一种带rs485接口的能效监测终端设备的制造方法
【专利摘要】本实用新型公开了一种带RS485接口的能效监测终端设备，包括CPU模块，三相电流采集模块，三相电压采集模块，模数AD转换模块，按键输入模块和RS485接口电路；所述模数AD转换模块采用ARM微控制器内部的ADC模块；所述三相电流采集模块的输出端连接模数AD转换模块的三路输入端；所述三相电压采集模块的输出端连接模数AD转换模块的另三路输入端；所述按键输入模块的输出端与CPU模块连接；所述RS485接口电路与所述的CPU模块连接。本实用新型通过采用完全围绕ST公司的STM32F1系列嵌入式ARM微控制器构建的系统STM32F103VET6具有低功耗、低成本、高性能的特点；方便添加接口；电路结构简单，数据处理功能强大，具有良好的应用前景。
【专利说明】
一种带RS485接口的能效监测终端设备
技术领域
[0001]本实用新型属于电力能效监测设备技术领域，具体涉及一种RS485接口的能效监测终端设备。
【背景技术】
[0002]电力管理系统终端是以计算机应用技术、现代通信技术、电力自动控制技术为基础的信息采集、处理和实时监控系统。
[0003]现有的电力管理系统终端技术对大电量客户的管理一般采用一块多功能的能效监控终端对用电情况进行监测，并通过通信网络传输相关的监测数据到电力管理系统终端。RS485串口通信是采用差分平衡信号进行数据信息传输的一种方式，具有良好的抗噪声干扰性、长距离传输、多站能力、电路简单、成本低廉等优点，因此，RS485串口通信成为电力系统通信的首选。但是微处理器自带的串口通常为通用的同步/异步收发的USART接口(通用同步异步收发器Universal Synchronous Asynchronous Receiver Transmitter)，USART接口包括串口发送引脚和串口接收引脚，所以这就需要串口转换芯片及相应的电路来控制USART接口与RS485接口之间的转换，传统的解决方案是用MCU的1端口或者较复杂的切换电路控制串口转换芯片的触发端口，从而来实现USART接口与RS485接口之间的数据接收和发送，完成RS485接口和USART接口的通信转换，这样会浪费M⑶的控制1端口，在通信过程中，需要通过MCU来切换串口转换芯片收发状态，增加其程序设计的复杂度和难度。
【实用新型内容】
[0004]为解决上述问题，本实用新型通过采用高性能的嵌入式ARM微控制器的同时采用带隔离和自动收发的RS485接口电路供设备进行RS485通信，解决了串口自动收发的功能，减少了对微处理器的资源损耗，确保能效监测终端485通信的可靠性。
[0005]本实用新型的技术方案是:一种带RS485接口的能效监测终端设备，包括CPU模块，三相电流采集模块，三相电压采集模块，模数AD转换模块，按键输入模块和RS485接口电路，其中:
[0006]所述CPU模块用于进行数字信号处理，所述CPU模块包括STM32F1系列的嵌入式ARM微控制器；
[0007]所述三相电流采集模块用于交流电流信号的采集，并将其转换成所述模数AD转换模块可识别的电压信号；
[0008]所述三相电压采集模块用于交流电压信号的采集，并将其转换成所述模数AD转换模块可识别的电压信号；
[0009]所述模数AD转换模块用于将表征交流电流和交流电压的电压信号转换成数字信号；
[0010]所述按键输入模块用于对设备进行复位处理；
[0011]所述RS485接口电路用于进行能效监控终端的参数设置和监控数据的传输；
[0012]所述模数AD转换模块采用ARM微控制器内部的ADC模块;所述三相电流采集模块的输出端连接模数AD转换模块的三路输入端;所述三相电压采集模块的输出端连接模数AD转换模块的另三路输入端;所述按键输入模块的输出端与CPU模块连接;所述RS485接口电路为带隔离和自动收发的RS485通信电路，所述RS485接口电路与所述的CPU模块连接。
[0013]优选地，所述ARM微控制器的具体型号为STM32F103VET6。
[0014]优选地，所述模数AD转换模块采用稳压电源为ADC模块提供基准输入。
[0015]优选地，所述的三相电流采集模块包括依次连接的电流互感器模块和信号调理模块;其中:
[0016]所述电流互感模块包括多个电流互感器，所述电流互感器用于检测各相电流；
[0017]所述信号调理模块包括稳压电源和运放跟随电路，所述稳压电源为运放电路提供直流偏置电压，所述运放电路用于放大电流信号；
[0018]所述稳压电源与运放电路相连，所述运放电路的输入端与所述电流互感器相连，所述运放电路的输出端分别与所述模数AD转换模块的三路输入端IA+、IB+、IC+相连。
[0019]优选地，所述的三相电压采集模块包括电阻分压模块和信号调理模块，其中:
