CN213181764U - 一种基于无线信息传输的三相电能计量电路 - Google Patents
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Abstract
本实用新型公开了一种基于无线信息传输的三相电能计量电路，主要由电源电路、MCU主控电路、采样主控电路、Zigbee电路、电压采样电路、电流采样电路六部分组成，利用电流互感方案实现三相电电流采集；电能采集数据经主控MCU处理，然后由Zigbee通信方式实现计量信息的无线传输功能，实现电能信息实时采集‑实时处理‑无线传输的一体化过程，大大减少了电能信息采集的工作量，并提高了电能信息获取的便捷性与安全性。
Description
技术领域
本实用新型属于无线通信技术技术领域，具体涉及一种基于无线信息传输的三相电能计量电路。
背景技术
电能计量作为现代一种重要的电能监测手段被广泛应用于各类电力电子产品，电能计量通常分为电流计量及电压计量。目前市面上电能计量装置大多为单相计量，三相电能计量设计更为复杂，能应用于三相大负载设备电能计量监测，对于整个局部电网及设备的安全监护有积极意义。此外，市面上的电能计量装置多采用自带的LED数码管显示，获取计量数据需手动记录。
实用新型内容
本实用新型的目的在于提供一种基于无线信息传输的三相电能计量电路，以解决上述背景技术中提出的问题。
为实现上述目的，本实用新型提供如下技术方案：一种基于无线信息传输的三相电能计量电路，其特征在于包括电源电路、MCU主控电路、采样主控电路、Zigbee电路、电压采样电路、电流采样电路六部分组成。
进一步的，所述电源电路为取三相电其中一相作为火线，同零线组成AC220V输入，经电源模块M1(PLG06A)转换为DC5V，通过电容C1、C2滤波后进入稳压芯片U8(AMS1117)输入端，稳压芯片U8输出端分别接电容C3、C4、C5滤波，输出DC3.3V。
进一步的，MCU主控电路采用32位主控MCU(STM32F030C8T6)，所使用到的端口中：PIN24、PIN48接+3.3V输入；PIN5、PIN6接8MHz主晶振Y1；PIN7接复位电路；PIN8、PIN23、PIN47接地；PIN14、PIN15、PIN16、PIN17分别为SPI串行外设接口的片选、时钟、主机输入、主机输出接口；PIN25为LED指示灯控制I/O；PIN30、PIN31分别为串口发送和接收口；PIN34、PIN37接程序烧录端口；PIN44为程序启动控制端口。
进一步的，采样主控电路采用三相电能计量芯片U6选用RN8302B，PIN3串电容接地；PIN4/PIN5、PIN7/PIN8、PIN10/PIN11分别为三相线路电流采样端口；PIN6、PIN20、PIN21、PIN29、PIN39、PIN42、PIN43接地；PIN9上拉到+3.3V；PIN12、PIN14、PIN16分别为三相线路电压采样端口；PIN13、PIN15、PIN17串33nF电容接地、PIN27、PIN28、PIN40、PIN41接+3.3V输入；PIN32、PIN33、PIN34、PIN35分别为SPI串行外设接口的从机输出、时钟、片选、从机输入接口；PIN36、PIN37接8.192MHz主晶振Y2；PIN38串10uF电容接地。
进一步的，Zigbee电路采用M2选型为基于CC2530为片上解决方案的Zigbee集成模块，分别引出+3.3V输入脚(PIN14)、GND脚(PIN13)、烧录口引脚(PIN1/PIN2)、复位脚(PIN22)、串口接收脚(PIN16)、串口发送脚(PIN17)；电能计量数据由MCU主控经串口传输至Zigbee无线通信模块，然后经过同网关及路由设备无线组网后可直接以无线连接方式与手机APP等终端设备相连。
进一步的，电压采样电路由每相电压信号采样电路均为选取4个560KΩ电阻，串联分压得到的mV级交流电压输入至采样芯片U6的VAP/VBP/VCP进行测量。
进一步的，电流采样电路由电流信号采样采用隔离式方案，选用的为ZMCT103C型号电流互感器，利用互感器内阻产生两端压差值分别输入到采样芯片U6的IAP/IAN，IBP/IBN，ICP/ICN进行处理，进而换算出每相的电流测量值。
与现有技术相比，本实用新型提供了一种基于无线信息传输的三相电能计量电路，具备以下有益效果：利用电流互感方案实现三相电电流采集；电能采集数据经主控MCU处理，然后由Zigbee通信方式实现计量信息的无线传输功能。本专利讲述的创造利用了Zigbee无线通信技术，可通过无线网络技术直接在手机或电脑端实时获取计量数据，极大增强数据的可读性。本专利创造的电能计量装置采用成熟稳定的三相计量IC方案，可同时监测及采集电压和电流数据，应用STM32主控设计，结合Zigbee无线通信技术，实现电能信息实时采集-实时处理-无线传输的一体化过程，大大减少了电能信息采集的工作量，并提高了电能信息获取的便捷性与安全性。
