一种单三相电能表检测仪的制作方法
【专利摘要】一种单三相电能表检测仪，它涉及一种电能信息监测装置的仪器。它能够对单三相电能实施在线测试，对居民用户给出可判断的依据，可直观地对单三相电能表给出评判，能解决供电部门和居民的矛盾，使居民认可电能表。它包括电量采集电路、MCU控制电路、通信电路和电源管理电路，所述的单三相电能表检测仪在电源管理电路供给的稳定电压下，其MCU控制电路通过电量采集电路实现在线电压信号和电流信号的采集并处理存储，并通过串口将检测到的数据传送给热敏打印机和GPRS模块。
【专利说明】一种单三相电能表检测仪
【技术领域】
[0001]本实用新型涉及一种电能信息监测装置，特别涉及一种电能信息监测装置的仪器。
【背景技术】
[0002]一种单三相电能表检测仪是一种能在线测试单三相电能的仪器，接线接到电能表的前端，具有防窃电的作用，具有很好的发展前景。由于单三相电能表计量精确，相比机械式电能表计量准确，居民使用时总以为计量的快，对单三相电能表时有异议，若采用先进在线测试技术，能够对单三相电能实施在线测试，对居民用户给出可判断的依据，可直观地对单三相电能表给出评判，能解决供电部门和居民的矛盾，使居民认可电能表。一种单三相电能表检测仪就能完成这种功能，供电部门急需这样的仪器。
【发明内容】
[0003]本实用新型为了克服现有技术的不足之处，适应当前在电能表使用过程中，对单三相电能实施在线测试的需求，提供了一种单三相电能表检测仪。
[0004]本实用新型通过如下方案予以实现的:
[0005]一种单三相电能表检测仪，它包括电量采集电路、MCU控制电路、通信电路和电源管理电路，所述的单三相电能表防窃电检测仪在电源管理电路供给的稳定电压下，其MCU控制电路通过电量采集电路实现在线电压信号和电流信号的采集并处理存储和显示，并通过串口将检测到的数据传送给热敏打印机和GPRS模块。
[0006]所述电量采集电路包括电流取样电路，电压取样电路和三相电能计量芯片，完成单三相电能表检测仪电量的采集。
[0007]其中所述MCU控制电路是由PIC18F66K80主芯片和外围电路组成，完成单三相电能表检测仪的各种功能。
[0008]其中所述的通/[目电路是一种利用串口进行串口通/[目，串口通?目可以通过热敏打印机完成现场输出报表；串口通信也可以通过GPRS模块实现远程通讯。利用串口线与ΜΑΧ232芯片相连，ΜΑΧ232输出连接热敏打印机，完成本地通讯；利用串口线与GPRS模块相连，GPRS模块完成远程通讯。
[0009]电源管理电路包括变压器和外围电路，分压电路和电压变换电路，变压器和外围电路输出两路12V电压，一路经过分压电路后输出4V电压，供GPRS模块工作用；一路经过电压变换电路后输出5V电压，供MCU控制电路和热敏打印机工作用。
[0010]与现有技术相比，本实用新型的有益效果是能在线测试电能表的电能，不用对电能表停电接线，直接在线测试，并可与居民用电能表做一比对，测试数据通过串口通信打印出来或通过GPRS远程传输出去。
【专利附图】
【附图说明】
[0011]图1是本实用新型的单三相电能表检测仪原理框图；图2是电量采集电路原理框图；图3-图5是电量采集电路原理图，其中图3三相电压取样原理图，图4是三相电流取样原理图；图5是三相计量芯片原理图；图6是单三相电能表检测仪MCU控制电路原理框图；图7是单三相电能表检测仪MCU控制电路原理图；图8是串口通信原理框图；图9-图10是通信电路原理图，其中图9是MAX232芯片和嵌入式面板热敏打印机AB_W5820通信电路原理图，图10是GPRS模块通信电路原理图；图11是电源管理电路原理框图；图12-图14是电源管理电路原理图，其中图12是电源管理电路中变压器及外围电路原理图，图13是电源管理电路中分压电路原理图，图14是电源管理电路中电压变换电路原理图。
【具体实施方式】
