CN215116455U - 一种电能计量分析器 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种电能计量分析器，包括外壳体，所述外壳体包括底座和上罩壳，所述上罩壳扣合于底座上，并在之间形成电路单元安装腔；还包括设置于电路单元安装腔内的电路单元，所述电路单元包括底板、若干计量板；所述底板上设置有电源模块和主控制芯片，底板上还设置有用于对外接线的端子排，所述端子排包括电源端子和计量端子；所述底板第一面与计量板通过对应的印制板连接器相连；每个计量板上均设置有若干电能感应模块和电能计量芯片。本实用新型整体采用模块化插拔设计，通过插拔不同数量的计量板实现计量路数的随时切换，降低成本，提高利用率。

Description

一种电能计量分析器

技术领域

本实用新型涉及一种电能计量分析器，属于电能能耗计量领域。

背景技术

电能计量器是一种智能电能表，能够实现能耗分析，电能计量，电压、电流、功率、频率等基本参数的采集与显示。

现有技术的电能计量器，需要串联到被测量的电路上，且仅支持单路输入，不便于在配电箱内针对现有电路安装。一些通过互感器采集电路电能计量参数的设备，其输入电路数固定，不支持扩展，对于有多路计量需求的场景适配性差，采用多台组合使用时，往往会出现计量通道被闲置浪费的情况。

实用新型内容

本实用新型的目的是提供一种智能电能表，用以解决现有电能计量装置输入电路数固定、不支持扩展的问题。

为实现上述目的，本实用新型的方案包括：

本实用新型的一种电能计量分析器，

包括外壳体，所述外壳体包括底座和上罩壳，所述上罩壳扣合于底座上，并在之间形成电路单元安装腔；

还包括设置于电路单元安装腔内的电路单元，所述电路单元包括底板、若干计量板；

所述底板上设置有电源模块和主控制芯片，底板上还设置有用于对外接线的端子排，所述端子排包括电源端子和计量端子；所述底板第一面与计量板通过对应的印制板连接器相连；

每个计量板上均设置有若干电能感应模块和电能计量芯片。

本实用新型的电能计量分析器采用模块化设计，采用一块集成了电源模块、接线端子和主控芯片的底板作为主板；将电能感应和计量功能集中在独立的PCB板上，且这种计量用的PCB板支持扩展，可以在底板上设置多个，通过印制板连接器与底板通信连接，印制板连接器一方面实现结构上的对计量板的固定、支撑连接，另一方面起到了电性接触的作用，通过插拔计量板实现计量模块及计量通道的增减扩展。

进一步的，所述电路单元还包括显示模块，所述显示模块包括显示屏，显示模块与底板通过排线电性连接；所述底板上还设置有固定支柱，显示模块固定在所述固定支柱顶端。

本实用新型的电能计量分析器还具备液晶显示功能，显示功能同样通过模块化的印制板实现，底板、计量板与带有液晶屏的显示板分层设置，节约空间；通过固定支柱，比如螺柱将显示模块支撑固定于最上层，与上罩壳紧贴，在上罩壳上开设显示窗，即可实现产品的显示功能，相关控制按键也可轻易设置于上罩壳表面。

