CN214473603U - 一种监测强电端子温度的电能表 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供了一种监测强电端子温度的电能表，属于电力设备技术领域。该电能表包括MCU主控电路、继电器驱动电路、ESAM电路、MCU电源异常检测电路、485通信接口电路、电能计量电路、按键电路和温度监测电路，所述MCU电源异常检测电路的输出端与所述MCU主控电路的输入端连接，通过对电能表强电端子座上的电流端子铜棒的温度进行实时监测，并对温度数据的整理分析，可对潜在的电能表接线接触不良故障、端子座过热烧毁故障、居民用电负载短路等故障进行预警和跳闸处理，可以在一定程度上避免火灾的发生，避免造成进一步的损失，并同时进行故障事件记录并发送到上位机，可对事后故障分析及溯源提供了可靠的分析数据。

Description

一种监测强电端子温度的电能表

技术领域

本实用新型涉及电力设备技术领域，具体而言，涉及一种监测强电端子温度的电能表。

背景技术

电能表是用来计算用户用电量的设备，在安装电能表的过程中没有将电能表的线路连接牢固以及在电能表使用时间久了以后，会出现电能表接线接触不良故障，端子座过热烧毁故障、居民用电负载短路等故障，现有的电能表只有单独的计算用电量的功能，在出现故障后不能及时断开电源，导致出现过热后发生火灾，同时不能发送故障事件记录，事后不能进行故障分析和溯源。

实用新型内容

为了弥补以上不足，本实用新型提供了一种监测强电端子温度的电能表，通过对电能表强电端子座上的电流端子铜棒的温度进行实时监测，并对温度数据的整理分析，可对潜在的电能表接线接触不良故障、端子座过热烧毁故障、居民用电负载短路等故障进行预警和跳闸处理，可以在一定程度上避免火灾的发生，避免造成进一步的损失，并同时进行故障事件记录并发送到上位机，可对事后故障分析及溯源提供了可靠的分析数据。

本实用新型是这样实现的：

一种监测强电端子温度的电能表，包括MCU主控电路、继电器驱动电路、ESAM电路、MCU电源异常检测电路、485通信接口电路、电能计量电路、按键电路和温度监测电路，所述MCU电源异常检测电路的输出端与所述MCU主控电路的输入端连接，所述MCU主控电路的输入端连接有电源模块一，所述MCU主控电路的MCU主芯片为FM33A048，所述MCU主控电路的输入输出端与所述ESAM电路的输入输出端连接，电能计量电路的输出端与所述MCU主控电路的输入端来捏，所述电能计量电路的芯片为电能计量RN8209C，所述继电器驱动电路的输入端与所述MCU主控电路的输入端连接，所述继电器驱动电路的输出端与电能表的电源开关连接，用于控制电能表电源的开断，所述485通信接口电路的输入输出端与所述MCU主控电路的输入输出端连接，所述485通信接口电路的输入端连接有电源模块二，所述按键电路的输出端与所述MCU主控电路的输入端连接，所述温度监测电路的输出端与所述MCU主控电路的输入端连接。

在本实用新型的一种实施例中，所述继电器驱动电路包括电阻R61、电阻R62、三极管V8、电阻R66、二极管D24、继电器QF、电阻R69，所述电阻R61的一端与所述MCU主芯片的73引脚连接，另一端分别与所述三极管V8的基极和所述电阻R62的一端连接，所述电阻R62的另一端与所述MCU主芯片的74引脚连接，所述三极管V8的集电极通过继电器QF与电源正极连接，所述二极管D24的两端分别与所述继电器QF的2引脚和1引脚连接，所述电阻R66设置于所述三极管V8与所述二极管D24之间，所述继电器QF的两端并联连接二极管D4，所述三极管V8的发射极接地，所述继电器QF的触点设置在电能表的开关电路中。

在本实用新型的一种实施例中，所述ESAM电路包括ESAM芯片U7、三极管V14、电阻R44和电容C35，所述三极管V14的发射极与电源正极连接，基极通过电阻R44与MCU主芯片的36引脚连接，集电极与ESAM芯片U7的VCC引脚连接，所述ESAM芯片U7的MOSI引脚、MISO引脚、SCK引脚和SSN引脚分别与所述MCU主芯片的41引脚、42引脚、43引脚和44引脚连接。

