CN220019732U - 一种基于4g通讯方式的多功能单相电表 - Google Patents
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Abstract
本实用新型涉及一种基于4G通讯方式的多功能单相电表，包括主MCU、计量模块、电压电流采样电路、显示模块、测温模块、按键输入模块、RS485模块和DIDO电路，所述主MCU分别与计量模块、显示模块、测温模块、按键输入模块、RS485模块和DIDO电路连接，所述计量模块与电压电流采样电路连接，所述电表还包括无线4G模块和超级电容模块，所述无线4G模块分别与主MCU和超级电容模块连接。与现有技术相比，本实用新型具有可支持多种通讯方式、点阵液晶显示、增加了报警主动定位问题等优点。
Description
技术领域
本实用新型涉及一种电表，尤其是涉及一种基于4G通讯方式的多功能单相电表。
背景技术
传统电能表多用于电度的计量，随着现场需求越发多样性，多功能电能表便为其设计诞生，除了测量电度等基础功能，还可以计量谐波，需量等点参量，具备测温，报警等功能，广泛适配于不同的配电场景。随着电力物联网的发展，也促使多功能电表通讯功能的全面发展。
目前多功能电表的通讯方式一般区分为有线通讯和无线通讯。
有线通讯电表发展较早，需要现场布线，稳定性较高，方案成熟，价格较低。但是对于很多改造配电场景下，有线通讯的方案需要现场布置通讯线，复杂环境下对于通讯线布线规划和质量要求较高。此外，布置通讯线还要考虑强弱电隔离等复杂情况，对现场施工要求较高，人力资源要求较高。
传统的无线通讯电表还受限于现场供电，当设备与网络服务器没有连接时，对于平台策略无法判断其是否离线还是断电，无法定位问题，并花费大量的时间和人力去检查异常。
实用新型内容
本实用新型的目的就是为了克服上述现有技术存在的缺陷而提供一种可支持多种通讯方式、点阵液晶显示、增加了报警主动定位问题的基于4G通讯方式的多功能单相电表。
本实用新型的目的可以通过以下技术方案来实现：
根据本实用新型的一个方面，提供了一种基于4G通讯方式的多功能单相电表，包括主MCU、计量模块、电压电流采样电路、显示模块、测温模块、按键输入模块、RS485模块和DIDO电路，所述主MCU分别与计量模块、显示模块、测温模块、按键输入模块、RS485模块和DIDO电路连接，所述计量模块与电压电流采样电路连接，所述电表还包括无线4G模块和超级电容模块，所述无线4G模块分别与主MCU和超级电容模块连接。
作为优选的技术方案，所述的超级电容模块包括输入电源端、电阻R16、电阻R20、电容C27和超级电容D4，所述输入电源端通过电阻R16分别与电阻R20一端、电容C27一端和超级电容D4的3号引脚连接，所述电阻R20另一端、电容C27另一端和超级电容D4的1号引脚接地，所述超级电容D4的2号引脚与无线4G模块连接。
作为优选的技术方案，所述测温模块包括测温探头以及温度模拟量输入电路，所述测温探头与温度模拟量输入电路连接，所述温度模拟量输入电路与主MCU连接。
作为优选的技术方案，所述测温探头设有两路。
作为优选的技术方案，所述显示模块为点阵液晶模块。
作为优选的技术方案，所述电压电流采样电路包括分别与计量模块连接的电压采样电路和电流采样电路。
作为优选的技术方案，所述无线4G模块与外部的网络服务器通讯连接，其中外部的网络服务器包括公网的物联网平台和内网服务器。
作为优选的技术方案，所述主MCU采用ARM Cortex-M4处理器。
作为优选的技术方案，所述无线4G模块采用UART串口收发模块。
作为优选的技术方案，所述UART串口收发模块采用集成芯片EC600N。
与现有技术相比，本实用新型具有以下优点：
1)本实用新型无线多功能电表在断电情况下可以维持网络模组供电，并进行报警；
2)本实用新型4G通讯方案可解决布线距离的限制，可以根据实际连接的平台服务器，选择不同的定制网络协议；
3)本实用新型无线多功能电表同时具备按键和显示屏、两路测温、1路开关量输入和1路开关量输出等功能；
4)本实用新型无线多功能电表同时具备RS485通讯以及4G无线通讯方式。
附图说明
图1为本实用新型的结构示意图；
图2为本实用新型超级电容模块的具体电路图。
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，所描述的实施例是本实用新型的一部分实施例，而不是全部实施例。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的前提下所获得的所有其他实施例，都应属于本实用新型保护的范围。
如图1所示，一种基于4G通讯方式的多功能单相电表，包括主MCU1、计量模块2、电压电流采样电路3、显示模块4、测温模块6、按键输入模块7、RS485模块8和DIDO电路9，所述主MCU1分别与计量模块2、显示模块4、测温模块6、按键输入模块7、RS485模块8和DIDO电路9连接，所述计量模块2与电压电流采样电路3连接，所述电表还包括无线4G模块5和超级电容模块10，所述无线4G模块5分别与主MCU1和超级电容模块10连接。
如图2所示，所述的超级电容模块10包括输入电源端、电阻R16、电阻R20、电容C27和超级电容D4，所述输入电源端通过电阻R16分别与电阻R20一端、电容C27一端和超级电容D4的3号引脚连接，所述电阻R20另一端、电容C27另一端和超级电容D4的1号引脚接地，所述超级电容D4的2号引脚与无线4G模块5连接。
