一种用于判别电度表接线信息的采集电路的制作方法

本实用新型涉及电力电子技术领域，特别是涉及一种用于判别电度表接线信息的采集电路。

背景技术：

电能表错误接线的种类很多，例如，有电压、电流回路短路或断路；电压、电流互感器极性接反；电能表的电压、电流元件中不是接入对应相别的电压、电流等等，电能表安装现场由于线路较长、安装隐蔽，通常难以直接观察到电能表接线情况。目前，供电部门的做法是利用相位表分别测量各电压、电流及其相位关系，然后由技术人员分析接线情况，管理分析记录，这种做法不仅效率低而且容易引入人为错误，对人员的要求也较高。现有技术中，部分通过设计电力采集系统来对采集电力数据，进而对接线错误进行分析；但现有的电能表接线判别设备均无法实现任意接线错误的判别，给出正确接线的解决方案，智能化程度不足；而且现有电力采集系统电路结构较为复杂，且不具备蓝牙通信接口，无法将电力数据通过蓝牙通信发送至外部终端进行数据处理，使用不便，工作效率低。

例如，中国专利公开号cn203178353u公开了一种应用于电力监测系统中的交流电采集电路，其包括计量芯片att7028、供电电路、电流采集检测电路和电压采集检测电路，所述供电电路、电流采集检测电路和电压采集检测电路均连接至计量芯片att7028。该专利提供的交流电采集电路，无设置单片机模块对数据进行处理，也无设置蓝牙通讯模块进行数据传送，电路功能较为单一。

因此，针对现有技术中存在的问题，亟需提供一种操作简单，使用方便且用于判别电度表接线信息的采集电路技术显得尤为重要。

技术实现要素：

本实用新型的目的在于避免现有技术中的不足之处，而提供一种用于判别电度表接线信息的采集电路，该电路结构简单，且能通过电压采集单元和电流采集单元将从外界采集到的三相交流电的电压信号、电流信号输入到计量芯片进行计算，将计算所得的结果发送给单片机进行处理，最后以蓝牙传输的方式将单片机进过处理的电压有效值、电流有效值和电压电流相位等数据发送至外界的移动终端，根据接收的采样数据判断电能表接线是否正确。

为了达到上述目的，本实用新型采用以下技术方案实现：

一种用于判别电度表接线信息的采集电路，所述采集电路包括电源电路、电压采集单元、电流采集单元、数据处理单元、蓝牙通讯单元和显示模块；

所述数据处理单元包括单片机，以及与单片机连接的计量芯片；

所述电源电路与电压采集单元、电流采集单元、数据处理单元、蓝牙通讯单元、显示模块连接，所述电源电路配置为向电压采集单元、电流采集单元、数据处理单元、蓝牙通讯单元、显示模块供电；

所述电压采集单元、电流采集单元均与数据处理单元的计量芯片连接；所述蓝牙通讯单元、显示模块均与所述数据处理单元的单片机连接；

所述电压采集单元配置为接收三相交流电的电压，并对电压进行分压后向所述计量芯片传输电压信号；所述电流采集单元配置为接收三相交流电的电流，并将电流经过采样电阻转换为电压信号，向所述计量芯片传输该电压信号；

所述计量芯片配置为接收来自电压采集单元、电流采集单元的电压信号，并进行数据处理后获得电压值uab、uac以及电流值ia、ib；

所述单片机配置为接收电压值uab、uac以及电流值ia、ib，经单片机运算处理后获得电压有效值、电流有效值和相位关系，并将其发送至蓝牙通讯单元；

所述蓝牙通讯单元配置为将电压有效值、电流有效值、相位关系发送至外部设备。

以上的，所述显示模块配置为显示单片机测量状态、蓝牙状态和充电状态。

以上的，所述电源电路包括锂电池充电管理芯片，锂电池充电管理芯片输入引脚分别接可充电锂电池、usb接口；

所述锂电池充电管理芯片配置为接收两路电压，分别为可充电锂电池的电压，以及通过usb接口传输的外部5v电源电压，可充电锂电池的电压经锂电池管理芯片转换后输出3.3v工作电压，为采集电路供电；外部5v电源电压经usb接口传输至锂电池管理芯片转换后输出3.3v工作电压，为采集电路供电并为可充电锂电池充电。