在本实用新型的一种实施例中，所述MCU电源异常检测电路包括电阻R18、电阻R9、电阻R10、电阻R13、电阻R74、电阻R75、二极管D1、光耦OP11，所述电阻R18的一端与所述电源模块一的火线LOUT连接，所述电阻R18的另一端通过电阻R9、电阻R10和电阻R13后与光耦OP1的输入正极连接，所述光耦OP11的输入负极与所述电源模块一的零线N连接，二极管D1的一端连接在电阻R13与所述光耦OP11的输入正极之间，另一端与光耦OP11的输入负极连接；所述光耦的输出正极通过电阻R74与MCU主芯片的35引脚连接，输出负极接地，输出负极还通过电阻R75与MCU主芯片的34引脚连接。

在本实用新型的一种实施例中，所述电能计量电路的METERIC_TX引脚与MCU主芯片的67引脚连接，所述电能计量电路的METERIC_RX引脚与所述MCU主芯片的68引脚连接，所述电能计量电路的ACTIVEP引脚与所述接MCU主芯片的26引脚连接。

在本实用新型的一种实施例中，所述按键电路包括显示按键电路和开盖检测按键电路，所述显示按键电路包括电阻R72、按键开关DIS1、电容C64和电阻R53，所述电阻R72的一端与电源VCC连接，另一端通过所述电阻R53与所述MCU主芯片的22引脚连接，所述电阻R72的另一端还通过按键开关DIS1接地，所述电容C64并联在按键开关DIS1两端；所述开盖检测按键电路包括电阻R23、电阻R71、按键开关KGJC1和电容C62，所述电阻R71的一端与电源VCC连接，另一端通过电阻R23与所述MCU主芯片的27引脚连接，所述电阻R71的另一端还通过按键开关KGJC1接地，所述电容C62并联在按键开关KGJC1两端。

在本实用新型的一种实施例中，所述485通信接口电路的485_Ctrl引脚与所述MCU主芯片的23引脚连接，所述485通信接口电路的RX485引脚与所述MCU主芯片的24引脚连接，所述485通信接口电路的TX485引脚与所述MCU主芯片的25引脚连接。

在本实用新型的一种实施例中，所述温度监测电路的NRST引脚与所述MCU主芯片的80引脚连接，所述温度监测电路的传感器为DS18B20数字温度传感器。

本实用新型的有益效果是：本实用新型通过上述设计得到的一种监测强电端子温度的电能表，通过对电能表强电端子座上的电流端子铜棒的温度进行实时监测，并对温度数据的整理分析，可对潜在的电能表接线接触不良故障、端子座过热烧毁故障、居民用电负载短路等故障进行预警和跳闸处理，可以在一定程度上避免火灾的发生，避免造成进一步的损失，并同时进行故障事件记录并发送到上位机，可对事后故障分析及溯源提供了可靠的分析数据。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施方式的技术方案，下面将对实施方式中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本实用新型的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他相关的附图。

图1为本实用新型实施方式提供的一种监测强电端子温度的电能表的结构框图；

图2为本实用新型实施例中MCU主控电路的电路原理图；

图3为本实用新型实施例中继电器驱动电路的电路原理图；

图4为本实用新型实施例中ESAM电路的电路原理图；

图5为本实用新型实施例中另一种ESAM电路的电路原理图；

图6为本实用新型实施例中MCU电源异常检测电路的电路原理图；

图7为本实用新型实施例中485通信接口电路的电路原理图；

图8为本实用新型实施例中电能计量电路的电路原理图；

图9为本实用新型实施例中显示按键电路的电路原理图；

图10为本实用新型实施例中开盖检测按键电路的电路原理图；

图11为本实用新型实施例中温度监测电路的电路原理图。

具体实施方式

为使本实用新型实施方式的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本实用新型实施方式中的附图，对本实用新型实施方式中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施方式是本实用新型一部分实施方式，而不是全部的实施方式。基于本实用新型中的实施方式，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施方式，都属于本实用新型保护的范围。

