多功能測(cè)量?jī)x表的制作方法
【專利摘要】本實(shí)用新型公開(kāi)了一種多功能測(cè)量?jī)x表，包括外殼和電路，所述電路包括電能測(cè)量芯片和用于與電能測(cè)量芯片通信的單片機(jī)以及用于調(diào)理電壓和電流的電壓電流調(diào)理電路，所述單片機(jī)連接有輸出單元、輸入單元和交互單元，所述輸出單元包括顯示模塊和電能脈沖輸出模塊，所述輸入單元包括鍵盤和用于為系統(tǒng)提供電能的電源模塊，所述交互模塊包括通信模塊和鐵電存儲(chǔ)器，所述電能脈沖輸出模塊包括有功電能脈沖輸出和無(wú)功電能脈沖輸出。各個(gè)組成單元的組合讓系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)測(cè)量多種電能的目的，節(jié)約了成本，鐵電存儲(chǔ)器將使用者希望長(zhǎng)久保存的信息實(shí)時(shí)地保存，提高了數(shù)據(jù)的可靠性。
【專利說(shuō)明】多功能測(cè)量?jī)x表
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實(shí)用新型涉及一種測(cè)量?jī)x表，屬于測(cè)量電變量【技術(shù)領(lǐng)域】，更具體地說(shuō)，它涉及一種多功能測(cè)量?jī)x表。
【背景技術(shù)】
[0002]電能表是用來(lái)測(cè)量電路中消耗電能的儀表，分為感應(yīng)式和電子式兩大類。感應(yīng)式電能表采用電磁感應(yīng)的原理把電壓、電流、相位轉(zhuǎn)變?yōu)榇帕?，推?dòng)鋁制圓盤轉(zhuǎn)動(dòng)，圓盤的軸(蝸桿)帶動(dòng)齒輪驅(qū)動(dòng)計(jì)度器的鼓輪轉(zhuǎn)動(dòng)，轉(zhuǎn)動(dòng)的過(guò)程即是時(shí)間量累積的過(guò)程。因此感應(yīng)式電能表的好處就是直觀、動(dòng)態(tài)連續(xù)、停電不丟數(shù)據(jù)。感應(yīng)式電能表作為一種傳統(tǒng)的電能表，在電能計(jì)量工作中發(fā)揮了極大的作用。但隨著電能營(yíng)銷對(duì)電能計(jì)量提出的要求不斷地提高，傳統(tǒng)的感應(yīng)式電能表受自身結(jié)構(gòu)的限制很難擴(kuò)展。電子式電能表運(yùn)用模擬或數(shù)字電路得到電壓和電流向量的乘積，然后通過(guò)模擬或數(shù)字電路實(shí)現(xiàn)電能計(jì)量功能。由于應(yīng)用了數(shù)字技術(shù)，分時(shí)計(jì)費(fèi)電能表、預(yù)付費(fèi)電能表、多用戶電能表、多功能電能表紛紛登場(chǎng)，進(jìn)一步滿足了科學(xué)用電、合理用電的需求。
[0003]電子式電能表的設(shè)計(jì)方案一共有四種。其一是模擬乘法器型電子式電能表，其二是高精度A/D型乘法器電子式電能表，其三是DSP型乘法器數(shù)字式電能表，其四是電能測(cè)量芯片型電能表?，F(xiàn)有的電能測(cè)量?jī)x表需要測(cè)量電壓，電流，功率等參數(shù)時(shí)候，需要多種儀表才能實(shí)現(xiàn)，功能較為單一，用戶在使用時(shí)較浪費(fèi)成本，且數(shù)據(jù)容易丟失。
實(shí)用新型內(nèi)容
[0004]針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)存在的不足，本實(shí)用新型的目的在于提供一種多功能測(cè)量?jī)x表，該種測(cè)量?jī)x表能夠測(cè)量多種電能，節(jié)約成本。
[0005]為實(shí)現(xiàn)上述目的，本實(shí)用新型提供了如下技術(shù)方案:
[0006]一種多功能測(cè)量?jī)x表，包括外殼和電路，所述電路包括電能測(cè)量芯片和用于與電能測(cè)量芯片通信的單片機(jī)以及用于調(diào)理電壓和電流的電壓電流調(diào)理電路，所述單片機(jī)連接有輸出單元、輸入單元和交互單元，所述輸出單元包括顯示模塊和電能脈沖輸出模塊，所述輸入單元包括鍵盤和用于為系統(tǒng)提供電能的電源模塊，所述交互單元包括通信模塊和鐵電存儲(chǔ)器，所述電能脈沖輸出模塊包括有功電能脈沖輸出和無(wú)功電能脈沖輸出。
