专利名称：三相多功能电能监测仪的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种电能检测仪，具体涉及一种三相多功能电能监测仪。
背景技术：
由于电力产品在工作过程中谐波、电压波动及电压偏差等影响用电安全，人们也需要对电能质量进行监控和分析，因此，多功能电能监测仪在这种背景下产生了。多功能电能监测仪是当今微电子技术与电工测量技术结合的产物，现有传统的多功能电能监测仪使用微处理器多通道快速采样实时计算的方式，可以实现对电压、电流、有功、无功、功率因数、频率、电能、谐波等多项测量功能和一些实时控制功能，这些功能对于工业应用来说具有重要意义。多功能电能监测仪适用于参比频率为50Hz (或60Hz)的电路，能检测电压、电流、有功功率、无功功率、功率因数、频率、电能、谐波等参数，也可附带开关量输入和开关量输出，通过开关量输出实现某种保护或控制功能，并可作为监控模块与低压电器配合使用， 使不带智能控制的低压电器具有智能控制和网络控制功能。由于传统的多功能电能监测仪使用微处理器多通道快速采样实时计算的方式，其需要使用分离元件如放大器等利用放大偏置电路实现对电流电压的采样，因此普遍存在精度和稳定性不高的问题，而且微处理器不直接参与电流电压信号的采样及处理(需要外部元件采样和处理)，因此增加了外部分离元件使用的数量，增加了电路干扰和降低了可靠性。
实用新型内容本实用新型的目的在于针对上述问题不足之处，提供一种检测精度高、稳定性好的三相多功能电能监测仪，其采用差分原理采集电参数，可直接采用微处理器采样好处理， 减少使用元件，提高检测精度和稳定性。为了达到上述目的，本实用新型采用以下技术方案一种三相多功能电能监测仪，其包括中央处理模块、电源模块、操作模块、通讯模块、存储模块、实时时钟模块及电能采集模块；所述电源模块、操作模块、通讯模块、存储模块及电能采集模块与中央处理模块电性连接；所述中央处理模块内设有微处理器；所述实时时钟模块电性连接存储模块及中央处理模块；所述操作模块将操作信号发送至中央处理模块；所述存储模块将中央处理模块采集的数据存储保存；所述通信模块通过通信网络与中央处理模块和其它智能设备进行数据交换；所述电能采集模块内设有差分电路，其采集三相交流电信息并差分输出电压信号和电流信号至中央处理模块进行采样与处理，实现对三相交流电参数的测量与监控。上述差分电路包括用于输出电压信号的电压采样电路及用于输出电流信号的电流采样电路；所述电压采样电路的输入端设有电阻分压器；所述电流采样电路的输入端设有电流互感器。上述通讯模块为RS485通讯模块；上述RS485通讯模块采用Modbus-RTU通讯协议通讯。
3[0008]进一步，本实用新型还包括显示模块，该显示模块与中央处理模块电性连接，中央处理模块把测量结果和设定数据通过显示模块的显示屏进行显示。进一步具体，所述显示模块为液晶显示模块，其采用微处理器内核模块驱动液晶显不。上述操作模块为触控按键操作模块。本实用新型结构简单，其采用差分电路对三相交流电处理并差分输出电压信号和电流信号至中央处理模块的微处理器进行采样与处理，提高了检测精度和稳定性。
图1为本实用新型电路原理简图。以下通过附图和具体实施方式
来对本实用新型作进一步描述具体实施方式
如图1所示，本实用新型所述的三相多功能电能监测仪，其包括中央处理模块1、 电源模块4、操作模块2、通讯模块5、存储模块6、实时时钟模块7及电能采集模块8 ；所述电源模块4、操作模块2、通讯模块5、存储模块6及电能采集模块8与中央处理模块1电性连接；所述中央处理模块1内设有微处理器；所述实时时钟模块7电性连接存储模块6及中央处理模块1 ；所述操作模块2将操作信号发送至中央处理模块1 ；所述存储模块6将中央处理模块1采集的数据存储保存；所述通信模块5通过通信网络与中央处理模块1和其它智能设备进行数据交换；所述电能采集模块8内设有差分电路，其采集三相交流电信息并差分输出电压信号和电流信号至中央处理模块1进行采样与处理，实现对三相交流电参数的测量与监控，差分输出的电压信号和电流信号比扩大偏置处理后电压信号和电流信号精度和稳定性要高。具体为微处理器内置模块对差分输入电压信号和电流信号进行采样与处理，因而减少了分离电路，提高了系统的可靠性和抗干扰性能，提高检测精度和稳定性，并且的降低了系统的成本、功耗和体积。而现有的电能监测仪需要外部元件对通过放大偏置的电压信号和电流信号进行采样与处理，其检测精度和稳定性较差。上述差分电路包括用于输出电压信号的电压采样电路及用于输出电流信号的电流采样电路；所述电压采样电路的输入端设有电阻分压器；所述电流采样电路的输入端设有电流互感器。上述通讯模块5为RS485通讯模块；上述RS485通讯模块采用Modbus-RTU通讯协议通讯。进一步，本实用新型还包括显示模块3，该显示模块与中央处理模块1电性连接， 中央处理模块1把测量结果和设定数据通过显示模块的显示屏进行显示。