因此，以下对在附图中提供的本实用新型的实施方式的详细描述并非旨在限制要求保护的本实用新型的范围，而是仅仅表示本实用新型的选定实施方式。基于本实用新型中的实施方式，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施方式，都属于本实用新型保护的范围。

实施例

请参阅图1-11，本实用新型提供一种技术方案：一种监测强电端子温度的电能表，包括MCU主控电路、继电器驱动电路、ESAM电路、MCU电源异常检测电路、485通信接口电路、电能计量电路、按键电路和温度监测电路，所述MCU电源异常检测电路的输出端与所述MCU主控电路的输入端连接，所述MCU主控电路的输入端连接有电源模块一，所述MCU主控电路的MCU主芯片为FM33A048，所述MCU主控电路的输入输出端与所述ESAM电路的输入输出端连接，电能计量电路的输出端与所述MCU主控电路的输入端来捏，所述电能计量电路的芯片为电能计量RN8209C，所述继电器驱动电路的输入端与所述MCU主控电路的输入端连接，所述继电器驱动电路的输出端与电能表的电源开关连接，用于控制电能表电源的开断，所述485通信接口电路的输入输出端与所述MCU主控电路的输入输出端连接，所述485通信接口电路的输入端连接有电源模块二，所述按键电路的输出端与所述MCU主控电路的输入端连接，所述温度监测电路的输出端与所述MCU主控电路的输入端连接。

请参阅图3，所述继电器驱动电路包括电阻R61、电阻R62、三极管V8、电阻R66、二极管D24、继电器QF、电阻R69，所述电阻R61的一端与所述MCU主芯片的73引脚连接，另一端分别与所述三极管V8的基极和所述电阻R62的一端连接，所述电阻R62的另一端与所述MCU主芯片的74引脚连接，所述三极管V8的集电极通过继电器QF与电源正极连接，所述二极管D24的两端分别与所述继电器QF的2引脚和1引脚连接，所述电阻R66设置于所述三极管V8与所述二极管D24之间，所述继电器QF的两端并联连接二极管D4，所述三极管V8的发射极接地，所述继电器QF的触点设置在电能表的开关电路中，MCU主芯片通过继电器驱动电路控制电能表的通断。

请参阅图4，所述ESAM电路包括ESAM芯片U7、三极管V14、电阻R44和电容C35，所述三极管V14的发射极与电源正极连接，基极通过电阻R44与MCU主芯片的36引脚连接，集电极与ESAM芯片U7的VCC引脚连接，所述ESAM芯片U7的MOSI引脚、MISO引脚、SCK引脚和SSN引脚分别与所述MCU主芯片的41引脚、42引脚、43引脚和44引脚连接，所述ESAM电路用于与外部卡片进行双向身份认证。

请参阅图5，本实施例提供的一种监测强电端子温度的电能表中，所述ESAM电路还可以根据不同的通讯协议类型选择另一种ESAM电路，其包括ESAM芯片U7A、电阻R6、电阻R91和电容C57，所述ESAM芯片U7A的3引脚通过电阻R6与电源正极连接，所述ESAM芯片U7A的1引脚接地，所述ESAM芯片U7A的8引脚电源正极连接，所述ESAM芯片U7A的7引脚与所述MCU主芯片的40引脚连接，所述ESAM芯片U7A的6引脚通过所述电阻R91与所述MCU主芯片的45引脚连接，所述电容C57的一端连接至所述ESAM芯片U7A的6引脚与所述电阻R91之间，所述电容C57的另一端接地，所述MCU主芯片通过驱动ESAM芯片U7A与外部卡片进行双向身份认证。

请参阅图6，所述MCU电源异常检测电路包括电阻R18、电阻R9、电阻R10、电阻R13、电阻R74、电阻R75、二极管D1、光耦OP11，所述电阻R18的一端与所述电源模块一的火线LOUT连接，所述电阻R18的另一端通过电阻R9、电阻R10和电阻R13后与光耦OP1的输入正极连接，所述光耦OP11的输入负极与所述电源模块一的零线N连接，二极管D1的一端连接在电阻R13与所述光耦OP11的输入正极之间，另一端与光耦OP11的输入负极连接；所述光耦的输出正极通过电阻R74与MCU主芯片的35引脚连接，输出负极接地，输出负极还通过电阻R75与MCU主芯片的34引脚连接，当电源模块一的火线电压出现异常时，电压异常信号通过光耦OP11可以发送至电能表的MCU主芯片中。