[0020]所述电阻分压模块用于将市电等比例转化成可供所述模数AD转换模块处理的电压范围，所述电阻分压模块的输出端分别与所述模数AD转换模块的三路输入端UA+、UB+、UC+相连；
[0021]所述信号调理模块包括稳压电源和运放跟随电路，所述稳压电源输出直流偏置电压，其通过运放跟随电路与所述电阻分压模块的负端相连。
[0022]优选地，所述RS485接口电路包括收发信号隔离模块、触发信号转换模块、收发信号转换模块以及信号保护模块，所述收发信号隔离模块一端与所述CHJ模块连接，另一端依次与所述触发信号转换模块、所述收发信号转换模块以及所述信号保护模块连接。
[0023 ]优选地，所述收发信号隔离模块与所述CPU模块的USART接口连接。
[0024]优选地，所述按键输入模块与所述CPU模块的1口相连，所述CPU模块通过所述1口检测按键状态，用于判断是否进行复位处理。
[0025]本实用新型通过采用完全围绕ST公司的STM32F1系列嵌入式ARM微控制器构建的系统STM32F103VET6，具有丰富的系统与通信接口，从而提供了一种低功耗、低成本、高性能的单片能效数据监测终端设备的解决方案;STM32F103VET6集成了许多标准接口，可提供一系列符合工业标准的外设，方便添加接口；通过以上采用STM32F103VET6设置的能效监测终端，电路结构简单，数据处理功能强大，具有良好的应用前景。
【附图说明】
[0026]图1为本实用新型一种带RS485接口的能效监测终端设备的整体结构框图；
[0027]图2为本实用新型的三相电流采集模块的电路图；
[0028]图3为本实用新型的三相电压采集模块的电路图；
[0029 ]图4为本实用新型的RS485接口电路的电路图。
【具体实施方式】
[0030]下面结合附图对本实用新型的【具体实施方式】作进一步说明:[0031 ]如附图1所示，一种带RS485接口的能效监测终端设备，包括CPU模块001，三相电流采集模块002，三相电压采集模块003，模数AD转换模块004，按键输入模块005，RS485接口电路006 ；其中CPU模块001采用ST公司生产的STM32F1系列的嵌入式ARM微控制器，所述模数AD转换模块004采用ARM微控制器内部的ADC模块(ADC模块为模拟数字转换器模块)；所述三相电流采集模块002用于交流电流信号的采集，并将其转换成所述模数AD转换模块004可识别的电压信号，其输入端连接三相交流电流接线端子IA、IB、IC，其输出端与所述模数AD转换模块004的三路输入端IA+、IB+、IC+相连;三相电压采集模块003用于交流电压信号的采集，并将其转换成所述模数AD转换模块004可识别的电压信号，其输入端连接三相交流电压接线端子UA、UB、UC、UN，其输出端与所述模数AD转换模块004的三路输入端UA+、UB+、UC+相连;所述模数AD转换模块004用于将表征交流电流和交流电压的电压信号转换成数字信号，供所述CHJ模块001进行数字信号处理，主要是将电压信号对时间积分再乘以一个常数，从而获得基本的三相电流和三相电压数据，再通过对基本的三相电流和三相电压数据进一步数据处理得到能效数据信号;所述按键输入模块005通过上拉电阻连接到高电平，并与所述CPU模块001的1□相连，所述CPU模块001通过此1□检测按键状态，从而判断是否进行复位处理;所述RS485接口电路006为带隔离和自动收发的RS485通信电路，并且与所述的CPU模块001连接，通过所述RS485接口电路006进行能效监控终端的参数设置和监控数据的传输。
[0032]本实用新型通过设置自动收发RS485接口电路供设备进行485通信，确保了能效监测终端数据传输的可靠性。
[0033]如附图2所示，所述三相电流采集模块002包含电流互感器模块、电路保护模块及信号调理模块，所述三相电流采集模块002的三相交流电流IA、IB、IC输入后，电流通过电流互感器模块等比例转化，通过瞬态抑制二极管进行过流保护，避免器件烧毁，转化的电流通过采样电阻R3、R8，R13得到采样电压，随之将采样电压信号通过运放电路进行信号调理，进而与所述模数AD转换模块004的三路输入端IA+、IB+、IC+相连。
[0034]如附图3所示，所述三相电压采集模块003包括电阻分压模块和信号调理模块，所述信号调理模块包括稳压电源和运放跟随电路，所述稳压电源输出直流偏置电压，通过运放跟随电路与所述电阻分压模块负端相连，三相电压采集模块003的三相电压输入后，通过电阻分压模块可直接将市电等比例转化，转换后的电压与信号调理模块的直流偏置电压进行叠加，进而与所述模数AD转换模块的另三路输入端UA+、UB+、UC+相连。