进一步的，所述固定支柱设置于底板第一面上，其长度大于所述印制板连接器的长度。

计量板设置于底板与显示板之间，结构紧凑。

进一步的，所述电能感应模块在计量板上朝向底板设置，所述印制板连接器长度大于电能感应模块的高度。

计量板上的电能感应设置在计量板和底板之间，进一步使结构紧凑，缩小尺寸。

进一步的，还包括无线通信模块，所述无线通信模块固定于底板上，并与底板通信连接。

本实用新型的电能计量分析器还具备通信模块，具备物联网功能，进一步增加了本实用新型电能计量分析器的智能化程度。

进一步的，所述无线通信模块电性插接固定于底板第一面上；所述无线通信模块到底板的距离小于所述印制板连接器的长度。

无线通信模块设置于计量板和底板之间，结构进一步紧凑。

进一步的，所述底板第一面上还设置有继电器，所述继电器高度小于所述印制板连接器的长度；所述端子排包括继电器的常闭触点端口和常开触点端口。

增加继电器，能够实现在特定条件下分段或闭合电路的功能，实现智能化自动控制功能。

进一步的，所述显示模块上朝向底板的一面上设置有蜂鸣器。

进一步的，所述电能感应模块为电流互感器。

进一步的，所述上罩壳与底座通过卡扣连接，所述底座的背面设置有导轨安装座。

本实用新型的电能计量分析器采用导轨安装，且上罩壳与底座通过卡口连接，便于拆装，容易实现计量模块的增减。

附图说明

图1是本实用新型上罩壳侧面结构示意图(左视方向)；

图2是本实用新型底座横截面剖视图；

图3是本实用新型上罩壳与底座组装后的侧面示意图(左视方向)；

图4是本实用新型电路单元中底板结构示意图；

图5是本实用新型电路单元中三块计量板结构示意图；

图6-1是本实用新型电路单元中显示模块背面示意图；

图6-2是本实用新型电路单元中显示模块正面示意图；

图7是本实用新型电路单元中无线通信模块示意图；

图8是本实用新型电路单元侧视示意图；

图9是本实用新型的电路原理示意图。

图中包括：10、底板；111～112、接线端子排；12、继电器；121～122、插接排针；131～136、印制板连接器插接端；141～144、螺柱；201、计量模块；21～23、计量板；210、避让区；211～212、印制板连接器对插端；221～222、印制板连接器对插端；231～232、印制板连接器对插端；30、显示模块；301～304、固定孔；31、显示屏；32、排线插槽；40、无线通信模块；41～42、排针对插端；50、外壳体；51、底座；511、卡舌；512、安装支架；513、有轨道安装座；514、固定螺口；52、上罩壳；521、卡孔。

具体实施方式

下面结合附图对本实用新型做进一步详细的说明。

如图1～3所示的本实用新型的电能计量分析器的外壳体50，包括底座51和上罩壳52。底座51上具有卡舌511，上罩壳52上对应位置设有卡孔521，底座51和上罩壳52通过对应的卡舌511、卡孔521卡扣连接。底座51的背面滑动设置有可抽出和收回的安装支架512，图2中所示的底座51为安装支架512收回状态，图3中所示为安装支架512抽出状态。底座51的背面还设置有轨道安装座513。本实用新型的电能计量分析器可以通过其外壳体50上的安装支架512或轨道安装座513实现固定安装。

外壳体50内，底座51上设置有固定座，固定座包括4个固定螺口514，用于固定电路单元。电路单元包括作为主板的底板10、若干计量板、显示模块30、无线通信模块40；具体的，底板10、计量板、显示模块30、无线通信模块40的印制板层叠设置，底板10通过螺钉固定在底座51的固定座上，显示模块30、计量板、无线通信模块40通过结构连接件固定在底板10上，并通过软线电性连接，或者直接通过电连接器同时实现结构固定连接和电性连接。

底板10具体如图4所示，集成了电源模块、主控制芯片和继电器12。电源模块中，主控制芯片采用STM32F103RBT6；继电器12为低电平有效控制。底板10还包括接线端子排111和112、3组(每组2个)用于连接计量板的印制板连接器插接端(131、132、133、134、135、136)、1组(每组2个)用于连接无线通信模块40的插接排针(121、122)，以及4个用于固定显示模块30的螺柱(141、142、143、144)；此外还设置有通信天线安装端15。接线端子排111和112用于对外接线，包括连接三相母线以采集电压、连接对应待测线路以采集电流大小、以及输出继电器12接线端；用于连接计量板的印制板连接器插接端每组均包括两个10针的印制板连接器插针(公端)；用于连接无线通信模块40的插接排针(公端)包括两组，如图4中的121、122所示。

无线通信模块40如图7所示，具体采用Nbiot模块。作为其他实施例，也可以为WIFI、Zigbee等其他无线通信模块。无线通信模块40所在的印制板上，具有两个7孔的排针对插端(母端，41、42)。无线通信模块40通过排针对插端(41、42)插接在底板10的插接排针(121、122)上，通过匹配的排针和对应的排针对插端，实现无线通信模块40在底板10上的装配固定和电性通信连接。其中，排针对插端41与插接排针121匹配对接，排针对插端42与插接排针122匹配对接。