请参阅图7，所述电能计量电路的METERIC_TX引脚与MCU主芯片的67引脚连接，所述电能计量电路的METERIC_RX引脚与所述MCU主芯片的68引脚连接，所述电能计量电路的ACTIVEP引脚与所述接MCU主芯片的26引脚连接。

请参阅图8，所述显示按键电路包括电阻R72、按键开关DIS1、电容C64和电阻R53，所述电阻R72的一端与电源VCC连接，另一端通过所述电阻R53与所述MCU主芯片的22引脚连接，所述电阻R72的另一端还通过按键开关DIS1接地，所述电容C64并联在按键开关DIS1两端，所述显示按键电路作为电表功能屏幕显示的切换，可依次查看时间、电价、金额、高峰平谷用电量情况等。

请参阅图9，所述开盖检测按键电路包括电阻R23、电阻R71、按键开关KGJC1和电容C62，所述电阻R71的一端与电源VCC连接，另一端通过电阻R23与所述MCU主芯片的27引脚连接，所述电阻R71的另一端还通过按键开关KGJC1接地，所述电容C62并联在按键开关KGJC1两端，所述开盖检测按键电路作为电能表开盖检查的方式，主要是通过压力使按键接触，再通过所述MCU主芯片检测按键的电平进行判断是否开盖，当开盖发生时，按键通过机械弹力弹起，按键电路电平发生改变，所述MCU主芯片断定开盖事件已发生。

请参阅图10，所述485通信接口电路的485_Ctrl引脚与所述MCU主芯片的23引脚连接，所述485通信接口电路的RX485引脚与所述MCU主芯片的24引脚连接，所述485通信接口电路的TX485引脚与所述MCU主芯片的25引脚连接，所述MCU主芯片通过所述485通信接口电路与上位机进行通信。

请参阅图11，所述温度监测电路的NRST引脚与所述MCU主芯片的80引脚连接，所述温度监测电路的传感器为DS18B20数字温度传感器，固定在电能表的强电端子上，能够及时检测出接线端子温度过高并与所述MCU主芯片进行通信，MCU主芯片及时通过所述485通信接口电路与外界通信发送警报并通过所述继电器驱动电路切断电能表的电源。

具体的，该一种监测强电端子温度的电能表的工作原理：通过温度监测电路对电能表强电端子座上的电流端子铜棒的温度进行实时监测，MCU主控电路并对温度数据的整理分析，可对潜在的电能表接线接触不良故障、端子座过热烧毁故障、居民用电负载短路等故障进行预警和跳闸处理，可以在一定程度上避免火灾的发生，避免造成进一步的损失，并通过485通信接口电路与上位机通信对故障事件进行记录，可对事后故障分析及溯源提供了可靠的分析数据。

以上所述仅为本实用新型的优选实施方式而已，并不用于限制本实用新型，对于本领域的技术人员来说，本实用新型可以有各种更改和变化。凡在本实用新型的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。

Claims (8)

1.一种监测强电端子温度的电能表，其特征在于，包括MCU主控电路、继电器驱动电路、ESAM电路、MCU电源异常检测电路、485通信接口电路、电能计量电路、按键电路和温度监测电路，所述MCU电源异常检测电路的输出端与所述MCU主控电路的输入端连接，所述MCU主控电路的输入端连接有电源模块一，所述MCU主控电路的MCU主芯片为FM33A048，所述MCU主控电路的输入输出端与所述ESAM电路的输入输出端连接，电能计量电路的输出端与所述MCU主控电路的输入端连接，所述电能计量电路的芯片为电能计量RN8209C，所述继电器驱动电路的输入端与所述MCU主控电路的输入端连接，所述继电器驱动电路的输出端与电能表的电源开关连接，用于控制电能表电源的开断，所述485通信接口电路的输入输出端与所述MCU主控电路的输入输出端连接，所述485通信接口电路的输入端连接有电源模块二，所述按键电路的输出端与所述MCU主控电路的输入端连接，所述温度监测电路的输出端与所述MCU主控电路的输入端连接。

