CN219142943U - 一种用于电能表的工频防磁模块及电能表 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种用于电能表的工频防磁模块及电能表，涉及计量设备技术领域，解决了现有的电能表预防工频磁场的效果不好的技术问题。该装置包括锰铜分流器和短接门，锰铜分流器上设置有第一采样端子和第二采样端子，与短接门相对设置；第一采样端子、第二采样端子与短接门通过采样信号线连接到计量芯片的采样回路，在与锰铜分流器垂直设置的PCB板上形成一个8字走线。本实用新型将锰铜分流器与PCB板的连接方式从软线连接转换成硬连接，增加了与锰铜分流器的回路面积一致的短接门，并将锰铜分流器分别与短接门和计量芯片的回路面积设置一致，抵消锰铜分流器和PCB板在通电时受工频磁场影响所产生的感应电动势，达到预防工频磁场的效果。

Description

一种用于电能表的工频防磁模块及电能表

技术领域

本实用新型涉及计量设备技术领域，尤其涉及一种用于电能表的工频防磁模块及电能表。

背景技术

电能表在现场运行使用过程中，电力线中电流及电能表本身电流会产生工频磁场，电能表受到工频磁场干扰会造成电能表无负载启动，导致电能表计量电能量异常。

现有技术中，传统电能表的设计通常不能实现抗工频磁场干扰或者抗工频磁场干扰的能力较弱，而电流采样线通常采用软线。目前，在单相电能计量系统中，一般采用锰铜片作为电流采样器件，而锰铜器件与PCB板之间采用软线连接的方式，将电流采样线进行双绞处理，以此来实现预防工频磁场的目的。但是一方面软线连接在电能表实际批量生产及使用中存在脱落或破损的隐患；另一方面锰铜分流器中的锰铜与铜条端子采用拧螺钉的方式进行固定连接，在长期运行中螺钉可能会出现松动，这都会导致电能表抗工频磁场干扰的能力有所减弱。因此，需要对现有电流采样器件与PCB板间的连接方式进行改进，并在该基础上达到预防工频磁场的效果。

在实现本实用新型过程中，实用新型人发现现有技术中至少存在如下问题：

现有的电能表装置中，预防工频磁场的效果不好。

实用新型内容

本实用新型的目的在于提供一种用于电能表的工频防磁模块及电能表，以解决现有的电能表装置中，预防工频磁场的效果不好的技术问题。本实用新型提供的诸多技术方案中的优选技术方案所能产生的诸多技术效果详见下文阐述。

为实现上述目的，本实用新型提供了以下技术方案：

本实用新型提供的一种用于电能表的工频防磁模块，包括锰铜分流器和短接门，所述锰铜分流器上设置有第一采样端子和第二采样端子，与所述短接门相对设置；所述第一采样端子、第二采样端子与所述短接门通过采样信号线连接到计量芯片的采样回路，在与所述锰铜分流器垂直设置的PCB板上形成一个8字走线。

优选的，所述第一采样端子、第二采样端子的回路面积与所述短接门的回路面积相同。

优选的，所述锰铜分流器、短接门的回路面积与所述锰铜分流器、计量芯片的回路面积相同。

优选的，所述短接门包括第一端子和第二端子，所述第一端子、第二端子分别与所述锰铜分流器的第一采样端子、第二采样端子平行设置。

优选的，所述采样信号线从所述第一采样端子出发，依次与所述第二采样端子、第二端子和所述第一端子连接，形成一个环形回路后与所述计量芯片的采样回路连接。

优选的，所述工频防磁模块还包括电流采样电路；所述电流采样电路包括第一采样电阻R111、第二采样电阻R115、第一输出端和第二输出端；所述第一输出端、第二输出端均与所述计量芯片通信连接。

优选的，所述第一采样电阻R111的一端与所述第一输出端连接，另一端与所述第一采样端子连接；所述第二采样电阻R115的一端与所述第二输出端连接，另一端与所述第二采样端子连接。

优选的，所述短接门为金属结构。

优选的，所述短接门为铜针。

本实用新型还包括一种电能表，其特征在于，包括工频防磁模块和MCU模块；所述MCU模块与所述工频防磁模块通信连接，通过所述工频防磁模块获取所述电能表的电能数据。

实施本实用新型上述技术方案中的一个技术方案，具有如下优点或有益效果：

本实用新型在将锰铜分流器与PCB板的连接方式从软线连接转换成硬连接的基础上，在设计上增加了与锰铜分流器的回路面积一致的短接门，以此抵消锰铜分流器在通电时所产生的感应电动势。进一步的，将锰铜分流器分别与短接门和计量芯片的回路面积设置相同，能够抵消PCB板在通电时受工频磁场影响所产生的感应电动势，达到预防工频磁场的效果。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单的介绍，显而易见，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的一些实施例，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的附图，附图中：