优选的，所述锂电池管理充电芯片的型号为bq24070。

以上的，锂电池充电管理芯片的bat引脚接可充电锂电池，锂电池充电管理芯片的in、ce、iset2引脚接usb接口的vbus引脚。

优选的，所述可充电锂电池的型号为18500电池。

具体的，电源电路采用锂电池管理芯片，有两种方式为电路供电，一种则使用可充电锂电池经过电源电路转为稳定的3.3v工作电压为采集电路供电；另一种是外接电源，通过从usb接口输入的外部电源输入电压为5v，经过电源电路转为稳定的3.3v工作电压为电路供电，同时也在为可充锂电池进行充电。所述的电源电路中电源键，控制着整个电路的供电状态。

以上的，所述电压采集单元包括三路相同电路构造的子电路；其中，每个子电路包括电压输入端，以及串联的第一电阻、第二电阻、第三电阻、第四电阻；所述第一电阻未连接的一端接电压输入端，第四电阻未连接的一端接零线n；所述第三电阻与第四电阻连接处引线与计量芯片连接，以使电压信号由电压采集单元传输至计量芯片；

优选的，所述电压输入端采用香蕉插头。

优选的，所述第一电阻、第二电阻、第三电阻、第四电阻的温度系数为10ppm/℃，精度0.1%。

具体的，电压采集单元有三路相同电路构造的子电路，具体分别为a相电压电路、b相电压电路和c相电压电路，用于接收三相交流电的三相电压；其电压输入端接头采用香蕉插头，方便电路与外界的拆卸连接；而第一电阻、第二电阻、第三电阻、第四电阻串联组成电阻分压网络，将电压进行分压后输入到计量芯片。

以上的，所述电流采集单元包括三路相同电路构造的子电路；其中，每个子电路包括电流输入端和两个采样电阻，两个采样电阻分别为第一采样电阻、第二采样电阻；所述电流输入端包括正极引脚、负极引脚和接地引脚；所述正极引脚接第一采样电阻，第一采样电阻另一端接第二采样电阻，第二采样电阻另一端接负极引脚，所述第一采样电阻和第二采样电阻连接处引线接地，电流输入端的接地引脚接地；电流输入端的正极引脚、负极引脚均与计量芯片连接；所述第一采样电阻、第二采样电阻将电流信号转换为电压信号。

优选的，所述电流输入端的输入插头为3.5mm音频插头。

具体的，电流采集单元有三路相同电路构造的子电路，具体分别为a相电流电路、b相电流电路和c相电流电路，用于接收三相交流电的三相电流；电流信号经过电流输入端后流经采样电阻后转为电压输出至计量芯片。所述电流输入端采用输入插头为3.5mm音频插头，方便电路与外界的拆卸连接。

以上的，所述计量芯片包括第一电压接口、第二电压接口和输出接口；所述第一电压接口与电流采集单元连接，用于接收电流采集单元的电压信号；所述第二电压接口与电压采集单元连接，用于接收电压采集单元的电压信号；所述输出接口通过hsdc总线（highspeeddatacapture，高速数据捕获）与单片机连接，以传输电压值uab、uac以及电流值ia、ib至单片机。

优选的，所述计量芯片的型号为ade7878。

以上的，所述单片机包括与计量芯片连接的输入端口，与蓝牙通讯单元的串行通信接口，以及与显示模块连接的串行外设接口（spi，serialperipheralinterface），所述单片机的输入端口通过hsdc总线与计量芯片连接。

所述单片机将接收的电压值uab、uac以及电流值ia、ib进行处理后，获得电压有效值、电流有效值和相位关系，并将其通过串行通信接口发送至蓝牙通讯单元。

优选的，所述单片机的型号为stm32f103rft6。

以上的，所述蓝牙通讯单元包括蓝牙模块，所述蓝牙模块用于将数据发送至外部设备。

以上的，所述外部设备包括计算机、移动终端。

优选的，所述显示模块采用lcd显示器。

优选的，所述蓝牙模块的型号为hc-05。

本实用新型的有益效果：

本实用新型提供的电力二次参数采集电路，其可通过电压采集单元和电流采集单元将从外界采集到的三相交流电的电压信号、电流信号输入到计量芯片进行计算，将计算所得的结果发送给单片机进行处理，最后以蓝牙传输的方式将单片机进过处理的电压有效值、电流有效值和电压电流相位等数据发送至外界的移动终端，根据接收的采样数据判断电能表接线是否正确。其次，可通过无线传输的方式将采集并处理后的数据发送外界移动终端，并通过移动终端自动分析结果；且该采集电路的电源电路自带供电电池，采用易拆卸的插头使操作简单、使用方便，电路工作效率更高，节能环保，能有效降低对人员的要求，极大的节省人力物力。