[0007]通過(guò)采用上述技術(shù)方案，電流和電壓信號(hào)經(jīng)過(guò)電壓電流調(diào)理電路調(diào)理，直接送入電能測(cè)量芯片，然后由單片機(jī)和電能測(cè)量芯片通信獲得電能信號(hào)，包括有功功率、無(wú)功功率、電壓有效值、電流有效值、頻率等，單片機(jī)負(fù)責(zé)與輸出單元、輸入單元和交互單元通信，電源模塊為系統(tǒng)提供電能，單片機(jī)對(duì)經(jīng)過(guò)電壓電流調(diào)理電路調(diào)理的電壓電流進(jìn)行計(jì)算，同時(shí)單片機(jī)通過(guò)電能脈沖輸出模塊計(jì)量相應(yīng)的有功電能和無(wú)功電能，并通過(guò)顯示模塊顯示，測(cè)量多種電能較方便，單片機(jī)通過(guò)和通信模塊通信保證系統(tǒng)的正常傳輸，鐵電存儲(chǔ)器將單片機(jī)從電能測(cè)量芯片中實(shí)時(shí)地獲得計(jì)量所需要的電能信息，并通過(guò)技術(shù)得到我們需要的電能信息，然后將使用者希望長(zhǎng)久保存的信息實(shí)時(shí)地保存到鐵電存儲(chǔ)器中，提高了數(shù)據(jù)的可靠性，各個(gè)組成單元的組合讓系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)測(cè)量多種電能的目的，節(jié)約了成本。
[0008]作為上述技術(shù)方案的進(jìn)一步改進(jìn):所述電能測(cè)量芯片為ADE7758。
[0009]通過(guò)采用上述技術(shù)方案，采用ADE7758作為電能測(cè)量芯片能夠提高系統(tǒng)的測(cè)量精度。
[0010]本實(shí)用新型進(jìn)一步設(shè)置為:所述顯示模塊包括顯示界面，所述顯示界面為L(zhǎng)ED顯示界面，所述LED為采用高亮發(fā)光二極管做成的四位一體的共陰極的八段數(shù)碼管，所述八段數(shù)碼管采用級(jí)聯(lián)方式連接，所述八段數(shù)碼管經(jīng)晶體管進(jìn)行電流放大后采用數(shù)碼管動(dòng)態(tài)顯
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[0011]通過(guò)采用上述技術(shù)方案，LED是采用高亮發(fā)光二極管做成的八段數(shù)碼管，亮度高、工作穩(wěn)定且壽命長(zhǎng)，采用級(jí)聯(lián)方式連接實(shí)現(xiàn)動(dòng)態(tài)顯示可以降低電源的負(fù)擔(dān)，減少功率消耗，增大工作壽命。
[0012]本實(shí)用新型進(jìn)一步設(shè)置為:所述顯示界面設(shè)有用于輔助顯示的輔助發(fā)光二極管，所述輔助發(fā)光二極管采用級(jí)聯(lián)方式組合成與八段數(shù)碼管構(gòu)造方式相同的共陰極結(jié)構(gòu)。
[0013]通過(guò)采用上述技術(shù)方案，節(jié)省了 CUP的控制引腳，同時(shí)在做軟件驅(qū)動(dòng)程序的時(shí)候也能和數(shù)碼管統(tǒng)一驅(qū)動(dòng)，減少了編程的工作量。
[0014]本實(shí)用新型進(jìn)一步設(shè)置為:所述電壓電流調(diào)理電路包括電流調(diào)理電路和電壓調(diào)理電路，所述電流調(diào)理電路采用電流互感器調(diào)理電流，所述電壓調(diào)理電路采用分壓調(diào)理電壓。
[0015]通過(guò)采用上述技術(shù)方案，電流和電壓分別采用相應(yīng)的調(diào)理電路調(diào)理，電流采用電流互感器，能使主回路和二次回路隔開(kāi)，實(shí)現(xiàn)互感器二次側(cè)不帶強(qiáng)電，同時(shí)還提高了電子式電能表的抗干擾能力，電壓采用分壓調(diào)理電壓，簡(jiǎn)單線性度好、成本低。
[0016]本實(shí)用新型進(jìn)一步設(shè)置為:所述通信模塊采用RS-485通信標(biāo)準(zhǔn)。
