的第二电源输入端均与电源模块的第一电源输出端电性连接，所述信号输出模块的第三电源输入端与电源模块的第二电源输出端电性连接，所述采集模块的电流信号输入端和电压信号输入端均通过RC滤波电路与数模转换模块的模拟信号输入端电性连接，所述数模转换模块的数字信号输出端与信号处理模块的数字信号输入端电性连接，所述信号处理模块的信号输出端通过信号输出模块的信号输入端与保护电路电性连接，所述保护电路与RS485信号输出端电性连接。

2.如权利要求1所述的抗干扰用电监控终端，其特征在于：所述数模转换模块的模拟信号输入端还包括第一模拟信号输入端和第二模拟信号输入端，所述RC滤波电路包括第一RC滤波电路和第二RC滤波电路，所述第一模拟信号输入端通过第一RC滤波电路与电压信号输入端电性连接，所述第二模拟信号输入端通过第二RC滤波电路与电流信号输入端电性连接。

3.如权利要求2所述的抗干扰用电监控终端，其特征在于：所述电压信号输入端还包括用于获取外部电压信号的电压互感器，所述电压互感器通过第一RC滤波电路与第一模拟信号输入端连接。

4.如权利要求3所述的抗干扰用电监控终端，其特征在于：所述第一RC滤波电路还包括电阻R1、电阻R2、电阻R3、电阻R4、电容C1和电容C2，所述第一模拟信号输入端的正极和电容C1的一端均与电阻R1的一端连接，电阻R2的一端和电压互感器的一端均与电阻R1的另一端连接，所述第一模拟信号输入端的负极和电容C2的一端均与电阻R3的一端连接，电阻R4的一端和电压互感器的另一端均与电阻R3的另一端连接，所述电容C1的另一端、电容C2的另一端、电阻R2的另一端和电阻R4的另一端均连接在同一接地极上。

5.如权利要求2所述的抗干扰用电监控终端，其特征在于：所述电流信号输入端还包括用于获取外部电流信号的电流互感器，所述电流互感器通过第二RC滤波电路与第二模拟信号输入端连接。

6.如权利要求5所述的抗干扰用电监控终端，其特征在于：所述第二RC滤波电路还包括电阻R5、电阻R6、电阻R7、电阻R8、电容C3和电容C4，所述第二模拟信号输入端的正极和电容C3的一端均与电阻R5的一端连接，电阻R6的一端和电流互感器的一端均与电阻R5的另一端连接，所述第二模拟信号输入端的负极和电容C4的一端均与电阻R7的一端连接，电阻R8的一端和电压互感器的另一端均与电阻R7的另一端连接，所述电容C3的另一端、电容C4的另一端、电阻R6的另一端和电阻R8的另一端共同接地。

7.如权利要求1所述的抗干扰用电监控终端，其特征在于：所述信号输入端还包括一MAX485芯片，所述信号处理模块的信号输出端依次通过MAX485芯片和保护电路与RS485信号输出端电性连接。

8.如权利要求7所述的抗干扰用电监控终端，其特征在于：所述RS485信号输出端还包括第一RS485接线端和第二RS485接线端，所述MAX485芯片还包括VCC端、差分信号端A和差分信号端B，所述保护电路包括电阻R9、熔断电阻F1和熔断电阻F2，所述第三电源输入端与MAX485芯片的VCC端电性连接，所述差分信号端A通过熔断电阻F1与第一RS485接线端电性连接，所述差分信号端B通过熔断电阻F2与第二RS485接线端电性连接，所述差分信号端A通过电阻R9与差分信号端B电性连接。

9.如权利要求8所述的抗干扰用电监控终端，其特征在于：所述保护电路还包括瞬态抑制二极管D1、瞬态抑制二极管D2、所述瞬态抑制二极管D1的一端和瞬态抑制二极管D2的一端共同接地，所述瞬态抑制二极管D1的另一端与电阻R9的一端连接，所述瞬态抑制二极管D2的另一端与电阻R9的另一端连接。

10.如权利要求1所述的抗干扰用电监控终端，其特征在于：所述第一电源输出端输出的电压为3.3V，第二电源输出端的电压为5V。

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