CN220121167U - 一种通信模组可插拔式的智能量测开关 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种通信模组可插拔式的智能量测开关，属于智能量测开关与通信技术领域，所述智能量测开关包括计量模块、与计量模块连接的MCU模块、与MCU模块连接通信插拔模块，以及与通信插拔模块连接的通信模块；所述通信模块包括4G子模块、GSM子模块、RF子模块、Lora子模块和ZigBee子模块；所述通信插拔模块与4G子模块、GSM子模块、RF子模块、Lora子模块和ZigBee子模块中任意一个子模块连接。本实用新型解决了智能量测开关更换安装环境需要更换完整设备的问题。

Description

一种通信模组可插拔式的智能量测开关

技术领域

本实用新型智能量测开关与通信技术领域，尤其涉及一种通信模组可插拔式的智能量测开关。

背景技术

智能量测开关安装于低压计量箱进线处，用于替代计量箱现有的普通进线开关，是一种高集成度的智能量测设备，在保证计量箱塑壳断路器原有保护功能的基础上，扩展集成了三相智能电能表、用电信息采集器、计量箱智能监测终端等功能于一体。

现有的智能量测开关，都是通过内部集成一种通信方式读取数据，或只能通过本地有线通信的方式读取数据。而面对智能量测开关的安装环境不同，需要针对不同环境选择不同的通信方式。部分智能量测开关的安装环境对远程控制实时性要求不高时，需要选用低速率远距离的通信方式；另一部分智能量测开关的安装环境对实时控制要求高时，需要高速率传输通信方式。但现有的智能量测开关只有单一的通信方式，面对不同的安装环境需求时，需要更换完整设备，致使成本与时间的浪费。

实用新型内容

针对现有技术中的上述不足，本实用新型提供的一种通信模组可插拔式的智能量测开关，通过在不同安装环境中可相应更换通信方式，解决了智能量测开关更换安装环境需要更换完整设备的问题。

为了达到上述发明目的，本实用新型采用的技术方案为：

本实用新型提供一种通信模组可插拔式的智能量测开关，包括计量模块、与计量模块连接的MCU模块、与MCU模块连接通信插拔模块，以及与通信插拔模块连接的通信模块；

所述通信模块包括4G子模块、GSM子模块、RF子模块、Lora子模块和ZigBee子模块；

所述通信插拔模块与4G子模块、GSM子模块、RF子模块、Lora子模块和ZigBee子模块中任意一个子模块连接。

本实用新型的有益效果为：

(1)、本实用新型提供的一种通信模组可插拔式的智能量测开关，将计量模块采集测量到的信号，通过MCU模块处理后，能够通过通信模块与通信插拔模块间的连接，实现根据不同的安装环境和安装需求，基于不同的通信方式传输至不同距离处的数据接收中心；

(2)、本实用新型提供的一种通信模组可插拔式的智能量测开关，能够通过通信模块提供多样的通信方式，面对不同的安装环境需求时，仅需要更换通信模块中可与通信插拔模块通过插拔连接的模块化通信设备，无需更换完整设备，有效节约了因智能量测开关安装环境的更换带来的成本与时间的消耗。

(3)、通信模块通过插拔能够提供多种可根据安装环境、传输距离、传输数据量大小选择的数据通信传输方式，包括GPRS通信、RF通信、Lora通信和ZigBee通信，其中，GPRS通信可通过4G通信或GSM通信满足远距离不同速率要求的监测结果传输。

优选地，所述计量模块采用型号为ATT7022FU的计量芯片U1；

所述计量芯片U1的第1引脚、第2引脚、第27引脚、第28引脚、第35引脚、第36引脚、第37引脚和第38引脚均与MCU模块连接；所述计量芯片U1的第3引脚和第4引脚外接A相电流；所述计量芯片U1的第6引脚和第7引脚外接B相电流；所述计量芯片U1的第9引脚和第10引脚外接C相电流；所述计量芯片U1的第13引脚和第14引脚外接A相电压；所述计量芯片U1的第16引脚和第17引脚外接B相电压；所述计量芯片U1的第19引脚和第20引脚外接C相电压。

采用上述优选技术方案的有益效果为：将计量模块安装至低压计量箱进线处，对三相电进行电压和电流的计量监测，并将监测结果信号传输至MCU模块，为通过通信插拔模块和通信模块实现不同距离的监测数据传输提供数据基础。