[0017]通過(guò)采用上述技術(shù)方案，RS-485通信標(biāo)準(zhǔn)有很好的抗共模干擾的能力和高速的傳輸速度以及很遠(yuǎn)的傳輸距離。
[0018]本實(shí)用新型進(jìn)一步設(shè)置為:所述鐵電存儲(chǔ)器采用非易失性的鐵電存儲(chǔ)器FM25640。
[0019]通過(guò)采用上述技術(shù)方案，提高系統(tǒng)的閃存密度和容量，增大了系統(tǒng)的可靠性。
【專利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0020]圖1為本實(shí)用新型多功能測(cè)量?jī)x表實(shí)施例的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0021]圖2為本實(shí)用新型多功能測(cè)量?jī)x表實(shí)施例的顯示界面示意圖；
[0022]圖3為本實(shí)用新型多功能測(cè)量?jī)x表實(shí)施例的輔助發(fā)光二極管接線圖；
[0023]圖4為本實(shí)用新型多功能測(cè)量?jī)x表實(shí)施例的電流調(diào)理電路原理圖；
[0024]圖5為本實(shí)用新型多功能測(cè)量?jī)x表實(shí)施例的電壓調(diào)理電路圖；
[0025]圖6為本實(shí)用新型多功能測(cè)量?jī)x表實(shí)施例的電能脈沖輸出模塊；
[0026]圖7為本實(shí)用新型多功能測(cè)量?jī)x表實(shí)施例的按鍵接線圖。
[0027]附圖標(biāo)記:
[0028]1、電能測(cè)量芯片；2、單片機(jī)；3、電壓電流調(diào)理電路；31、電流調(diào)理電路；32、電壓調(diào)理電路；41、顯示模塊；411、顯示界面；4111、回車鍵；4112、菜單鍵；4113、下翻頁(yè)鍵；4114、上翻頁(yè)鍵；412、晶體管；413、輔助發(fā)光二極管；42、電能脈沖輸出模塊；51、鍵盤；52、電源模塊；61、通信模塊；62、鐵電存儲(chǔ)器。
【具體實(shí)施方式】
[0029]參照?qǐng)D1至圖7對(duì)本實(shí)用新型電子電能表實(shí)施例做進(jìn)一步說(shuō)明。
[0030]如圖1至圖7所示,本實(shí)施例的多功能測(cè)量?jī)x表,包括外殼和電路,所述電路包括電能測(cè)量芯片I和用于與電能測(cè)量芯片I通信的單片機(jī)2以及用于調(diào)理電壓和電流的電壓電流調(diào)理電路3，所述單片機(jī)2連接有輸出單元、輸入單元和交互單元，所述輸出單元包括顯示模塊41和電能脈沖輸出模塊42，所述輸入單元包括鍵盤51和用于為系統(tǒng)提供電能的電源模塊52,所述交互單兀包括通信模塊61和鐵電存儲(chǔ)器62,所述電能脈沖輸出模塊42包括有功電能脈沖輸出和無(wú)功電能脈沖輸出。
[0031]通過(guò)采用上述技術(shù)方案，電流和電壓信號(hào)經(jīng)過(guò)電壓電流調(diào)理電路3調(diào)理，直接送入電能測(cè)量芯片1，然后由單片機(jī)2和電能測(cè)量芯片I通信獲得電能信號(hào)，包括有功功率、無(wú)功功率、電壓有效值、電流有效值、頻率等，單片機(jī)2負(fù)責(zé)與輸出單元、輸入單元和交互單元通信，電源模塊52為系統(tǒng)提供電能，單片機(jī)2對(duì)經(jīng)過(guò)電壓電流調(diào)理電路3調(diào)理的電壓電流進(jìn)行計(jì)算，同時(shí)單片機(jī)2通過(guò)電能脈沖輸出模塊42計(jì)量相應(yīng)的有功電能和無(wú)功電能，并通過(guò)顯示模塊41顯示，測(cè)量多種電能較方便，單片機(jī)2通過(guò)和通信模塊61通信保證系統(tǒng)的正常傳輸，鐵電存儲(chǔ)器62將單片機(jī)2從電能測(cè)量芯片I中實(shí)時(shí)地獲得計(jì)量所需要的電能信息，并通過(guò)技術(shù)得到我們需要的電能信息，然后將使用者希望長(zhǎng)久保存的信息實(shí)時(shí)地保存到鐵電存儲(chǔ)器62中，提高了數(shù)據(jù)的可靠性，各個(gè)組成單元的組合讓系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)測(cè)量多種電能的目的，節(jié)約了成本。