图1是本实用新型实施例一的结构示意图；

图2是本实用新型实施例一的锰铜分流器的磁场干扰示意图；

图3是本实用新型实施例一的PCB板的磁场干扰示意图；

图4是本实用新型实施例一的电流采样电路图。

具体实施方式

为了使本实用新型的目的、技术方案及优点更加清楚明白，下文将要描述的各种示例性实施例将要参考相应的附图，这些附图构成了示例性实施例的一部分，其中描述了实现本实用新型可能采用的各种示例性实施例。除非另有表示，不同附图中的相同数字表示相同或相似的要素。以下示例性实施例中所描述的实施方式并不代表与本公开相一致的所有实施方式。应明白，它们仅是与如所附权利要求书中所详述的、本实用新型公开的一些方面相一致的流程、方法和装置等的例子，还可使用其他的实施例，或者对本文列举的实施例进行结构和功能上的修改，而不会脱离本实用新型的范围和实质。

在本实用新型的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”等指示的是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元件必须具有的特定的方位、以特定的方位构造和操作。术语“第一”、“第二”等仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。术语“多个”的含义是两个或两个以上。术语“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接、可拆卸连接、一体连接、机械连接、电连接、通信连接、直接相连、通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系。术语“和/或”包括一个或多个相关的所列项目的任意的和所有的组合。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。

为了说明本实用新型的技术方案，下面通过具体实施例来进行说明，仅示出了与本实用新型实施例相关的部分。

实施例一：

如图1所示，本实用新型提供了一种用于电能表的工频防磁模块，包括锰铜分流器和短接门，锰铜分流器上设置有第一采样端子和第二采样端子，与短接门相对设置；第一采样端子、第二采样端子与短接门通过采样信号线连接到计量芯片的采样回路，在与锰铜分流器垂直设置的PCB板上形成一个8字走线。

作为可选的实施方式，第一采样端子、第二采样端子的回路面积与短接门的回路面积相同。

作为可选的实施方式，锰铜分流器、短接门的回路面积与锰铜分流器、计量芯片的回路面积相同。

作为可选的实施方式，短接门包括第一端子和第二端子，第一端子、第二端子分别与锰铜分流器的第一采样端子、第二采样端子平行设置。

作为可选的实施方式，采样信号线从第一采样端子出发，依次与第二采样端子、第二端子和第一端子连接，形成一个环形回路后与计量芯片的采样回路连接。

作为可选的实施方式，工频防磁模块还包括电流采样电路；电流采样电路包括第一采样电阻R111、第二采样电阻R115、第一输出端和第二输出端；第一输出端、第二输出端均与计量芯片通信连接。

作为可选的实施方式，第一采样电阻R111的一端与第一输出端连接，另一端与第一采样端子连接；第二采样电阻R115的一端与第二输出端连接，另一端与第二采样端子连接。

作为可选的实施方式，短接门为金属结构。

作为可选的实施方式，短接门为铜针。

本实用新型的工作原理为：如图2和图3所示，所采用的锰铜分流器将其锰铜与端子铜条直接铆焊，直接焊接在PCB板上，安装方式更加牢固，可靠，不容易出现损坏的情况。解决了软线连接可能脱落或破损的隐患，使电能表计量检测更加稳定可靠的基础上，再针对外部恒定磁场干扰进行相应的防范设计，使新型电表在这种计量检测可靠性上有着不可比拟的优势。其中，锰铜分流器在图上共有三个端子，但只有两个采样端子参与对电能表的电流采样电路，即第一采样端子和第二采样端子。由于另一端子未接入布线回路，与短接门未构成封闭的回路，因此不能产生干扰电磁场。

如图1所示，锰铜分流器的第一采样端子为A点，第二采样端子为B点。在将锰铜分流器直接焊接在PCB板上时，由于PCB板上还设置有计量芯片(即图1所示的E点和F点处)，锰铜分流器通过两个采样端子对电能表的电能数据进行采样，并将采样后的数据传输给计量芯片。如图2和图3所示，当锰铜分流器输入交流电源时，由于锰铜分流器和PCB板分别在垂直方向上受外部磁场干扰，锰铜分流器和PCB板的闭合电路里产生了感应电流，并根据该感应电流产生感应电动势，也即图1所示的e4和e2。其中，e2是电流采样进入计量芯片线路上，产生的感应电动势；e4是锰铜分流器上产生的感应电动势。

因此，本实用新型在将锰铜分流器与PCB板的连接方式从软线连接转换成硬连接的基础上，在设计上增加了与锰铜分流器的回路面积一致的短接门，以此抵消锰铜分流器在通电时所产生的感应电动势。进一步的，将锰铜分流器分别与短接门和计量芯片的回路面积设置相同，能够抵消PCB板在通电时受工频磁场影响所产生的感应电动势，达到预防工频磁场的效果。

在PCB设计上，PCB板上还设置有电流采样电路，电流采样电路、锰铜分流器、短接门在PCB板上呈8字型对称走线。需要说明的是，该8字型对称走线在图1所示的电流流向为：A-B-C-D-E-F-A，也即交流电源通过锰铜分流器的第一采样端子A点流向第二采样端子B点，通过采样信号线将电流传输给短接门的第二端子C点和第一端子D点，之后经由锰铜分流器的第一采样端子A点、第二采样端子B点与短接门的第一端子D点的采样信号线交点O点接入计量芯片的两个输出端口E点和F点，最后流向第一采样端子A点，完成该8字型对称走线的闭合回路。此时，OBCD点所构成的回路面积与AOEF点所构成的回路面积是一致的。当通电状态时，闭合回路由于电流的流动会产生感应电动势，进而产生干扰磁场。