计量板如图5所示，计量板上包括计量芯片和计量模块，计量芯片采用ATT7022EU；每个计量板上均具有3个计量模块201，计量模块201具体可以采用电流互感器，单个计量板支持三路单相电能计量。本实施例中，电能计量分析器包括三个计量板(21、22、23)，如此，则本实施例的电能计量分析器最多能够实现3×3＝9路线路的电能计量，并且通过增减计量板可以实现3、6、9路计量线路数的切换。

每个计量板(21、22或23)上均具有两个双排10孔的印制板连接器对插端(母端，211和212、221和222、231和232)。计量板21对应插接在印制板连接器插接端(131、132)上，印制板连接器插接端131和印制板连接器对插端211对应插接，印制板连接器插接端132和印制板连接器对插端212对应插接。为了避免与无线通信模块40(插接在插接排针(121、122)上)干涉，用于插接计量板的印制板连接器(例如印制板连接器插接端131和印制板连接器对插端211插接后的高度)高度应至少大于无线通信模块40的厚度及用于插接无线通信模块的印制板连接器高度(插接排针121和排针对插端41及插接排针122和排针对插端42插接后的高度)的总和；即在计量板21和无线通信模块40同时插接固定在底板10上后，三块印制板呈分层设置，从下到上依次为底板10、通信模块40和计量板21，通信模块40设置在计量板21和底板10之间。

计量板22对应插接在印制板连接器插接端(133、134)上，印制板连接器插接端133和印制板连接器对插端221对应插接，印制板连接器插接端134和印制板连接器对插端222对应插接。为了避免与继电器12干涉，用于插接计量板的印制板连接器的高度(例如印制板连接器插接端133和印制板连接器对插端221插接后的高度)应至少大于继电器12的高度。

计量板23对应插接在印制板连接器插接端(135、136)上，印制板连接器插接端135和印制板连接器对插端231对应插接，印制板连接器插接端136和印制板连接器对插端232对应插接。

同时，为了进一步节省空间，计量板在插接在底板10上时，计量模块201朝向底板10设置，即完成装配后计量模块201也位于计量板(21、22、23)和底板10之间。那么，为了避免计量模块201与底板10干涉，用于插接计量板的印制板连接器的高度(例如印制板连接器插接端136和印制板连接器对插端232插接后的高度)应至少大于计量模块201的高度。

同时为了避免计量板21上三个计量模块201与无线通信模块40相冲突，计量板21上的计量模块201设置到靠近印制板连接器对插端212的区域，在计量板21上与无线通信模块40向对应的位置留下避让区210，用于在计量板21插接于底板10上后容纳无线通信模块40。

同时计量板22上还要为底板10上的继电器12留出避让空间，防止计量板22上的计量模块201与继电器12相冲突，避让空间通过将计量板22上的三个计量模块201设置于印制板连接器对插端221附近。即在计量板22插接后，继电器12设置于计量板22下方空间。

计量板(21、22、23)分别通过各自板上的印制板连接器(211和212、221和222、231和232)插接在底板10的印制板连接器插接端(131、132、133、134、135、136)上，通过匹配的插接端和对应的对插端插接，实现无线通信模块40在底板10上的装配固定和电性通信连接。

显示模块30如图6-1和图6-2所示，其中，图6-1示出的是显示模块30的背面，图6-2示出的是显示模块30的正面。显示模块30的印制板上设置有显示屏31和电能计量分析器的相关控制按键、指示灯、蜂鸣器等，上罩壳52在对应位置开设显示屏保护外屏、按键孔、指示灯孔及蜂鸣器声音传导开孔等。显示模块30的印制板上还开设有固定孔(301、302、303、304)，用于对应将显示模块30固定于底板10的螺柱(141、142、143、144)顶端，因此固定孔(301、302、303、304)与螺柱(143、144、141、142)位置对应，通过螺栓实现显示模块30在结构上的装配固定。显示模块30背面还设置有排线插槽32，用于通过排线连接底板10，实现相关案件、指示灯、蜂鸣器及显示屏与主控芯片的通信连接。螺柱(141、142、143、144)的高度至少大于用于插接计量板的印制板连接器高度(例如印制板连接器插接端134和印制板连接器对插端222插接后的高度)与计量板厚度的总和，防止显示模块30与计量板发生干涉，并实现电路单元中印制板的分层设置。本实用新型的电能计量分析器通过显示模块30上的LCD点阵屏实现丰富信息显示，通过6颗led实现系统运行状态的实时展示。显示模块30通过FFC柔性排线与主板10排线座相连接。

