一种多用户预付费电能表的采集控制模块论文和设计-马君

全文摘要

本实用新型涉及一种多用户预付费电能表的采集控制模块，包括线路板、磁保持继电器、电流互感器、计量芯片、存储芯片、第一插座和第二插座，所述磁保持继电器设有第一连接条和第二连接条，所述第一连接条上设有第一针形凸起引脚，所述第二连接条上设有第二针形凸起引脚，连接软线穿过电流互感器与第二连接条焊接，所述电流互感器卡在线路板的开孔内，所述磁保持继电器通过第一针形凸起引脚和第二针形凸起引脚与线路板焊接。本实用新型可以实现测量一路三相或者三路单相的电参量以及预付费断电、送电功能；每路电流、电压信号采集都有独立的计量芯片处理，相比于单计量芯片方案，测量的都是实时、真实的电参量，测量精度更高更可靠。

主设计要求

1.一种多用户预付费电能表的采集控制模块，其特征在于：包括线路板（14）、磁保持继电器（1）、电流互感器（7）、计量芯片（9）、存储芯片（10）、第一插座（11）和第二插座（13），所述磁保持继电器（1）设有第一连接条（2）和第二连接条（4），所述第一连接条（2）上设有第一针形凸起引脚（21），所述第二连接条（4）上设有第二针形凸起引脚（41），连接软线（3）穿过电流互感器（7）与第二连接条（4）焊接，所述电流互感器卡在线路板（14）的开孔（15）内，所述磁保持继电器（1）通过第一针形凸起引脚（21）和第二针形凸起引脚（41）与线路板（14）焊接；所述电流互感器（7）的二次侧引线插头（8）与计量芯片（9）连接，所述计量芯片（9）设有两个脉冲输出口，一个脉冲输出口与第一插座（11）连接，另一个脉冲输出口与第二插座（13）连接。

设计方案

2.根据权利要求1所述的一种多用户预付费电能表的采集控制模块，其特征在于：所述计量芯片（9）为三相计量芯片，计量一路三相电能或三路单向电能。

3.根据权利要求1或2所述的一种多用户预付费电能表的采集控制模块，其特征在于：所述磁保持继电器（1）设有三个，所述电流互感器（7）设有三个，一个磁保持继电器（1）对应一个电流互感器（7）。

4.根据权利要求1所述的一种多用户预付费电能表的采集控制模块，其特征在于：所述第一插座（11）为牛角插座，通过软排线连接至显示板，传输计量芯片数据、存储芯片校准数据、磁保持继电器控制信号给显示板上的主处理芯片。

5.根据权利要求1所述的一种多用户预付费电能表的采集控制模块，其特征在于：所述电流互感器（7）的二次侧引线插头（8）为计量芯片（9）提供电流，所述第二针形凸起引脚（41）为计量芯片（9）提供电压。

6.根据权利要求1所述的一种多用户预付费电能表的采集控制模块，其特征在于：所述磁保持继电器（1）还设有第一驱动引脚（5）和第二驱动引脚（6）。

设计说明书

技术领域

本实用新型涉及电力仪表技术领域，具体涉及一种多用户预付费电能表的采集控制模块。

背景技术

目前，大多数集中式多用户电能表采用一颗计量芯片集中测量的方案。见专利201320720089.X和201520072912.X，它们都是利用逻辑芯片（电子开关）切换多路用户电流信号，然后单路输出，传输到计量芯片的设计方案，靠软件优化来保证计量精度。采用这种方案的仪表有以下缺陷：

1，从测量精度看，仪表不是计量的真实用电数据。电子开关切换到当前用户时，其他用户的电流数据采集不到，处于未知状态，这段时间的电流数据只能根据前一次测量到的数据软件优化处理，假如这段时间电流数据有变化，仪表检测不到，从而导致计量不准。

2，从结构上看，布局复杂，生产效率不高，同时增加人工成本。单计量芯片方案必然会导致电流信号采集板和计量芯片线路板分开设计，相互连接以及安装固定会增加结构设计难度。

3，从可靠性讲，电流采样需要通过很多长引线或者借助线路板通过插针插座汇总到装有计量芯片的线路板，引线长，数量多，线路板之间连接等因素都会增加仪表不可靠性因素。

4，从售后维修看，维护性差。仪表难免有元器件损坏情况，为保证精度达标，电流电压等电参量需要用标准源辅助校准，只能返场维修，需要整表调换，而多用户计量仪表都是金属材质，体积大又重，快递费用高，增加售后成本。