其中，短接门为金属结构，可由用户根据需求自主选择对应的金属，并设计成不同的形状。在本实施例中，可选的为铜针，但不代表只限制为该种金属材质及形状。在电磁场输入时，产生相应的感应电动势e1和e3，分别抵消锰铜分流器以及PCB板上原本产生的感应电动势。其中，e1是电流采样锰铜器与短接门连接部分线路上，产生的感应电动势；e3是抵消回路上产生的感应电动势。由于e1、e2绝对值相同，因磁场抵消回路的作用，致两者方向相反，则有：e1+e2＝0，因此在与锰铜条垂直的这个面上磁场干扰影响被抵消。而e3、e4绝对值相同，因磁场抵消回路的作用，致两者方向相反，则有：e3+e4＝0，因此在与PCB垂直的这个面上磁场干扰影响被抵消。

进一步的，如图4所示，锰铜分流器分别通过铜锰跳线J101的第1引脚、第2引脚分别接入电流采样电路，锰铜分流器所接入的交流电通过电阻R112、电阻R114以及电阻R121进行分流后一部分接地，一部分通过第一采样电阻R111、第二采样电阻R115，并在第一采样电阻R111、第二采样电阻R115处进行电流采样。其中，第一采样电阻R111、第二采样电阻R115的型号均是(1KΩ，±1％，0603，25ppm)，所实现的采样精度更好，效果也更好。之后通过第一输出端、第二输出端将所采样的电流信号输入至计量芯片进行数据分析。

实施例二：

本实用新型还提供了一种电能表，包括实施例一的一种用于电能表的工频防磁模块和MCU模块；MCU模块与工频防磁模块通信连接，通过工频防磁模块获取电能表的电能数据。具体的，MCU模块作为电能表的微控制器，能够控制工频防磁模块获取电能表的电能数据。

实施例仅是一个特例，并不表明本实用新型就这样一种实现方式。

以上所述仅为本实用新型的较佳实施例而已，本领域技术人员知悉，在不脱离本实用新型的精神和范围的情况下，可以对这些特征和实施例进行各种改变或等同替换。另外，在本实用新型的教导下，可以对这些特征和实施例进行修改以适应具体的情况及材料而不会脱离本实用新型的精神和范围。因此，本实用新型不受此处所公开的具体实施例的限制，所有落入本申请的权利要求范围内的实施例都属于本实用新型的保护范围。

Claims (10)

1.一种用于电能表的工频防磁模块，其特征在于，包括锰铜分流器和短接门，所述锰铜分流器上设置有第一采样端子和第二采样端子，与所述短接门相对设置；所述第一采样端子、第二采样端子与所述短接门通过采样信号线连接到计量芯片的采样回路，在与所述锰铜分流器垂直设置的PCB板上形成一个8字走线。

2.根据权利要求1所述的一种用于电能表的工频防磁模块，其特征在于，所述第一采样端子、第二采样端子的回路面积与所述短接门的回路面积相同。

3.根据权利要求1所述的一种用于电能表的工频防磁模块，其特征在于，所述锰铜分流器、短接门的回路面积与所述锰铜分流器、计量芯片的回路面积相同。

4.根据权利要求3所述的一种用于电能表的工频防磁模块，其特征在于，所述短接门包括第一端子和第二端子，所述第一端子、第二端子分别与所述锰铜分流器的第一采样端子、第二采样端子平行设置。

5.根据权利要求4所述的一种用于电能表的工频防磁模块，其特征在于，所述采样信号线从所述第一采样端子出发，依次与所述第二采样端子、第二端子和所述第一端子连接，形成一个环形回路后与所述计量芯片的采样回路连接。

6.根据权利要求4所述的一种用于电能表的工频防磁模块，其特征在于，所述工频防磁模块还包括电流采样电路；所述电流采样电路包括第一采样电阻R111、第二采样电阻R115、第一输出端和第二输出端；所述第一输出端、第二输出端均与所述计量芯片通信连接。

7.根据权利要求6所述的一种用于电能表的工频防磁模块，其特征在于，所述第一采样电阻R111的一端与所述第一输出端连接，另一端与所述第一采样端子连接；所述第二采样电阻R115的一端与所述第二输出端连接，另一端与所述第二采样端子连接。

8.根据权利要求1所述的一种用于电能表的工频防磁模块，其特征在于，所述短接门为金属结构。

9.根据权利要求8所述的一种用于电能表的工频防磁模块，其特征在于，所述短接门为铜针。

10.一种电能表，其特征在于，包括权利要求1-9任一所述的一种用于电能表的工频防磁模块和MCU模块；所述MCU模块与所述工频防磁模块通信连接，通过所述工频防磁模块获取所述电能表的电能数据。

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