优选地，所述MCU模块采用型号为HT6033的MCU芯片U2；

所述MCU芯片U2的第50引脚与计量芯片U1的第1引脚连接；所述MCU芯片U2的第53引脚与计量芯片U1的第2引脚连接；所述MCU芯片U2的第54引脚与计量芯片U1的第27引脚连接；所述MCU芯片U2的第58引脚与计量芯片U1的第28引脚连接；所述MCU芯片U2的第22引脚与计量芯片U1的第35引脚连接；所述MCU芯片U2的第23引脚与计量芯片U1的第36引脚连接；所述MCU芯片U2的第24引脚与计量芯片U1的第38引脚连接；所述MCU芯片U2的第25引脚与计量芯片U1的第37引脚连接；所述MCU芯片U2的第36引脚和第37引脚均与通信插拔模块连接。

采用上述优选技术方案的有益效果为：通过MCU模块接收计量模块的监测结果信号，并将监测结果信息通过通信插拔模块和通信模块，进行不同安装环境下和不同传输距离要求下的数据传输。

优选地，所述通信插拔模块采用型号为2*11-D2.54mm的插针JP1；

所述插针JP1的第1引脚和第3引脚均外接A相电压；所述插针JP1的第5引脚和第7引脚均外接B相电压；所述插针JP1的第9引脚和第11引脚均外接C相电压；所述插针JP1的第14引脚分别与MCU芯片U2的第36引脚和通信模块连接；所述插针JP1的第15引脚分别与MCU芯片U2的第37引脚和通信模块连接；所述插针JP1的第21引脚和第22引脚外接A相、B相或C相中任意一相的电流。

采用上述优选技术方案的有益效果为：采用2*11-D2.54mm的插针JP1作为通信插拔模块，能够直接连接监测的三相电压以及任意一相的电流，且通过第14引脚和第15引脚实现与MCU模块的数据传输，为不同模块化通信设备的可插拔实用提供通信连接基础。

优选地，所述4G子模块包括型号为EC200S的4G通讯芯片U3和第一SIM卡座JP2；

所述4G通讯芯片U3的第67引脚和第68引脚分别与插针JP1的第14引脚和第15引脚一一对应连接；所述4G通讯芯片U3的第14引脚与第一SIM卡座JP2的第1引脚连接；所述4G通讯芯片U3的第15引脚与第一SIM卡座JP2的第6引脚连接；所述4G通讯芯片U3的第16引脚与第一SIM卡座JP2的第3引脚连接；所述4G通讯芯片U3的第17引脚与第一SIM卡座JP2的第2引脚连接。

采用上述优选技术方案的有益效果为：通过4G芯片U3的第67引脚与68引脚与插针JP1的第14引脚和第15引脚一一对应连接，实现了4G子模块的插接，并通过第一SIM卡座JP2可外接4GSIM卡，实现将MCU模块处理后的监测结果信息以4G通信方式远距离传输。

优选地，所述GSM子模块包括型号为M25FB-03-BT的2G通讯芯片U4和第二SIM卡座JP3；

所述2G通讯芯片U4的第17引脚和第18引脚分别与插针JP1的第15引脚和第14引脚一一对应连接；所述2G通讯芯片U4的第11引脚与第二SIM卡座JP3的第6引脚连接；所述2G通讯芯片U4的第12引脚与第二SIM卡座JP3的第2引脚连接；所述2G通讯芯片U4的第13引脚与第二SIM卡座JP3的第3引脚连接；所述2G通讯芯片U4的第14引脚与第二SIM卡座JP3的第1引脚连接。

采用上述优选技术方案的有益效果为：通过2G通讯芯片U4的第17引脚和第18引脚分别与插针JP1的第15引脚和第14引脚一一对应连接，实现了GSM子模块的插接，并通过第二SIM卡座JP3可外接GSM通信的SIM卡，实现将MCU模块处理后的监测结果信息以2G通信方式远距离传输。

优选地，所述RF子模块采用型号为LEC-RF1G0A的无线数传芯片U5；

所述无线数传芯片U5的第2引脚和第3引脚分别与插针JP1的第14引脚和第15引脚一一对应连接。

采用上述优选技术方案的有益效果为：通过所述无线数传芯片U5的第2引脚和第3引脚分别与插针JP1的第14引脚和第15引脚一一对应连接，实现模块化的RF通信设备插接，提供通过RF通信传输监测结果信息的基础。