从业主角度看，经济利益和人身安全有损害风险。单计量芯片方案只检测总线电压，不能监测各用户支路电压，业主不能直观的知道各支路当前用电状态。假如某用户处于欠费状态，当前磁保持继电器应该为断开状态，但因磁保持磁保持继电器有故障，触点粘连，无法断电，用户还能继续正常用电，业主不能及时知悉，经济利益不能保障。如果此种情况下，业主认为已断电，去进行维修操作，会有生命危险。

实用新型内容

本实用新型的目的在于克服上述不足，提供了一种多用户预付费电能表的采集控制模块，可以实现测量一路三相或者三路单相的电参量（电流，电压，功率，电能）以及预付费断电、送电功能。

本实用新型的目的是这样实现的：

一种多用户预付费电能表的采集控制模块，包括线路板、磁保持继电器、电流互感器、计量芯片、存储芯片、第一插座和第二插座，所述磁保持继电器设有第一连接条和第二连接条，所述第一连接条上设有第一针形凸起引脚，所述第二连接条上设有第二针形凸起引脚，连接软线穿过电流互感器与第二连接条焊接，所述电流互感器卡在线路板的开孔内，所述磁保持继电器通过第一针形凸起引脚和第二针形凸起引脚与线路板焊接；所述电流互感器的二次侧引线插头与计量芯片连接，所述计量芯片设有两个脉冲输出口，一个脉冲输出口与第一插座连接，另一个脉冲输出口与第二插座连接。

优选的，所述计量芯片为三相计量芯片，计量一路三相电能或三路单向电能。

优选的，所述磁保持继电器设有三个，所述电流互感器设有三个，一个磁保持继电器对应一个电流互感器。

优选的，所述第一插座为牛角插座，通过软排线连接至显示板，传输计量芯片数据、存储芯片校准数据、磁保持继电器控制信号给显示板上的主处理芯片。

优选的，所述电流互感器的二次侧引线插头为计量芯片提供电流，所述第二针形凸起引脚为计量芯片提供电压。

优选的，所述磁保持继电器还设有第一驱动引脚和第二驱动引脚。

本实用新型的有益效果是：

本实用新型可以实现测量一路三相或者三路单相的电参量以及预付费断电、送电功能；每路电流、电压信号采集都有独立的计量芯片处理，相比于单计量芯片方案，测量的都是实时、真实的电参量，测量精度更高更可靠。

附图说明

图1为本实用新型的结构示意图。

图2为图1的后视图。

图3为磁保持继电器的结构示意图。

图4为本实用新型的控制方法框图。

其中：磁保持继电器1；第一连接条2；第一针形凸起引脚21；连接软线3；第二连接条4；第二针形凸起引脚41；第一驱动引脚5；第二驱动引脚6；电流互感器7；二次侧引线插头8；计量芯片9；存储芯片10；第一插座11、脉冲指示灯12；第二插座13；线路板14；开孔15。

具体实施方式

参见图1-图4，本实用新型涉及一种多用户预付费电能表的采集控制模块，包括线路板14、磁保持继电器1、电流互感器7、计量芯片9、存储芯片10、第一插座11和第二插座13，所述磁保持继电器1设有第一连接条2和第二连接条4，所述第一连接条2上设有第一针形凸起引脚21，所述第二连接条4上设有第二针形凸起引脚41，连接软线3穿过电流互感器7与第二连接条4焊接，所述电流互感器卡在线路板14的开孔15内，所述开孔设计起限位作用，防止电流互感器移动。所述连接软线3为用户分线，与仪表上的出线端子排连接。所述磁保持继电器1通过第一针形凸起引脚21和第二针形凸起引脚41与线路板14焊接；所述电流互感器7的二次侧引线插头8与计量芯片9连接，为计量芯片提供电流采样。所述计量芯片9设有两个脉冲输出口，一个脉冲输出口与第一插座11连接，另一个脉冲输出口与第二插座13连接。

所述计量芯片9为三相计量芯片，计量一路三相电能或三路单向电能。

所述磁保持继电器1设有三个，所述电流互感器7设有三个，一个磁保持继电器1对应一个电流互感器7。每个磁保持继电器1的第一连接条2上设有两个通孔，通过通孔与仪表内的铜排拧紧固定。

所述存储芯片10将电参量校准数据存储在芯片中。

所述第一插座11为牛角插座，通过软排线连接至显示板，传输计量芯片数据、存储芯片校准数据、磁保持继电器控制信号给显示板上的主处理芯片。所述第二插座13用于利用外面配合工装可以实现模块单独电能精度检验，不需要配合整机仪表才能检验。此外，插座也可以用插针替代。