所述的超级电容模块10充放电流程中，充电时，电子通过外加电源从正极流向负极，同时，正负离子在固体电极上电荷引力的作用下从溶液体相中分离并分别移动聚集到两个固体电极的表面，形成双电层，在放电时，电子通过负载从负极流到正极，在外电路中产生电流，正负离子从电极表面被释放进入溶液体相呈电中性，这种储能原理允许大电流快速充放电，当设备频繁断电时依然可以支持设备运行，主MCU监测AD采样值，低于正常供电的AD值后触发断电告警。其超级电容模块具有传统电容器所不具备的诸多特点，超级电容器比普通电容功率密度大，在短时间内进行高速充放电以后，特性变化非常小，一些低温状态环境之下，超级电容器也能够很好的发挥作用。
所述测温模块6包括测温探头以及温度模拟量输入电路，所述测温探头与温度模拟量输入电路连接，所述温度模拟量输入电路与主MCU1连接。所述测温探头设有两路。两路测温探头与测温电路输入的温度模拟量，将温度数据传送给主MCU。
显示模块4用于显示电参量、用电量、信号值等相关信息，并结合按键输入模块可以进行参数设置，区别于普通段码式液晶，本实用新型的显示模块采用点阵式液晶，对于显示的字库更加丰富，并不再局限于固定位置和固定标识，数据扩展性强，支持中英文切换；
所述电压电流采样电路3包括分别与计量模块2连接的电压采样电路31和电流采样电路32，用于给计量芯片提供电压、电流信号。
所述无线4G模块5与外部的网络服务器通讯连接，其中外部的网络服务器包括公网的物联网平台和内网服务器。
按键输入模块用于与主MCU进行简单的数据输入，按键输入的键值传输给主MCU的控制模块与存储模块；RS485模块使得电表可以与支持RS485设备进行有线通讯；
所述主MCU1采用ARM Cortex-M4处理器，集成FPU、MPU，支持SIMD指令的DSP，及CoreSight标准调试单元。最高工作主频200MHz，达到250DMIPS或680Coremarks的运算性能。内置存储器最大拥有512Kbyte的Flash内存，支持安全保护及数据加密，最大192Kbyte的SRAM。拥有丰富的增强外围设备和I/O口，最多可支持3个I2C，4个USART，4个SPI，1个CAN，1个USB2.0FS，6个通用定时器和2个基础定时器。
所述无线4G模块5采用UART串口收发模块。所述UART串口收发模块采用集成芯片EC600N。所述的无线4G模块为移远公司开发的针对M2M和IOT领域的LTE Cat1无线通讯模块，支持最大下行速率10Mbps和最大上行速率5Mbps。依托现有4G网络，实现良好覆盖，能有效规避2G/3G退网的风险，具有超低功耗、低延迟和良好的移动性等特性，能适应自动化需求等优点。
以上所述，仅为本实用新型的具体实施方式，但本实用新型的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本实用新型揭露的技术范围内，可轻易想到各种等效的修改或替换，这些修改或替换都应涵盖在本实用新型的保护范围之内。因此，本实用新型的保护范围应以权利要求的保护范围为准。
Claims (10)
1.一种基于4G通讯方式的多功能单相电表，包括主MCU(1)、计量模块(2)、电压电流采样电路(3)、显示模块(4)、测温模块(6)、按键输入模块(7)、RS485模块(8)和DIDO电路(9)，所述主MCU(1)分别与计量模块(2)、显示模块(4)、测温模块(6)、按键输入模块(7)、RS485模块(8)和DIDO电路(9)连接，所述计量模块(2)与电压电流采样电路(3)连接，其特征在于，所述电表还包括无线4G模块(5)和超级电容模块(10)，所述无线4G模块(5)分别与主MCU(1)和超级电容模块(10)连接。
2.根据权利要求1所述的一种基于4G通讯方式的多功能单相电表，其特征在于，所述的超级电容模块(10)包括输入电源端、电阻R16、电阻R20、电容C27和超级电容D4，所述输入电源端通过电阻R16分别与电阻R20一端、电容C27一端和超级电容D4的3号引脚连接，所述电阻R20另一端、电容C27另一端和超级电容D4的1号引脚接地，所述超级电容D4的2号引脚与无线4G模块(5)连接。
3.根据权利要求1所述的一种基于4G通讯方式的多功能单相电表，其特征在于，所述测温模块(6)包括测温探头以及温度模拟量输入电路，所述测温探头与温度模拟量输入电路连接，所述温度模拟量输入电路与主MCU(1)连接。
4.根据权利要求3所述的一种基于4G通讯方式的多功能单相电表，其特征在于，所述测温探头设有两路。
5.根据权利要求1所述的一种基于4G通讯方式的多功能单相电表，其特征在于，所述显示模块(4)为点阵液晶模块。
6.根据权利要求1所述的一种基于4G通讯方式的多功能单相电表，其特征在于，所述电压电流采样电路(3)包括分别与计量模块(2)连接的电压采样电路(31)和电流采样电路(32)。
7.根据权利要求1所述的一种基于4G通讯方式的多功能单相电表，其特征在于，所述无线4G模块(5)与外部的网络服务器通讯连接，其中外部的网络服务器包括公网的物联网平台和内网服务器。
8.根据权利要求1所述的一种基于4G通讯方式的多功能单相电表，其特征在于，所述主MCU(1)采用ARM Cortex-M4处理器。
9.根据权利要求1所述的一种基于4G通讯方式的多功能单相电表，其特征在于，所述无线4G模块(5)采用UART串口收发模块。
10.根据权利要求9所述的一种基于4G通讯方式的多功能单相电表，其特征在于，所述UART串口收发模块采用集成芯片EC600N。
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