优选地，所述Lora子模块采用型号为ATK-LORA-01的Lora通信模块U6；

所述Lora通信模块U6的第3引脚和第4引脚分别与插针JP1的第15引脚和第14引脚连接。

采用上述优选技术方案的有益效果为：通过Lora通信模块U6的第3引脚和第4引脚分别与插针JP1的第15引脚和第14引脚连接，实现Lora通信模块的插接，并基于Lora通信模块与Lora网关路由器的无线连接，提供近距离的通过通信传输监测结果信息的基础。

优选地，所述ZigBee子模块采用型号为CC2530的ZigBee通信模块U7；

所述ZigBee通信模块U7的第16引脚和第17引脚分别与插针JP1的第14引脚和第15引脚连接。

采用上述优选技术方案的有益效果为：通过ZigBee通信模块U7的第3引脚和第4引脚分别与插针JP1的第15引脚和第14引脚连接，实现ZigBee通信模块U7的插接，并基于与其同载波频率一致的ZigBee通信模块无线通信连接，提供通过ZigBee通信传输监测结果信息的基础。

针对于本发明还具有的其他优势将在后续的实施例中进行更细致的分析。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例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发明的某些实施例，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为本实用新型实施例中一种通信模组可插拔式的智能量测开关的框图。

图2为本实用新型实施例中计量模块的电路原理图。

图3为本实用新型实施例中MCU模块的电路原理图。

图4为本实用新型实施例中通信插拔模块的电路原理图。

图5为本实用新型实施例中4G子模块的电路原理图。

图6为本实用新型实施例中GSM子模块的电路原理图。

图7为本实用新型实施例中RF子模块的电路原理图。

图8为本实用新型实施例中Lora子模块的电路原理图。

图9为本实用新型实施例中ZigBee子模块的电路原理图。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中附图，对本发明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发明一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本发明实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。因此，以下对在附图中提供的本发明的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本发明的范围，而是仅仅表示本发明的选定实施例。基于本发明的实施例，本领域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，都属于本发明保护的范围。

如图1所示，在本实用新型的一个实施例中，本实用新型提供一种通信模组可插拔式的智能量测开关，包括计量模块、与计量模块连接的MCU模块、与MCU模块连接通信插拔模块，以及与通信插拔模块连接的通信模块；

所述通信模块包括4G子模块、GSM子模块、RF子模块、Lora子模块和ZigBee子模块；

所述通信插拔模块与4G子模块、GSM子模块、RF子模块、Lora子模块和ZigBee子模块中任意一个子模块连接。

如图2所示，所述计量模块采用型号为ATT7022FU的计量芯片U1；

所述计量芯片U1的第1引脚、第2引脚、第27引脚、第28引脚、第35引脚、第36引脚、第37引脚和第38引脚均与MCU模块连接；所述计量芯片U1的第3引脚和第4引脚外接A相电流；所述计量芯片U1的第6引脚和第7引脚外接B相电流；所述计量芯片U1的第9引脚和第10引脚外接C相电流；所述计量芯片U1的第13引脚和第14引脚外接A相电压；所述计量芯片U1的第16引脚和第17引脚外接B相电压；所述计量芯片U1的第19引脚和第20引脚外接C相电压。

所述计量模块的引脚连接关系如表1所示：

表1

如图3所示，所述MCU模块采用型号为HT6033的MCU芯片U2；

所述MCU芯片U2的第50引脚与计量芯片U1的第1引脚连接；所述MCU芯片U2的第53引脚与计量芯片U1的第2引脚连接；所述MCU芯片U2的第54引脚与计量芯片U1的第27引脚连接；所述MCU芯片U2的第58引脚与计量芯片U1的第28引脚连接；所述MCU芯片U2的第22引脚与计量芯片U1的第35引脚连接；所述MCU芯片U2的第23引脚与计量芯片U1的第36引脚连接；所述MCU芯片U2的第24引脚与计量芯片U1的第38引脚连接；所述MCU芯片U2的第25引脚与计量芯片U1的第37引脚连接；所述MCU芯片U2的第36引脚和第37引脚均与通信插拔模块连接。

所述MCU模块的引脚连接关系如表2所示：

表2

如图4所示，所述通信插拔模块采用型号为2*11-D2.54mm的插针JP1；

所述插针JP1的第1引脚和第3引脚均外接A相电压；所述插针JP1的第5引脚和第7引脚均外接B相电压；所述插针JP1的第9引脚和第11引脚均外接C相电压；所述插针JP1的第14引脚分别与MCU芯片U2的第36引脚和通信模块连接；所述插针JP1的第15引脚分别与MCU芯片U2的第37引脚和通信模块连接；所述插针JP1的第21引脚和第22引脚外接A相、B相或C相中任意一相的电流。

