用于智能配电终端的数据采集模块的制作方法
【技术领域】
[0001] 本实用新型属于配电柜控制技术领域，特别涉及一种用于智能配电终端的数据采 集模块。
【背景技术】
[0002] 随着我国电力市场的逐步建立，对电能质量提出了越来越高的要求。电力用户也 要求高质量的电能来保证其设备、仪器和系统的正常运行。但是，随着现代科学技术的迅猛 发展，一方面，由于电力电子设备的应用领域越来越广，特别是各类冲击负荷和非线性负荷 容量的不断扩展，使得电网中电压波形发生畸变，严重地影响了电能质量；另一方面，由于 人们越来越多地使用精密和复杂的电子设备，如计算机、通信设备以及各种过程控制系统 来处理和管理工作过程和事务。这就要求高质量和高可靠性的配电系统，以提供与之相适 应的电能。现有技术中，如何采集电柜中各仪表的参数成为急需解决的问题。 【实用新型内容】
[0003] 本实用新型的目的在于提供一种用于智能配电终端的数据采集模块，能够可靠地 采集电柜中各仪表的数据。
[0004] 为实现以上目的，本实用新型采用的技术方案为：一种用于智能配电终端的数据 采集模块，包括微控制单元、供电单元，微控制单元与处理模块、仪表之间均设置有协议转 换单元；微控制单元通过协议转换单元采集仪表数据，并对采集到的数据进行处理分析、整 合成数据包、存储、实时刷新数据包；微控制单元通过协议转换单元接收到处理模块请求数 据命令或操作命令后，将相应的数据包发送给处理模块或将操作命令解析下发到相应的仪 表上；供电单元为微控制单元、协议转换单元供电。
[0005] 与现有技术相比，本发明存在以下技术效果：通过设置微控制单元对数据打包或 者解析命令，协议转换单元可以方便的接收、发送数据，供电单元为微控制单元、协议转换 单元供电，这样就能够可靠地对电柜中各仪表的数据进行采集。
【附图说明】
[0006] 图1是本实用新型的原理框图；
[0007] 图2a_2g是本实用新型MCU子模块的电路图；
[0008] 图3a-3d是微控制单元的电路图；
[0009] 图4a-4b是供电单元的电路图；
[0010]图5是485-1协议转换单元的电路图；
[0011] 图6是485-2协议转换单元的电路图；
[0012] 图7是485-3协议转换单元的电路图；
[0013] 图8是与485-1协议转换单元相配合的光耦隔离单元；
[0014] 图9是与485-2协议转换单元相配合的光耦隔离单元；
[0015] 图10是与485-3协议转换单元相配合的光耦隔离单元。
【具体实施方式】
[0016] 下面结合图1至图10,对本实用新型做进一步详细叙述。
[0017] 参阅图1，一种用于智能配电终端的数据采集模块，包括微控制单元、供电单元，微 控制单元与处理模块、仪表之间均设置有协议转换单元；微控制单元通过协议转换单元采 集仪表数据，并对采集到的数据进行处理分析、整合成数据包、存储、实时刷新数据包；微控 制单元通过协议转换单元接收到处理模块请求数据命令或操作命令后，将相应的数据包发 送给处理模块或将操作命令解析下发到相应的仪表上；供电单元为微控制单元、协议转换 单元供电。第一微控制单元方便对数据进行处理，协议转换单元用于数据的传输。
[0018] 参阅图2a_2g，作为本实用新型的优选方案，所述的微控制单元包括MCU子模块， MCU子模块包括芯片ATmegal28-16AI、芯片SP708、ISP接口、JTAG接口以及接口Pl、P2、 P3、P4,芯片ATmegal28-16AI的两个VCC引脚依次通过电阻R3、发光二极管D1后接GND，两 个VCC引脚与+5V电源相连，所述的+5V电源为供电单元的一个输出端，+5V电源分别通过 电容C1、C2、C3、C10接GND，芯片ATmegal28-16AI的AREF引脚、AVCC引脚相连后通过电阻 R13接+5V电源且通过电容C4与AGND引脚相连，芯片ATmegal28-16AI的PE5 (INT5/0C3C) 引脚依次通过电阻R19、发光二极管D2接+5V电源，芯片ATmegal28-16AI的PEN引脚通过 电阻R18接+5V电源，芯片ATmegal28-16AI的XTAL1引脚、XTAL2引脚分别通过电容C9、C7 接GND且这两个引脚之间连接有晶体振荡器Y1 ;MCU子模块中的P4接口为15X2的接口， 芯片SP708的麵露:引脚与P4接口的引脚1相连，芯片SP708的VCC引脚接+5V电源且VCC 引脚和GND引脚间连接有电容C6，芯片SP708的PFI引脚通过电阻R21接GND且PFI引脚 还通过电阻R20与P4接口的引脚2相连，芯片SP708的ISfff引脚、爾引脚分别通过 电阻R16、R17连接芯片ATmegal28-16AI的RESET引脚、PG4(T0SC1)引脚；MCU子模块中的 P4 接口 的引脚 3-25、27、28、30 分别与芯片ATmegal28-16AI的PB0-PB7、PG3、PG4、PD0-PD7、 PGO、PG1、PC0-PC5引脚相连，P4接口的引脚26通过保险丝F1、二极管D3接+5V电源，P4 接口的引脚29接GND;MCU子模块中的P1接口为4X2的接口，该P1接口的引脚1-8分别 与芯片ATmegal28-16AI的PG2、PC7、PA6、PA7、PA4、PA5、PA2、PA3 引脚相连；MCU子模块中 的P2接口为9X2的接口，该P2接口的引脚1-18分别与芯片ATmegal28-16AI的PE7-PE0、 PR)-PF7、PA0、PA1引脚相连；MCU子模块中的P1接口为单针接口，该P1接口的引脚1与芯 片ATmegal28-16AI的PC6 相连；ISP接口 的引脚 1、5、7、9 分别与芯片ATmegal28-16AI的 PE0、RESET、PB1、PE1引脚相连，ISP接口的引脚2通过电阻R2接+5V电源，ISP接口的引 脚4、6、8、10均连接6勵；1^6接口的引脚1、3、4、5、9分别通过电阻1?12、1?11、1?15、1?10、1?9 接+5V电源，JTAG接口 的引脚 1、3、5、6、9 分别与芯片ATmegal28-16AI的PF4、PF6、PF5、 RESET、PF7引脚相连；