附图说明
附图用来提供对本实用新型的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与本实用新型的实施例一起用于解释本实用新型，并不构成对本实用新型的限制。
在附图中：
图1电源电路示意图；
图2MCU主控电路示意图；
图3采样主控电路示意图；
图4Zigbee电路示意图；
图5电压采样电路示意图；
图6电压采样电路示意图。
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，显然，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。
请参阅图1-6，本实用新型提供一种技术方案：一种基于无线信息传输的三相电能计量电路，其特征在于包括电源电路、MCU主控电路、采样主控电路、Zigbee电路、电压采样电路、电流采样电路六部分组成。
优选的技术方案，所述电源电路为取三相电其中一相作为火线，同零线组成AC220V输入，经电源模块M1(PLG06A)转换为DC5V，通过电容C1、C2滤波后进入稳压芯片U8(AMS1117)输入端，稳压芯片U8输出端分别接电容C3、C4、C5滤波，输出DC3.3V。
优选的技术方案，MCU主控电路采用32位主控MCU(STM32F030C8T6)，所使用到的端口中：PIN24、PIN48接+3.3V输入；PIN5、PIN6接8MHz主晶振Y1；PIN7接复位电路；PIN8、PIN23、PIN47接地；PIN14、PIN15、PIN16、PIN17分别为SPI串行外设接口的片选、时钟、主机输入、主机输出接口；PIN25为LED指示灯控制I/O；PIN30、PIN31分别为串口发送和接收口；PIN34、PIN37接程序烧录端口；PIN44为程序启动控制端口。
优选的技术方案，采样主控电路采用三相电能计量芯片U6选用RN8302B，PIN3串电容接地；PIN4/PIN5、PIN7/PIN8、PIN10/PIN11分别为三相线路电流采样端口；PIN6、PIN20、PIN21、PIN29、PIN39、PIN42、PIN43接地；PIN9上拉到+3.3V；PIN12、PIN14、PIN16分别为三相线路电压采样端口；PIN13、PIN15、PIN17串33nF电容接地、PIN27、PIN28、PIN40、PIN41接+3.3V输入；PIN32、PIN33、PIN34、PIN35分别为SPI串行外设接口的从机输出、时钟、片选、从机输入接口；PIN36、PIN37接8.192MHz主晶振Y2；PIN38串10uF电容接地。
优选的技术方案，Zigbee电路采用M2选型为基于CC2530为片上解决方案的Zigbee集成模块，分别引出+3.3V输入脚(PIN14)、GND脚(PIN13)、烧录口引脚(PIN1/PIN2)、复位脚(PIN22)、串口接收脚(PIN16)、串口发送脚(PIN17)；电能计量数据由MCU主控经串口传输至Zigbee无线通信模块，然后经过同网关及路由设备无线组网后可直接以无线连接方式与手机APP等终端设备相连。
优选的技术方案，电压采样电路由每相电压信号采样电路均为选取4个560KΩ电阻，串联分压得到的mV级交流电压输入至采样芯片U6的VAP/VBP/VCP进行测量。
优选的技术方案，电流采样电路由电流信号采样采用隔离式方案，选用的为ZMCT103C型号电流互感器，利用互感器内阻产生两端压差值分别输入到采样芯片U6的IAP/IAN，IBP/IBN，ICP/ICN进行处理，进而换算出每相的电流测量值。
本实用新型的工作原理：装置通过采用芯片采集三相线路中的电流及电压数据，经SPI串行口传输到MCU主控，MCU主控对数据处理后再通过串口传输到Zigbee模块中，经天线传导对数据进行无线性传输。
电压采样：每相电压信号采样电路均为选取4个560KΩ电阻，串联分压得到的mV级交流电压输入至采样芯片U6的VAP/VBP/VCP进行测量。
电流采样：利用互感器ZMCT103C内阻产生两端压差值分别输入到采样芯片U6的IAP/IAN，IBP/IBN，ICP/ICN进行处理，进而换算出每相的电流测量值。
采样芯片：采样得到的电流及电压数据经专业采样芯片RN8302B处理后得到较为准确的计量数据。