所述电流互感器7的二次侧引线插头8为计量芯片9提供电流，所述第二针形凸起引脚41为计量芯片9提供电压。

所述磁保持继电器1还设有第一驱动引脚5和第二驱动引脚6。所述第一针形凸起引脚21、第二针形凸起引脚41与第一驱动引脚5、第二驱动引脚6同步焊接至线路板上，使磁保持继电器1与线路板14固定，实现模块在整个仪表中的可靠固定。当第一驱动引脚5和第二驱动引脚6闭合，计量芯片9开始采集电压和电流。即使用户负载空载或电流小于仪表设置的起动电流时，也依然可以通过电压信号数据来判断继电器分合闸状态。

一种多用户预付费电能表的采集控制方法，采用上述模块，控制方法如下：

第一驱动引脚5和第二驱动引脚6闭合，从磁保持继电器第二针形凸起引脚41取电压，从电流互感器的二次侧插头8取电流，经过采样滤波后输入计量芯片9处理；计量芯片计算后输出一路有功脉冲，所述有功脉冲分支成两路，一路输出至第二插座13，用于模块单独校准，另一路输出至第一插座11，通过排线最终连接到仪表外接端口，同时脉冲指示灯12闪烁工作；计量芯片的数据信号先传输至第一插座11，通过软排线连接传输至MCU单片机。通过第一插座11与MCU单片机的连接，实现了磁保持继电器的断电和送电的控制、校准数据的存储以及模块电源供电。

本实用新型相比单计量芯片方案具有以下优点：

1、每路电流、电压信号采集都有独立的计量芯片处理，相比于单计量芯片方案，测量的都是实时、真实的电参量，测量精度更高更可靠。

2、结构清晰又巧妙，把1路三相或者3路单相用户的采集和控制功能集中在一块线路板。利用特制的磁保持继电器，线路板开孔处理，巧妙的实现互感器在线路板上固定以及模块和仪表箱体连接固定。本实用新型的连接软线和磁保持继电器焊接为一体，线路板数量与结构工艺、生产花费时间、人工成本都是成正比。相比之下，本实用新型的单个模块只需要利用3个特制磁保持继电器引脚的一端就能实现模块与仪表箱体的可靠连接，结构更加清晰，用户数量越多，对比效果越明显。

3、电流信号通过电流互感器二次侧导线连接到模块线路板上，电压信号从磁保持继电器的引脚采集。信号在模块上由计量芯片直接处理。相比于单计量芯片方案，电流信号不用从信号板拉很长的走线，依靠插针插座连接到带有计量芯片的线路板。信号不会受线长，线路板转接方式的影响，测量精度更加有保障。同时降低生产工艺复杂性带来的生产质量风险。

4、模块上有1颗存储芯片，电参量数据的校准参数可以存储在里面。实际应用中，电子元器件难免有次品或者人为操作不当导致损坏的情况，这样会出现各式各样的质量问题。按单计量芯片方案，售后人员是无法在客户现场处理，因为校准数据都是存放于主模块（有单片机的线路板），计量需要使用标准源去调试校准才能保证计量精度，不管是采集模块、计量芯片模块还是单片机模块损坏，都只能返厂维修。相比之下，本实用新型的模块上有存储芯片，每个模块对应的校准参数存放在其中，售后人员可以根据客户反馈的情况，有针对性的携带线路板去客户现场调换。降低售后成本和提高售后效率。

5、模块上的电压信号是从磁保持继电器开关触点后端（出线端）采集，当继电器断开时，触点后端没有电压，计量芯片采集的电压值为0V，当继电器闭合时，继电器触点进线端和出线端导通，计量芯片可以采集到用户电压，利用这一点可以准确地判断磁保持继电器分合闸状态。而单计量芯片方案只测量主路铜排上的电压，监测不到每个支路用户电压。如果磁保持继电器出现触点黏连的质量问题，业主无法及时知悉。用户可以继续用电，业主利益不能保障。而且在此种情况下，如果业主从欠费情况判断已断电，此时用户没有用电，电流为0进行维修操作，会有生命危险。相比之下，本实用新型可以提醒业主保障利益的同时为维护操作人员提供了安全保障，提高了多用户电能表的市场竞争力。

除上述实施例外，本实用新型还包括有其他实施方式，凡采用等同变换或者等效替换方式形成的技术方案，均应落入本实用新型权利要求的保护范围之内。

设计图

一种多用户预付费电能表的采集控制模块论文和设计

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主设计要求

设计方案

设计说明书

设计图

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