[0019] 如图3a-3d所示，VCC_A、GND_A为供电单元的两个输出端，芯片ATmegal28-16AI 的PR)-PF7、PC0-PC7引脚分别通过电阻R10-R3、R28-R21接VCC_A，两个SW-DIP8开关的 引脚9-16分别与芯片ATmegal28-16AI的PF7-PR)、PC7-PC0引脚相连，两个SW-DIP8开关 的引脚1-8均连接GND_A，芯片ATmegal28-16AI的TOO引脚经过发光二极管D2、电阻R29 接VCC_A，芯片ATmegal28-16AI的RESETSW引脚经过复位开关SW-REST连接GND_A，芯片ATmegal28-16AI的VCC、GND引脚分别连接VCC_A、GND_A。
[0020] 参阅图4a_4b，所述的供电单元包括电压转换电路，电压转换电路的具体电路图如 图4a所示，电压转换电路包括芯片LM2596-2576-2575-ADJ，芯片LM2596-2576-2575-ADJ 的VIN引脚依次经过二极管D1、保险丝F1后与外接电源相连，VIN引脚还通过发光二极 管D3、电阻R6接GND_A，二极管D3和电阻R6旁侧并联有电容Cl、C2、C5以及稳压二极管 D5,芯片LM2596-2576-2575-ADJ的FB引脚与电阻R2、R3的一端以及可变电阻R1的公共 端彼此相连，电阻R2的另一端、可变电阻R1的其中一端接GND_A，电阻R3的另一端、可变 电阻R1的另一端接VCC_A，芯片LM2596-2576-2575-ADJ的两个GND引脚接GND_A，芯片 LM2596-2576-2575-ADJ的P/F引脚通过电阻R4 接GND_A，芯片LM2596-2576-2575-ADJ的 V0UT引脚分别通过电感L1接VCC_A、通过二极管D2接GND_A，VCC_A和GND_A之间并联有 电容C3、电容C4、串联的二极管D4和电阻R5 ;
[0021] 供电单元还包括芯片ZLE0505D，所述芯片ZLE0505D的VI+、VI-引脚分别接VCC_ A、GND_A，芯片ZLE050? 的V0+、V0-引脚分别接VCC_B、GND_B，芯片ZLE050? 的V0+、V0-引 脚之间串联有电阻R1。通过设置供电单元，可以方便的为其他单元提供电能，保证其他各单 元稳定工作。
[0022] 参阅图5-7,所述的协议转换单元包括485-1、485-2、485-3协议转换单元；微控制 单元通过485-U485-2协议转换单元与仪表相连，485-U485-2协议转换单元的接口的波 特率分别为9600bps、4800bps;微控制单元通过485-3协议转换单元与处理模块相连；微控 制单元与485-1、485-2、485-3协议转换单元之间均设置有光耦隔离单元。当然根据实际需 要还可以多设置几个协议转换单元用于接收波特率为7200bpS、3600bps的仪表的数据。本 实施例中以最常用的两个为例进行了详细的说明。
[0023] 下面结合图5-图10来详细阐述485-1、485-2、485-3协议转换单元的具体电路 以及与485-1、485-2、485-3协议转换单元构成配合的光耦隔离单元的电路构成。所述的 485-1、485-2、485-3协议转换单元分别包括芯片U14、U16、U13,芯片U14、U16、U13均为芯 片MAX485,光耦隔离单元包括芯片1]4、1]6、1]3，芯片1]4、1]6、1]3均为芯片11^521-4 ;芯片1]14 的A、B引脚与波特率为9600bps的仪表相连，芯片U14的R0引脚通过二极管D8、电阻R14 接VCC_B，芯片U14的RI引脚通过二极管D7、电阻R13接VCC_B，芯片U14的VIN引脚、GND 引脚分别接VCC_B、GND_B，芯片U14的R0、RI、H、DE引脚分别与芯片U4的11、02、03、04 引脚相连，芯片U4的VB、VA、11、GA引脚分别接VCC_B、VCC_A、GND_B、GND_A，芯片U4的01 引脚与芯片ATmegal28-16AI的PE4、ΡΑ0引脚相连，芯片U4的12、13、14引脚分别与芯片 ATmegal28-16AI的PA1、PA2、PA3引脚相连；芯片U16的A、B引脚与波特率为4800bps的仪 表相连，芯片U16的R0引脚通过二极管D12、电阻R18接VCC_B，芯片U16的RI引脚通过二 极管D11、电阻R17接VCC_B，芯片U16的VIN引脚、GND引脚分别接VCC_B、GND_B，芯片U16 的R〇、RI、H、DE引脚分别与芯片U6的11、02、03、0