MCU主控：采样芯片经SPI串行口传输过来的计量数据可在MCU中做拓展使用，例如计算功率、做状态指示等。
Zigbee电路：MCU处理后的计量数据经串口传输到Zigbee模块，然后经过同网关及路由设备无线组网后可直接以无线连接方式与手机APP等终端设备相连。
在本实用新型的描述中，需要说明的是，术语“上”、“下”、“内”、“外”“前端”、“后端”、“两端”、“一端”、“另一端”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。
需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。
尽管已经示出和描述了本实用新型的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本实用新型的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本实用新型的范围由所附权利要求及其等同物限定。
Claims (5)
1.一种基于无线信息传输的三相电能计量电路，其特征在于，由电源电路、MCU主控电路等组成，组成；
所述电源电路为取三相电其中一相作为火线，同零线组成AC220V输入，经电源模块M1(PLG06A)转换为DC5V，通过电容C1、C2滤波后进入稳压芯片U8(AMS1117)输入端，稳压芯片U8输出端分别接电容C3、C4、C5滤波，输出DC3.3V；MCU主控电路采用32位主控MCU(STM32F030C8T6)，所使用到的端口中：PIN24、PIN48接+3.3V输入；PIN5、PIN6接8MHz主晶振Y1；PIN7接复位电路；PIN8、PIN23、PIN47接地；PIN14、PIN15、PIN16、PIN17分别为SPI串行外设接口的片选、时钟、主机输入、主机输出接口；PIN25为LED指示灯控制I/O；PIN30、PIN31分别为串口发送和接收口；PIN34、PIN37接程序烧录端口；PIN44为程序启动控制端口。
2.根据权利要求1所述的一种基于无线信息传输的三相电能计量电路，其特征在于：还包括采样主控电路，采用三相电能计量芯片U6选用RN8302B，PIN3串电容接地；PIN4/PIN5、PIN7/PIN8、PIN10/PIN11分别为三相线路电流采样端口；PIN6、PIN20、PIN21、PIN29、PIN39、PIN42、PIN43接地；PIN9上拉到+3.3V；PIN12、PIN14、PIN16分别为三相线路电压采样端口；PIN13、PIN15、PIN17串33nF电容接地、PIN27、PIN28、PIN40、PIN41接+3.3V输入；PIN32、PIN33、PIN34、PIN35分别为SPI串行外设接口的从机输出、时钟、片选、从机输入接口；PIN36、PIN37接8.192MHz主晶振Y2；PIN38串10uF电容接地。
3.根据权利要求1所述的一种基于无线信息传输的三相电能计量电路，其特征在于：还包括Zigbee电路，采用M2选型为基于CC2530为片上解决方案的Zigbee集成模块，分别引出+3.3V输入脚(PIN14)、GND脚(PIN13)、烧录口引脚(PIN1/PIN2)、复位脚(PIN22)、串口接收脚(PIN16)、串口发送脚(PIN17)；电能计量数据由MCU主控经串口传输至Zigbee无线通信模块，然后经过同网关及路由设备无线组网后可直接以无线连接方式与手机APP等终端设备相连。
4.根据权利要求1所述的一种基于无线信息传输的三相电能计量电路，其特征在于：还包括电压采样电路，由每相电压信号采样电路均为选取4个560KΩ电阻，串联分压得到的mV级交流电压输入至采样芯片U6的VAP/VBP/VCP进行测量。
5.根据权利要求4所述的一种基于无线信息传输的三相电能计量电路，其特征在于：电流采样电路由电流信号采样采用隔离式方案，选用的为ZMCT103C型号电流互感器，利用互感器内阻产生两端压差值分别输入到采样芯片U6的IAP/IAN，IBP/IBN，ICP/ICN进行处理，进而换算出每相的电流测量值。
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|---|---|---|---|---|
| CN114200201A (zh) * | 2021-11-30 | 2022-03-18 | 深圳市国电科技通信有限公司 | 一种基于hplc通信技术的小型化电能计量装置 |
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