所述通信插拔模块的引脚连接关系如表3所示：

表3

所述4G子模块、GSM子模块、RF子模块、Lora子模块和ZigBee子模块均能够分别与插针JP1的第14引脚和第15引脚连接。

如图5所示，所述4G子模块包括型号为EC200S的4G通讯芯片U3和第一SIM卡座JP2；

所述4G通讯芯片U3的第67引脚和第68引脚分别与插针JP1的第14引脚和第15引脚一一对应连接；所述4G通讯芯片U3的第14引脚与第一SIM卡座JP2的第1引脚连接；所述4G通讯芯片U3的第15引脚与第一SIM卡座JP2的第6引脚连接；所述4G通讯芯片U3的第16引脚与第一SIM卡座JP2的第3引脚连接；所述4G通讯芯片U3的第17引脚与第一SIM卡座JP2的第2引脚连接。

所述4G子模块的引脚连接关系如表4所示：

表4

如图6所示，所述GSM子模块包括型号为M25FB-03-BT的2G通讯芯片U4和第二SIM卡座JP3；

所述2G通讯芯片U4的第17引脚和第18引脚分别与插针JP1的第15引脚和第14引脚一一对应连接；所述2G通讯芯片U4的第11引脚与第二SIM卡座JP3的第6引脚连接；所述2G通讯芯片U4的第12引脚与第二SIM卡座JP3的第2引脚连接；所述2G通讯芯片U4的第13引脚与第二SIM卡座JP3的第3引脚连接；所述2G通讯芯片U4的第14引脚与第二SIM卡座JP3的第1引脚连接。

所述GSM子模块的引脚连接关系如表5所示：

表5

如图7所示，所述RF子模块采用型号为LEC-RF1G0A的无线数传芯片U5；

所述无线数传芯片U5的第2引脚和第3引脚分别与插针JP1的第14引脚和第15引脚一一对应连接。

所述RF子模块的引脚连接关系如表6所示：

表6

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如图8所示，所述Lora子模块采用型号为ATK-LORA-01的Lora通信模块U6；

所述Lora通信模块U6的第3引脚和第4引脚分别与插针JP1的第15引脚和第14引脚连接。

所述Lora子模块的引脚连接关系如表7所示：

表7

如图9所示，所述ZigBee子模块采用型号为CC2530的ZigBee通信模块U7；

所述ZigBee通信模块U7的第16引脚和第17引脚分别与插针JP1的第14引脚和第15引脚连接。

所述ZigBee子模块的引脚连接关系如表8所示：

表8

本实用新型的工作原理为：本实用新型提供的一种通信模组可插拔式的智能量测开关，通过计量模块中计量芯片U1对三相电的电压和电流进行监测，并将监测结果信号传输至MCU模块中，计量芯片U1的引脚连接关系如表1所示；MCU模块中的MCU芯片通过与通信插拔模块中的插针JP1连接，待根据安装环境、监测结果信号需传输距离、监测结果数据量大小和实时传输要求，选择通信模块中合适的通信子模块，即4G子模块、GSM子模块、RF子模块、Lora子模块和ZigBee子模块插针中的任意一项与插针JP1连接，实现通过插拔替换智能量测开关的数据通信传输方式，具体电路原理和引脚连接关系如表2至表8所示，无需完整设备的更换即可实现，有效节约了因智能量测开关安装环境的更换带来的成本与时间的消耗。

以上所述，仅为本发明的具体实施方式，但本发明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发明揭露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。

Claims (9)

1.一种通信模组可插拔式的智能量测开关，其特征在于，包括计量模块、与计量模块连接的MCU模块、与MCU模块连接通信插拔模块，以及与通信插拔模块连接的通信模块；

所述通信模块包括4G子模块、GSM子模块、RF子模块、Lora子模块和ZigBee子模块；

所述通信插拔模块与4G子模块、GSM子模块、RF子模块、Lora子模块和ZigBee子模块中任意一个子模块连接。

2.根据权利要求1所述的通信模组可插拔式的智能量测开关，其特征在于，所述计量模块采用型号为ATT7022FU的计量芯片U1；

所述计量芯片U1的第1引脚、第2引脚、第27引脚、第28引脚、第35引脚、第36引脚、第37引脚和第38引脚均与MCU模块连接；所述计量芯片U1的第3引脚和第4引脚外接A相电流；所述计量芯片U1的第6引脚和第7引脚外接B相电流；所述计量芯片U1的第9引脚和第10引脚外接C相电流；所述计量芯片U1的第13引脚和第14引脚外接A相电压；所述计量芯片U1的第16引脚和第17引脚外接B相电压；所述计量芯片U1的第19引脚和第20引脚外接C相电压。