[0035]如附图4所示，所述RS485接口电路006为带隔离和自动收发的RS485通信电路，包括收发信号隔离模块、触发信号转换模块、收发信号转换模块以及信号保护模块，所述收发信号隔离模块一端与所述CHJ模块连接，另一端依次与所述触发信号转换模块、所述收发信号转换模块以及所述信号保护模块连接。所述收发信号隔离模块与所述(PU模块的USART接口连接。所述按键输入模块与所述CPU模块的1 口相连，所述CPU模块通过所述1 口检测按键状态，用于判断是否进行复位处理。
[0036]本实用新型通过采用完全围绕ST公司的STM32F1系列嵌入式ARM微控制器构建的系统STM32F103VET6，具有丰富的系统与通信接口，从而提供了一种低功耗、低成本、高性能的单片能效数据监测终端的解决方案。STM32F103VET6集成了许多标准接口，可提供一系列符合工业标准的外设，方便添加接口。通过以上采用STM32F103VET6设置的能效监测终端，电路结构简单，数据处理功能强大，具有良好的应用前景。
[0037]根据上述说明书的揭示和指导，本实用新型所属领域的技术人员还可以对上述实施方式进行变更和修改。因此，本实用新型并不局限于上面揭示和描述的【具体实施方式】，对实用新型的一些修改和变更也应当落入本实用新型的权利要求的保护范围内。此外，尽管本说明书中使用了一些特定的术语，但这些术语只是为了方便说明，并不对本实用新型构成任何限制。
【主权项】
1.一种带RS485接口的能效监测终端设备，其特征在于:包括CPU模块，三相电流采集模块，三相电压采集模块，模数AD转换模块，按键输入模块和RS485接口电路，其中: 所述CPU模块用于进行数字信号处理，所述CPU模块包括STM32F1系列的嵌入式ARM微控制器; 所述三相电流采集模块用于交流电流信号的采集，并将其转换成所述模数AD转换模块可识别的电压信号； 所述三相电压采集模块用于交流电压信号的采集，并将其转换成所述模数AD转换模块可识别的电压信号； 所述模数AD转换模块用于将表征交流电流和交流电压的电压信号转换成数字信号； 所述按键输入模块用于对设备进行复位处理； 所述RS485接口电路用于进行能效监控终端的参数设置和监控数据的传输； 所述模数AD转换模块采用ARM微控制器内部的ADC模块;所述三相电流采集模块的输出端连接所述模数AD转换模块的三路输入端;所述三相电压采集模块的输出端连接模数AD转换模块的另三路输入端;所述按键输入模块的输出端与CPU模块连接;所述RS485接口电路为带隔离和自动收发的RS485通信电路，所述RS485接口电路与所述的CPU模块连接。2.如权利要求1所述的一种带RS485接口的能效监测终端设备，其特征在于，所述ARM微控制器的具体型号为STM32F103VET6。3.如权利要求1所述的一种带RS485接口的能效监测终端设备，其特征在于，所述模数AD转换模块利用稳压电源为ADC模块提供基准输入。4.如权利要求1所述的一种带RS485接口的能效监测终端设备，其特征在于，所述的三相电流采集模块包括依次连接的电流互感器模块和信号调理模块;其中: 所述电流互感模块包括多个电流互感器，所述电流互感器用于检测各相电流； 所述信号调理模块包括稳压电源和运放跟随电路，所述稳压电源为运放电路提供直流偏置电压，所述运放电路用于放大电流信号； 所述稳压电源与运放电路相连，所述运放电路的输入端与所述电流互感器相连，所述运放电路的输出端分别与所述模数AD转换模块的三路输入端IA+、IB+、IC+相连。5.如权利要求1所述的一种带RS485接口的能效监测终端设备，其特征在于，所述的三相电压采集模块包括电阻分压模块和信号调理模块，其中: 所述电阻分压模块用于将市电等比例转化成可供所述模数AD转换模块处理的电压范围，所述电阻分压模块的输出端分别与所述模数AD转换模块的三路输入端UA+、UB+、UC+相连； 所述信号调理模块包括稳压电源和运放跟随电路，所述稳压电源输出直流偏置电压，其通过运放跟随电路与所述电阻分压模块的负端相连。6.如权利要求1所述的一种带RS485接口的能效监测终端设备，其特征在于，所述RS485接口电路包括收发信号隔离模块、触发信号转换模块、收发信号转换模块以及信号保护模块，所述收发信号隔离模块一端与所述CPU模块连接，另一端依次与所述触发信号转换模块、所述收发信号转换模块以及所述信号保护模块连接。7.如权利要求1所述的一种带RS485接口的能效监测终端设备，其特征在于，所述收发信号隔离模块与所述(PU模块的USART接口连接。8.如权利要求1所述的一种带RS485接口的能效监测终端设备，其特征在于，所述按键输入模块与所述CPU模块的1 口相连，所述CPU模块通过所述1 口检测按键状态，用于判断是否进行复位处理。
【文档编号】G05B19/042GK205540104SQ201620110259
【公开日】2016年8月31日
【申请日】2016年2月3日
【发明人】管彬
【申请人】广州力田机电科技有限公司