[0032]電壓和電流信號(hào)經(jīng)過(guò)電壓電流調(diào)理電路3中的互感器調(diào)理，直接送入電能測(cè)量芯片1，然后由單片機(jī)2和電能測(cè)量芯片I通信獲得電能信號(hào)，包括有功功率、無(wú)功功率、電壓有效值、電流有效值、頻率等，單片機(jī)2通過(guò)對(duì)這些數(shù)據(jù)的計(jì)算可以得到更多的電能信息，同時(shí)單片機(jī)2負(fù)責(zé)顯示和電能脈沖的輸出以及與外部的通信。本實(shí)施例中采用ADE7758和TI的高性能MCU MSP430F149在此硬件平臺(tái)上來(lái)搭建全電子式數(shù)顯電測(cè)儀表，電源模塊52采用的是正激式變壓器隔離的設(shè)計(jì)方案。
[0033]此處需要說(shuō)明的是，所述電能測(cè)量芯片I為ADE7758，采用ADE7758作為電能測(cè)量芯片I能夠提高系統(tǒng)的測(cè)量精度；所述通信模塊61采用RS-485通信標(biāo)準(zhǔn)，RS-485通信標(biāo)準(zhǔn)有很好的抗共模干擾的能力和高速的傳輸速度以及很遠(yuǎn)的傳輸距離；所述鐵電存儲(chǔ)器62采用非易失性的鐵電存儲(chǔ)器62FM25640，提高系統(tǒng)的閃存密度和容量，增大了系統(tǒng)的可靠性；單片機(jī)2采用高性能MCU MSP430F149，提升系統(tǒng)的整體性能。
[0034]如圖2所示,所述顯示模塊41包括顯示界面411,所述顯示界面411為L(zhǎng)ED顯示界面411，所述LED為采用高亮發(fā)光二極管做成的四位一體的共陰極的八段數(shù)碼管，所述八段數(shù)碼管采用級(jí)聯(lián)方式連接，所述八段數(shù)碼管經(jīng)晶體管412進(jìn)行電流放大后采用數(shù)碼管動(dòng)態(tài)顯示。通過(guò)采用上述技術(shù)方案，LED是采用高亮發(fā)光二極管做成的八段數(shù)碼管，亮度高、工作穩(wěn)定且壽命長(zhǎng)，采用級(jí)聯(lián)方式連接實(shí)現(xiàn)動(dòng)態(tài)顯示可以降低電源的負(fù)擔(dān)，減少功率消耗，增大工作壽命。
[0035]如圖2和圖3所示，所述顯示界面411設(shè)有用于輔助顯示的輔助發(fā)光二極管413，所述輔助發(fā)光二極管413采用級(jí)聯(lián)方式組合成與八段數(shù)碼管構(gòu)造方式相同的共陰極結(jié)構(gòu)。通過(guò)采用上述技術(shù)方案，節(jié)省了 CUP的控制引腳，同時(shí)在做軟件驅(qū)動(dòng)程序的時(shí)候也能和數(shù)碼管統(tǒng)一驅(qū)動(dòng)，減少了編程的工作量，公共端的驅(qū)動(dòng)采用的是市場(chǎng)上常見(jiàn)的74L164這樣不但可以減少使用CPU的1/0，同時(shí)還可以起緩沖的作用增強(qiáng)帶載能力。
[0036]如圖4和圖5所示，所述電壓電流調(diào)理電路3包括電流調(diào)理電路31和電壓調(diào)理電路32，所述電流調(diào)理電路31采用電流互感器調(diào)理電流，所述電壓調(diào)理電路32采用分壓調(diào)理電壓。通過(guò)采用上述技術(shù)方案，電流和電壓分別采用相應(yīng)的調(diào)理電路調(diào)理，電流采用電流互感器，能使主回路和二次回路隔開(kāi)，實(shí)現(xiàn)互感器二次側(cè)不帶強(qiáng)電，同時(shí)還提高了電子式電能表的抗干擾能力，電壓采用分壓調(diào)理電壓，簡(jiǎn)單線性度好、成本低。