[0012]如图1所示，本实用新型的【具体实施方式】:所述一种单三相电能表检测仪，它包括电量采集电路、MCU控制电路、通信电路和电源管理电路，所述的电量采集电路包括电流取样电路，电压取样电路和三相电能计量芯片，完成单三相电能表检测仪电量的采集，电量采集电路通过接线端子接入电压信号，进行电压取样，通过钳形互感器接入电流，进行电流取样，电压和电流的取样电压接三相计量芯片处理，其原理框图如图2，每相电压取样由端子接入电压后接入两个电阻250K/0.5W，再接电压互感器PT，电压互感器PT是2MA/2MA，将电压信号转换成小信号，电压互感器次级接70欧姆取样电阻，再接1.2K和10K电阻分压，REF0UT接计量芯片，VXP最后接三相计量芯片输入端，A，B，C三相接线相同，原理电路图如图3，每相电流经过钳形互感器在线接入电流信号，接40欧姆取样电阻后接1.2K分压电阻，最后接三相计量芯片输入端，A, B，C三相接线相同，原理电路图如图4，电压和电流信号接三相计量芯片ATT7022B，ATT7022B上电复位电路选用电阻100K，电容0.1U的阻容复位电路，能在上电时可靠复位，使ATT7022B工作正常，晶振电路选用二个15PF电容和24.576MHZ晶振，组成晶振电路，给ATT7022B提供高精度的频率，ATT7022B工作电压为5V，与地之间接0.1U和0.01U的滤波电容，ATT7022B以SPI方式工作，DOUT，DIN, SCLK，CS,分别接MCU芯片的RF 口的RF0-RF3，能对电压，电流，电能等数据处理，原理电路图如图5。
[0013]其中所述的MCU控制电路是由主芯片和外围电路组成，主芯片选用Microchip公司的低功耗、高速微处理控制器PIC18F66K80，外围电路包括上电复位电路、单三相开关控制电路、液晶显示器、时钟芯片、I2C存储器、三相计量芯片电路、GPRS模块M72-D和RS232通讯方式的热敏打印机的通信电路和供电电源电路，共同完成单三相电能表检测仪的各种功能，MCU控制电路原理框图如图6，MCU控制电路原理图如图7，主芯片选用PIC18F66K80，PIC18F66K80有64个管脚，有52个I/O 口，四个中断，2个串口，64K程序存储器，3648字节数据存储，1024字节可擦写数据区，12位A/D转换，其中供电电源电路提供整个电路工作所需的5V电压和GPRS模块工作所需的4V电压。上电复位电路选用电阻100K，电容0.1U的阻容复位电路，能在上电时可靠复位，使MCU控制电路工作正常；单三相开关控制电路选用拨码开关，用PIC18F66K80芯片的中断1即RB0/INT0 口线控制拨码开关，常通是接三相电能，断开时是接单相电能，拨码开关中断接入只要按下，MCU芯片就相应来处理；液晶显示器选用5.1寸600*480分辨率带触摸屏IXD液晶模块，IXD液晶模块内嵌液晶驱动芯片RS8875，MCU以SPI方式与RS8875相连，RS8875驱动IXD液晶模块并能使IXD直接显示，MCU的RC3接 RS8875-SCL, RC4接 RS8875-SD0, RC5接 RS8875-SDI, RC6接RS8875-SCS, LCD液晶模块显示单三相电能表检测仪的电流，电压和电能等各种参数；时钟芯片选用RX8025，MCU的RDO接SDA，RD1接SCL，MCU的INT1接INTA，时钟以中断方式相连，能给MCU提供时间；I2C存储器电路选用1MK大容量的芯片24C1024，MCU的RD5接24C1024的WP，RR6接SDA，RD7接SCL，地址选用端A0，A1，A2接地，24C1024掉电不丢数据，可用存储数据；三相计量芯片电路选用珠海炬力的ATT7022B，其内部有DSP处理器，能将电流，电压，电能和相位在计量芯片内处理好，MCU芯片与ATT7022B通过RF 口的RFO- RF3相连，MCU的RFO接DOUT, RF1 接 DIN, RF2 接 SCLK, RF3 接 CS, MCU 芯片与 ATT7022B 以 SPI 方式相连，MCU 芯片通过读ATT7022B内寄存器，将电流，电压和电能等数据读取出来并在液晶显示器显示出来；通信电路中的GPRS模块，选用M72-D模块，以串行通信方式与MCU芯片通信，其中MCU的RE6接M72-D模块的RXD，RE7接M72-D模块的TXD，完成单三相电能表检测仪数据的远程传输；通信电路中的热敏打印机，选用嵌入式面板打印机AB_W5820，以RS232方式通讯，MCU主芯片的串口 1接MAX232芯片，即RG0/RX1接RX，RG1/TX1接TX，电压匹配后接热敏打印机的发送和接收端，完成串口通信，工作电源由电源管理电路提供大电流的5V电压。