附图说明

图1为本实用新型提供的采集电路的电路模块连接示意图；

图2为本实用新型提供的采集电路的电源电路连接示意图；

图3为本实用新型提供的采集电路的电压采集单元电路连接示意图；

图4为本实用新型提供的采集电路的电路采集单元电路连接示意图；

图5为本实用新型提供的采集电路的数据处理单元电路连接示意图；

图6为本实用新型提供的采集电路的蓝牙通讯单元示意图；

图7为本实用新型提供的采集电路的显示模块示意图；

图8为本实用新型提供的采集电路的数据处理单元的计量芯片连接示意图；

图9为本实用新型提供的采集电路的数据处理单元的单片机连接示意图。

具体实施方式

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。

如图1~9所示，一种用于判别电度表接线信息的采集电路，所述采集电路包括电源电路1、电压采集单元2、电流采集单元3、数据处理单元4、蓝牙通讯单元5和显示模块6；

所述数据处理单元4包括单片机41，以及与单片机41连接的计量芯片42；

所述电源电路1与电压采集单元2、电流采集单元3、数据处理单元4、蓝牙通讯单元5、显示模块6连接，所述电源电路1配置为向电压采集单元2、电流采集单元3、数据处理单元4、蓝牙通讯单元5、显示模块6供电；

所述电压采集单元2、电流采集单元3均与数据处理单元4的计量芯片42连接；所述蓝牙通讯单元5、显示模块6均与所述数据处理单元4的单片机41连接；

所述电压采集单元2配置为接收三相交流电的电压，并对电压进行分压后向所述计量芯片42传输电压信号；所述电流采集单元3配置为接收三相交流电的电流，并将电流经过采样电阻转换为电压信号，向所述计量芯片42传输该电压信号；

所述计量芯片42配置为接收来自电压采集单元2、电流采集单元3的电压信号，并进行数据处理后获得电压值uab、uac以及电流值ia、ib；

所述单片机41配置为接收电压值uab、uac以及电流值ia、ib，经单片机41运算处理后获得电压有效值、电流有效值和相位关系，并将其发送至蓝牙通讯单元5；

所述蓝牙通讯单元5配置为将电压有效值、电流有效值、相位关系发送至外部设备。

所述显示模块6配置为显示单片机41测量状态、蓝牙状态和充电状态。

所述电源电路1包括锂电池充电管理芯片u5，锂电池充电管理芯片输入引脚分别接可充电锂电池bt、usb接口j2；

所述锂电池充电管理芯片配置为接收两路电压，分别为可充电锂电池bt的电压，以及通过usb接口j2传输的外部5v电源电压，可充电锂电池的电压经锂电池管理芯片转换后输出3.3v工作电压，为采集电路供电；外部5v电源电压经usb接口j2传输至锂电池管理芯片转换后输出3.3v工作电压，为采集电路供电并为可充电锂电池充电。

在本实施例中，所述锂电池管理充电芯片u5的型号为bq24070；所述可充电锂电池的型号为18500电池。

具体的，如图2所示，锂电池充电管理芯片的bat引脚接可充电锂电池，锂电池充电管理芯片的in、ce、iset2引脚接usb接口j2的vbus引脚。电源电路1采用锂电池管理芯片，有两种方式为电路供电，一种则使用可充电锂电池经过电源电路1转为稳定的3.3v工作电压为采集电路供电；另一种是外接电源，通过从usb接口j2输入的外部电源输入电压为5v，经过电源电路1转为稳定的3.3v工作电压为电路供电，同时也在为可充锂电池进行充电。所述的电源电路1中电源键，控制着整个电路的供电状态。

如图3所示，所述电压采集单元2包括三路相同电路构造的子电路；其中，每个子电路包括电压输入端（ua、ub、uc），以及串联的第一电阻、第二电阻、第三电阻、第四电阻；所述第一电阻未连接的一端接电压输入端，第四电阻未连接的一端接零线n；所述第三电阻与第四电阻连接处引线与计量芯片42连接，以使电压信号由电压采集单元2传输至计量芯片42；

为了更好地说明电压采集单元子电路的结构，具体如图3所示，一共有三个子电路，以其中第一个子电路a相电压电路为例进行说明，其包括电压输入端ua，以及串联的第一电阻r1、第二电阻r2、第三电阻r3、第四电阻r4；所述第一电阻r1未连接的一端接电压输入端ua，第四电阻r4未连接的一端接零线un；所述第三电阻r3与第四电阻r4连接处引线与计量芯片42的vap引脚连接，以使电压信号由电压采集单元2传输至计量芯片42；另外两个子电路，即b相电压电路、c相电压电路与a相电压电路的结构一致，故在此不再赘述其具体连接关系。