底板10、无线通信模块40、计量板(21、22、23)、显示模块30的插接装配方法具体为，计量板(21、22、23)在图5中所示的一面与底板10在图4中所示的一面相对，其中对应匹配的印制板连接器的公端和母端插接，同时实现计量板与底板的电性连接和固定连接。显示模块30通过固定孔(301、302、303、304)对应螺栓固定在螺柱(143、144、141、142)顶端，并通过排线与底板10电性连接。具体电路原理如图9所示。

图8示出了本实用新型的电能计量分析器装配完成的电路单元的侧视图，即在各印制板装配完毕后，从底板10在图4中的左侧看向电路单元的示意图。可以看出，底板10、无线通信模块40、计量板21(其余计量板被遮挡)、显示模块30依次分层设置，各元件互相避让，电路结构整体紧凑。

本实用新型的电能计量分析器，整个设备采用模块化插拔设计，每个主板(底板10)支持最多插入三个电能计量单元(计量板)和一个物联网通讯模块(无线通信模块40)。

本实用新型采用的可扩展设计可以解决能耗分析场景中计量路数不确定问题。通过插拔不同数量的计量单元实现3/6/9计量路数的随时切换，降低成本，提高利用率。

此外，本实用新型的电能计量分析器自带插拔式物联网通讯模块，可以根据需求切换GPRS/4G/NBIOT等不同通讯模块。

本实用新型的电能计量分析器属于一款物联网能耗分析终端设备，最大支持9路单相电能分析，支持导轨安装，一次最大接入单相电流可根据实际情况选择100～800A互感器，精度1.0级，带RS485接口，Modbus协议或DL/T645规约。设备自身集成网络通讯模块GPRS/3G/4G/NBIOT等蜂窝网模块实现数据轻松上云，集成一路继电器开关量控制，整体模块化设计大大增加了设备可伸缩性。它能高精度的测量所有常用的电力参数，如电压、电流、有功功率、无功功率、频率、功率因数、电能等，采用可视度高的LCD来显示仪表测量参数和电网系统的运行信息。

Claims (10)

1.一种电能计量分析器，其特征在于，

包括外壳体，所述外壳体包括底座和上罩壳，所述上罩壳扣合于底座上，并在之间形成电路单元安装腔；

还包括设置于电路单元安装腔内的电路单元，所述电路单元包括底板、若干计量板；

所述底板上设置有电源模块和主控制芯片，底板上还设置有用于对外接线的端子排，所述端子排包括电源端子和计量端子；所述底板第一面与计量板通过对应的印制板连接器相连；

每个计量板上均设置有若干电能感应模块和电能计量芯片。

2.根据权利要求1所述的电能计量分析器，其特征在于，所述电路单元还包括显示模块，所述显示模块包括显示屏，显示模块与底板通过排线电性连接；所述底板上还设置有固定支柱，显示模块固定在所述固定支柱顶端。

3.根据权利要求2所述的电能计量分析器，其特征在于，所述固定支柱设置于底板第一面上，其长度大于所述印制板连接器的长度。

4.根据权利要求3所述的电能计量分析器，其特征在于，所述电能感应模块在计量板上朝向底板设置，所述印制板连接器的长度大于电能感应模块的高度。

5.根据权利要求4所述的电能计量分析器，其特征在于，还包括无线通信模块，所述无线通信模块固定于底板上，并与底板通信连接。

6.根据权利要求5所述的电能计量分析器，其特征在于，所述无线通信模块电性插接固定于底板第一面上；所述无线通信模块到底板的距离小于所述印制板连接器的长度。

7.根据权利要求6所述的电能计量分析器，其特征在于，所述底板第一面上还设置有继电器，所述继电器高度小于所述印制板连接器的长度；所述端子排包括继电器的常闭触点端口和常开触点端口。

8.根据权利要求7所述的电能计量分析器，其特征在于，所述显示模块上朝向底板的一面上设置有蜂鸣器。

9.根据权利要求8所述的电能计量分析器，其特征在于，所述电能感应模块为电流互感器。

10.根据权利要求8所述的电能计量分析器，其特征在于，所述上罩壳与底座通过卡扣连接，所述底座的背面设置有导轨安装座。

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