2.根据权利要求1所述的一种监测强电端子温度的电能表，其特征在于，所述继电器驱动电路包括电阻R61、电阻R62、三极管V8、电阻R66、二极管D24、继电器QF、电阻R69，所述电阻R61的一端与所述MCU主芯片的73引脚连接，另一端分别与所述三极管V8的基极和所述电阻R62的一端连接，所述电阻R62的另一端与所述MCU主芯片的74引脚连接，所述三极管V8的集电极通过继电器QF与电源正极连接，所述二极管D24的两端分别与所述继电器QF的2引脚和1引脚连接，所述电阻R66设置于所述三极管V8与所述二极管D24之间，所述继电器QF的两端并联连接二极管D4，所述三极管V8的发射极接地，所述继电器QF的触点设置在电能表的开关电路中。

3.根据权利要求1所述的一种监测强电端子温度的电能表，其特征在于，所述ESAM电路包括ESAM芯片U7、三极管V14、电阻R44和电容C35，所述三极管V14的发射极与电源正极连接，基极通过电阻R44与MCU主芯片的36引脚连接，集电极与ESAM芯片U7的VCC引脚连接，所述ESAM芯片U7的MOSI引脚、MISO引脚、SCK引脚和SSN引脚分别与所述MCU主芯片的41引脚、42引脚、43引脚和44引脚连接。

4.根据权利要求1所述的一种监测强电端子温度的电能表，其特征在于，所述MCU电源异常检测电路包括电阻R18、电阻R9、电阻R10、电阻R13、电阻R74、电阻R75、二极管D1、光耦OP11，所述电阻R18的一端与所述电源模块一的火线LOUT连接，所述电阻R18的另一端通过电阻R9、电阻R10和电阻R13后与光耦OP1的输入正极连接，所述光耦OP11的输入负极与所述电源模块一的零线N连接，二极管D1的一端连接在电阻R13与所述光耦OP11的输入正极之间，另一端与光耦OP11的输入负极连接；所述光耦的输出正极通过电阻R74与MCU主芯片的35引脚连接，输出负极接地，输出负极还通过电阻R75与MCU主芯片的34引脚连接。

5.根据权利要求1所述的一种监测强电端子温度的电能表，其特征在于，所述电能计量电路的METERIC_TX引脚与MCU主芯片的67引脚连接，所述电能计量电路的METERIC_RX引脚与所述MCU主芯片的68引脚连接，所述电能计量电路的ACTIVEP引脚与所述MCU主芯片的26引脚连接。

6.根据权利要求1所述的一种监测强电端子温度的电能表，其特征在于，所述按键电路包括显示按键电路和开盖检测按键电路，所述显示按键电路包括电阻R72、按键开关DIS1、电容C64和电阻R53，所述电阻R72的一端与电源VCC连接，另一端通过所述电阻R53与所述MCU主芯片的22引脚连接，所述电阻R72的另一端还通过按键开关DIS1接地，所述电容C64并联在按键开关DIS1两端；所述开盖检测按键电路包括电阻R23、电阻R71、按键开关KGJC1和电容C62，所述电阻R71的一端与电源VCC连接，另一端通过电阻R23与所述MCU主芯片的27引脚连接，所述电阻R71的另一端还通过按键开关KGJC1接地，所述电容C62并联在按键开关KGJC1两端。

7.根据权利要求1所述的一种监测强电端子温度的电能表，其特征在于，所述485通信接口电路的485_Ctrl引脚与所述MCU主芯片的23引脚连接，所述485通信接口电路的RX485引脚与所述MCU主芯片的24引脚连接，所述485通信接口电路的TX485引脚与所述MCU主芯片的25引脚连接。

8.根据权利要求1所述的一种监测强电端子温度的电能表，其特征在于，所述温度监测电路的NRST引脚与所述MCU主芯片的80引脚连接，所述温度监测电路的传感器为DS18B20数字温度传感器。

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