进一步具体，所述显示模块为液晶显示模块，其设有液晶显示屏且其采用微处理器内核模块驱动液晶显示。上述操作模块2为触控按键操作模块。以下通过具体应用原理来对本实用新型作进一步描述本实用新型所述的三相多功能电能监测仪与有源485、通讯管理机及系统监控机组成一个完整的多功能电能监测系统，该系统可以设置多个三相多功能电能监测仪对不同的监控节点进行实时数据的检测。本实用新型用于监测电流、电压、有功功率、无功功率、功率因数等参数，具有历史日、月电度的统计功能和复费率功能，能实时地对监控主机的呼叫通过通讯模块做出应答，方便工作人员及时的了解各监测点的实时及历史运行情况。用户通过触控按键操作模块的触控按键来输入请求信息(如用户对系统的查询和相关设置)至中央处理模块进行请求处理。液晶显示模块设有液晶显示屏，完成电能监测仪相关内容的显示。电能采集模块内设有差分电路，其采集电源模块的三相交流电信息并差分输出电压信号和电流信号至中央处理模块进行采样与处理，用以实现对电压、电流、有功功率、无功功率、功率因数等电参数的测量。通信模块通过通信网络与中央处理模块和其它智能设备如外部监控主机等进行数据交换，用以完成监控主机对本实用新型的实时数据查询。中央处理模块主要完成如下几个工作(1)对差分输入的电流、电压信号的采样和处理；(2)进行触控按键的输入检测；( 驱动液晶显示屏进行相关电参数的显示；(4)采用SPI总线存储或读取存储模块历史数据、通过I2C总线存储或读取存储模块历史数据；( 通过I2C总线读取或修改实时时钟模块信息；(6)通过通讯模块响应监控主机的呼叫进行数据交换。本实用新型实现提供高精度、高可靠性的电压、电流、有功功率、无功功率、功率因数、电能、四象限有功和无功电度实时监测，提供复费率功能和历史日、月电度查询功能。其具有以下优点1)中央处理模块采用超低功耗的微处理器对差分输入的电流、电压进行处理和采样，从而实现对电流、电压的高精度采样，有功精度能达到0. 5级。2)采用超低功耗的内置液晶驱动器的微处理器作为多功能电能监测仪的主控制器，减少需要另外设置的液晶驱动元件。3)通信模块采用一路RS-485通讯接口及ModBus-RTU通讯协议，能够实时应答监控主机。4)多功能电能监测仪的电能采集部分、液晶驱动部分由微处理器的内部模块完成驱动控制，因此减少了分离电路，提高了系统的可靠性和抗干扰性能，并且极大的降低了系统的成本、功耗和体积。
权利要求1.三相多功能电能监测仪，其特征在于包括中央处理模块、电源模块、操作模块、通讯模块、存储模块、实时时钟模块及电能采集模块；所述电源模块、操作模块、通讯模块、存储模块及电能采集模块与中央处理模块电性连接所述中央处理模块内设有微处理器；所述实时时钟模块电性连接存储模块及中央处理模块；所述操作模块将操作信号发送至中央处理模块；所述存储模块将中央处理模块采集的数据存储保存；所述通信模块通过通信网络与中央处理模块和其它智能设备进行数据交换；所述电能采集模块内设有差分电路，其采集三相交流电信息并差分输出电压信号和电流信号至中央处理模块进行采样与处理，实现对三相交流电参数的测量与监控。
2.根据权利要求1所述的三相多功能电能监测仪，其特征在于所述差分电路包括用于输出电压信号的电压采样电路及用于输出电流信号的电流采样电路；所述电压采样电路的输入端设有电阻分压器；所述电流采样电路的输入端设有电流互感器。
3.根据权利要求1所述的三相多功能电能监测仪，其特征在于所述通讯模块为RS485 通讯模块。
4.根据权利要求3所述的三相多功能电能监测仪，其特征在于所述RS485通讯模块采用Modbus-RTU通讯协议通讯。
5.根据权利要求1所述的三相多功能电能监测仪，其特征在于还包括显示模块，其与中央处理模块电性连接。
6.根据权利要求5所述的三相多功能电能监测仪，其特征在于所述显示模块为液晶显示模块。
7.根据权利要求1所述的三相多功能电能监测仪，其特征在于所述操作模块为触控按键操作模块。
专利摘要本实用新型公开了一种三相多功能电能监测仪。其包括中央处理模块、电源模块、操作模块、通讯模块、存储模块、实时时钟模块及电能采集模块；所述电源模块、操作模块、通讯模块、存储模块及电能采集模块与中央处理模块电性连接；所述中央处理模块内设有微处理器；所述电能采集模块内设有差分电路，其采集三相交流电信息并差分输出电压信号和电流信号至中央处理模块进行采样与处理，实现对三相交流电参数的测量与监控。本实用新型结构简单，其采用差分电路对三相交流电处理并差分输出电压信号和电流信号至中央处理模块的微处理器进行采样与处理，提高了检测精度和稳定性。
文档编号G01R22/06GK201945633SQ20102069392
公开日2011年8月24日 申请日期2010年12月31日 优先权日2010年12月31日
发明者黄沛明 申请人:珠海派诺电子有限公司