[0014]所述的通信电路是一种串口通信电路，通信电路利用串口线与MAX232芯片相连，MAX232输出连接热敏打印机，需要现场数据的，通过热敏打印机直接打印数据，完成本地通讯；利用串口线与GPRS模块相连，需要远程输出的，通过GPRS模块将数据远程输出，GPRS模块实现远程通讯，通信电路原理框图如图8，PIC18F66K80主芯片有两个串口，一个串口接MAX232芯片，分别接到MAX232输入的接收和发送端，MAX232输出的接收和发送端连接嵌入式面板打印机AB_W5820，将数据打印出来，通信电路原理图如图9 ；PIC18F66K80主芯片的另一个串口接GPRS模块M72-D,串口 RE5接RXD, RE7接TXD，GPRS模块以串口方式与MCU主芯片通信，S2按键控制GPRS模块，是一种硬件复位电路，按键装在单三相电能表检测仪面板上，有数据通信时，D15指示灯就闪亮，GPRS模块工作电压是4V，由电源管理电路供给，GPRS通信电路原理图如图10所示。
[0015]所述电源管理电路由变压器及外围电路、电压变换电路和分压电路组成，原理框图如图11，供电电源经变压器及外围电路产生直流12V电压，供电电源经变压器后输出12V交流电压，12V交流电压接入二级管进行整流，加上滤波电容和隔离直流电容，输出12V直流电压，A，B，C三相接法相同，原理图如图12 ;直流12V电压经过电压调节芯片MIC29302WU分压后输出大电流的4V电压，给GPRS模块提供正常工作电压，GPRS模块工作电压电流500mA，最大电流2A，可持续1ms，原理图如图13 ;直流12V电压经过电压降压转换器TPS54240生成2.5A的5V电压，给MCU控制电路和热敏打印机提供正常工作电压，原理图如图14。
【权利要求】
1.一种单三相电能表检测仪，它包括电量采集电路、MCU控制电路、通信电路和电源管理电路，其特征是所述的单三相电能表检测仪在MCU主芯片PIC18F66K80的控制下完成单三相电能表检测仪的各种功能，是一种用单片机实现在线测试电能并将数据打印和传输的硬件监测仪器，其中电源管理电路提供稳定的电压，其MCU控制电路通过电量采集电路实现在线电压信号和电流信号的采集并处理存储，并通过串口将检测到的数据传送给热敏打印机和GPRS模块。
2.根据权利要求1所述的一种单三相电能表检测仪，其特征在于，所述的电量采集电路由电流采集电路，电压采集电路和三相电能计量芯片组成，完成单三相电能表检测仪电量的采集。
3.根据权利要求1所述的一种单三相电能表检测仪，其特征在于，其中所述的MCU控制电路是由PIC18F66K80主芯片和外围电路组成，完成单三相电能表检测仪的各种功能。
4.根据权利要求1所述的一种单三相电能表检测仪，其特征在于，其中所述的通信电路是一种利用串口进行串口通信，串口通信可以通过热敏打印机完成现场输出报表；串口通信也可以通过GPRS模块实现远程通讯。
5.根据权利要求1所述的一种单三相电能表检测仪，其特征在于，电源管理电路包括变压器和外围电路，分压电路和电压变换电路，变压器和外围电路输出两路12V电压，一路经过分压电路后输出4V电压，供GPRS模块工作用；一路经过电压变换电路后输出5V电压，供MCU控制电路和RS232打印机工作用。
【文档编号】G01R35/04GK204228945SQ201420626773
【公开日】2015年3月25日 申请日期:2014年10月28日 优先权日:2014年10月28日
【发明者】孙宇, 王再尚, 孙爽, 张晓萍 申请人:哈尔滨电工仪表研究所