3.根据权利要求2所述的通信模组可插拔式的智能量测开关，其特征在于，所述MCU模块采用型号为HT6033的MCU芯片U2；

所述MCU芯片U2的第50引脚与计量芯片U1的第1引脚连接；所述MCU芯片U2的第53引脚与计量芯片U1的第2引脚连接；所述MCU芯片U2的第54引脚与计量芯片U1的第27引脚连接；所述MCU芯片U2的第58引脚与计量芯片U1的第28引脚连接；所述MCU芯片U2的第22引脚与计量芯片U1的第35引脚连接；所述MCU芯片U2的第23引脚与计量芯片U1的第36引脚连接；所述MCU芯片U2的第24引脚与计量芯片U1的第38引脚连接；所述MCU芯片U2的第25引脚与计量芯片U1的第37引脚连接；所述MCU芯片U2的第36引脚和第37引脚均与通信插拔模块连接。

4.根据权利要求3所述的通信模组可插拔式的智能量测开关，其特征在于，所述通信插拔模块采用型号为2*11-D2.54mm的插针JP1；

所述插针JP1的第1引脚和第3引脚均外接A相电压；所述插针JP1的第5引脚和第7引脚均外接B相电压；所述插针JP1的第9引脚和第11引脚均外接C相电压；所述插针JP1的第14引脚分别与MCU芯片U2的第36引脚和通信模块连接；所述插针JP1的第15引脚分别与MCU芯片U2的第37引脚和通信模块连接；所述插针JP1的第21引脚和第22引脚外接A相、B相或C相中任意一相的电流。

5.根据权利要求4所述的通信模组可插拔式的智能量测开关，其特征在于，所述4G子模块包括型号为EC200S的4G通讯芯片U3和第一SIM卡座JP2；

所述4G通讯芯片U3的第67引脚和第68引脚分别与插针JP1的第14引脚和第15引脚一一对应连接；所述4G通讯芯片U3的第14引脚与第一SIM卡座JP2的第1引脚连接；所述4G通讯芯片U3的第15引脚与第一SIM卡座JP2的第6引脚连接；所述4G通讯芯片U3的第16引脚与第一SIM卡座JP2的第3引脚连接；所述4G通讯芯片U3的第17引脚与第一SIM卡座JP2的第2引脚连接。

6.根据权利要求4所述的通信模组可插拔式的智能量测开关，其特征在于，所述GSM子模块包括型号为M25FB-03-BT的2G通讯芯片U4和第二SIM卡座JP3；

所述2G通讯芯片U4的第17引脚和第18引脚分别与插针JP1的第15引脚和第14引脚一一对应连接；所述2G通讯芯片U4的第11引脚与第二SIM卡座JP3的第6引脚连接；所述2G通讯芯片U4的第12引脚与第二SIM卡座JP3的第2引脚连接；所述2G通讯芯片U4的第13引脚与第二SIM卡座JP3的第3引脚连接；所述2G通讯芯片U4的第14引脚与第二SIM卡座JP3的第1引脚连接。

7.根据权利要求4所述的通信模组可插拔式的智能量测开关，其特征在于，所述RF子模块采用型号为LEC-RF1G0A的无线数传芯片U5；

所述无线数传芯片U5的第2引脚和第3引脚分别与插针JP1的第14引脚和第15引脚一一对应连接。

8.根据权利要求4所述的通信模组可插拔式的智能量测开关，其特征在于，所述Lora子模块采用型号为ATK-LORA-01的Lora通信模块U6；

所述Lora通信模块U6的第3引脚和第4引脚分别与插针JP1的第15引脚和第14引脚连接。

9.根据权利要求4所述的通信模组可插拔式的智能量测开关，其特征在于，所述ZigBee子模块采用型号为CC2530的ZigBee通信模块U7；

所述ZigBee通信模块U7的第16引脚和第17引脚分别与插针JP1的第14引脚和第15引脚连接。