在本实施例中，所述电压输入端采用香蕉插头；所述第一电阻r1/r5/r9、第二电阻r2/r6/r10、第三电阻r3/r7/r11、第四电阻r4/r8/r12的温度系数为10ppm/℃，精度0.1%。电压采集单元2有三路相同电路构造的子电路，具体分别为a相电压电路、b相电压电路和c相电压电路，用于接收三相交流电的三相电压；其电压输入端接头采用香蕉插头，方便电路与外界的拆卸连接；而所述第一电阻r1/r5/r9、第二电阻r2/r6/r10、第三电阻r3/r7/r11、第四电阻r4/r8/r12串联组成电阻分压网络，将电压进行分压后输入到计量芯片42。

如图4所示，所述电流采集单元3包括三路相同电路构造的子电路；其中，每个子电路包括电流输入端（j5、j6、j7）和两个采样电阻，两个采样电阻分别为第一采样电阻、第二采样电阻；所述电流输入端包括正极引脚、负极引脚和接地引脚；所述正极引脚接第一采样电阻，第一采样电阻另一端接第二采样电阻，第二采样电阻另一端接负极引脚，所述第一采样电阻和第二采样电阻连接处引线接地，电流输入端的接地引脚接地；电流输入端的正极引脚、负极引脚均与计量芯片42连接；所述第一采样电阻、第二采样电阻将电流信号转换为电压信号。

为了更好地说明电流采集单元子电路的结构，具体如图4所示，一共有三个子电路，以其中第一个子电路a相电流电路为例进行说明，其包括电流输入端j5、第一采样电阻r13、第二采样电阻r14；电流输入端j5包括正极引脚1、负极引脚2和接地引脚3；所述正极引脚1接第一采样电阻r13，第一采样电阻r13另一端接第二采样电阻r14，第二采样电阻r14另一端接负极引脚2，所述第一采样电阻r13和第二采样电阻r14连接处引线接地，电流输入端j5的接地引脚3接地；电流输入端j5的正极引脚1、负极引脚2均与计量芯片42连接，传输电压信号lap、lan；另外两个子电路，即b相电流电路、c相电流电路与a相电流电路的结构一致，故在此不再赘述其具体连接关系。

在本实施例中，所述电流输入端的输入插头为3.5mm音频插头。电流采集单元3三路相同电路构造的子电路，具体分别为a相电流电路、b相电流电路和c相电流电路，用于接收三相交流电的三相电流；电流信号经过电流输入端后流经采样电阻后转为电压输出至计量芯片42。所述电流输入端采用输入插头为3.5mm音频插头，方便电路与外界的拆卸连接。

如图5所示，所述计量芯片42包括第一电压接口（引脚7~14）、第二电压接口（引脚19、22、23）和输出接口（引脚35~39）；所述第一电压接口（引脚7~14）与电流采集单元3连接，用于接收电流采集单元3的电压信号；所述第二电压接口（引脚19、22、23）与电压采集单元2连接，用于接收电压采集单元2的电压信号；所述输出接口（引脚35~39）通过hsdc总线与单片机41（如图5所示，单片机的引脚20、21、23、61、62）连接，以传输电压值uab、uac以及电流值ia、ib至单片机41。

在本实施例中，所述计量芯片42的型号为ade7878，所述单片机41的型号为stm32f103rft6。

如图5所示，所述单片机41包括与计量芯片42连接的输入端口（引脚20、21、23、61、62），与蓝牙通讯单元5的串行通信接口（引脚51~54），以及与显示模块6连接的串行外设接口（引脚33~37），所述单片机41的输入端口通过hsdc总线与计量芯片42连接。单片机41将接收的电压值uab、uac以及电流值ia、ib进行处理后，获得电压有效值、电流有效值和相位关系，并将其通过串行通信接口发送至蓝牙通讯单元5。

如图6所示，所述蓝牙通讯单元5包括蓝牙模块hc-05，所述蓝牙模块的txd、rxd、rst、3v3引脚分别与串行通信接口（引脚51~54）连接，用于将数据发送至外部设备。

如图7示，在本实施例中，所述显示模块6采用lcd显示器j4。

根据上述说明书的揭示和教导，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。