[0037]如圖7所示，所述顯示界面411設(shè)有用于控制在線編程的按鍵。該按鍵從左到右依次為上翻頁(yè)鍵4114、下翻頁(yè)鍵4113、菜單鍵4112和回車鍵4111。通過(guò)按下菜單鍵4112可以顯示出第一個(gè)菜單項(xiàng)，通過(guò)上翻頁(yè)鍵4114和下翻頁(yè)鍵4113來(lái)切換菜單和子菜單下的對(duì)應(yīng)項(xiàng)目，當(dāng)用戶設(shè)置完想要設(shè)置的項(xiàng)目的時(shí)候，可以通過(guò)按下回車鍵4111來(lái)確定輸入。通過(guò)采用上述技術(shù)方案，數(shù)碼管用來(lái)顯示任務(wù)菜單以及該儀表所能顯示的各種電能參數(shù)，設(shè)置按鍵來(lái)實(shí)現(xiàn)在線編程，達(dá)到實(shí)時(shí)的查詢各相電壓、電流、功率因數(shù)、有功功率、無(wú)功功率、視在功率以及頻率等信息，同時(shí)還可以設(shè)置數(shù)據(jù)傳輸?shù)牟ㄌ芈屎蛢x表的通訊地址等一系列的信息。
[0038]以上所述僅是本實(shí)用新型的優(yōu)選實(shí)施方式，本實(shí)用新型的保護(hù)范圍并不僅局限于上述實(shí)施例，凡屬于本實(shí)用新型思路下的技術(shù)方案均屬于本實(shí)用新型的保護(hù)范圍。應(yīng)當(dāng)指出，對(duì)于本【技術(shù)領(lǐng)域】的普通技術(shù)人員來(lái)說(shuō)，在不脫離本實(shí)用新型原理前提下的若干改進(jìn)和潤(rùn)飾，這些改進(jìn)和潤(rùn)飾也應(yīng)視為本實(shí)用新型的保護(hù)范圍。
【權(quán)利要求】
1.一種多功能測(cè)量?jī)x表，包括外殼和電路，其特征在于:所述電路包括電能測(cè)量芯片和用于與電能測(cè)量芯片通信的單片機(jī)以及用于調(diào)理電壓和電流的電壓電流調(diào)理電路，所述單片機(jī)連接有輸出單元、輸入單元和交互單元，所述輸出單元包括顯示模塊和電能脈沖輸出模塊，所述輸入單元包括鍵盤和用于為系統(tǒng)提供電能的電源模塊，所述交互單元包括通信模塊和鐵電存儲(chǔ)器，所述電能脈沖輸出模塊包括有功電能脈沖輸出和無(wú)功電能脈沖輸出。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的多功能測(cè)量?jī)x表，其特征在于:所述電能測(cè)量芯片為ADE7758。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的多功能測(cè)量?jī)x表，其特征在于:所述顯示模塊包括顯示界面，所述顯示界面為L(zhǎng)ED顯示界面，所述LED為采用高亮發(fā)光二極管做成的四位一體的共陰極的八段數(shù)碼管，所述八段數(shù)碼管采用級(jí)聯(lián)方式連接，所述八段數(shù)碼管經(jīng)晶體管進(jìn)行電流放大后采用數(shù)碼管動(dòng)態(tài)顯示。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的多功能測(cè)量?jī)x表，其特征在于:所述顯示界面設(shè)有用于輔助顯示的輔助發(fā)光二極管，所述輔助發(fā)光二極管采用級(jí)聯(lián)方式組合成與八段數(shù)碼管構(gòu)造方式相同的共陰極結(jié)構(gòu)。
5.根據(jù)權(quán)利要求1至4中任意一項(xiàng)所述的多功能測(cè)量?jī)x表，其特征在于:所述電壓電流調(diào)理電路包括電流調(diào)理電路和電壓調(diào)理電路，所述電流調(diào)理電路采用電流互感器調(diào)理電流，所述電壓調(diào)理電路采用分壓調(diào)理電壓。
6.根據(jù)權(quán)利要求1至4中任意一項(xiàng)所述的多功能測(cè)量?jī)x表，其特征在于:所述通信模塊采用RS-485通信標(biāo)準(zhǔn)。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的多功能測(cè)量?jī)x表，其特征在于:所述鐵電存儲(chǔ)器采用非易失性的鐵電存儲(chǔ)器FM25640。
【文檔編號(hào)】G01R22/06GK203479899SQ201320612357
【公開(kāi)日】2014年3月12日 申請(qǐng)日期:2013年9月29日 優(yōu)先權(quán)日:2013年9月29日
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