全文摘要
本实用新型公开了一种三相电表的通信电路结构，采用上述通讯结构，在RS485通讯电路中加入了光耦进行隔离通讯，同时优化了电路结构，相对于现有的通讯电路提升了通讯可靠性的同时简化了不必要的结构。解决了现有技术中，由于没有设置相应的电能表隔离电路，不同的电路模块之间进行通讯时容易产生干扰，电能表内部通讯稳定性较差，容易出现故障，同时出现故障后故障定位和维修的难度较大的问题。
主设计要求
1.一种三相电表的通信电路结构，包括控制器、通讯电路和计量电路，其特征在于：所述通讯电路包括RS485通讯电路和与计量电路连接的隔离通讯电路；所述RS485通讯电路包括ISL3152驱动芯片、光耦U8、光耦U9和TVS二极管D2；所述光耦U8输入端正极通过电阻R12连接电源端VCP+，光耦U8输入端负极与ISL3152驱动芯片RO端子连接，光耦U8输出端集电极通过电阻R33与电源端VDD连接，光耦U8输出端集电极还与控制器RXD0端子连接，光耦U8输出端发射极接地；所述光耦U9输入端正极通过电阻R11连接电源端VDD，光耦U9输入端负极与控制器TXD0端子连接，光耦U9输出端集电极连接电源端VCP+，光耦U9输出端发射极与ISL3152驱动芯片的\/RE和DE端子连接，光耦U9输出端发射极还通过电阻R30与电源端VCP-和ISL3152驱动芯片的DI端子连接；所述ISL3152驱动芯片的VCC端子与电源端VCP+连接，ISL3152驱动芯片的GND端子与电源端VCP-连接，ISL3152驱动芯片的B\/Z端子连接在接线端子J3上作为RS485B线，ISL3152驱动芯片的B\/Z端子还通过电阻R41与电源端VCP-连接，ISL3152驱动芯片的A\/Y端子通过电阻R43连接在接线端子J3上作为RS485A线，ISL3152驱动芯片的A\/Y端子还通过电阻R42与电源端VCP+连接，ISL3152驱动芯片的A\/Y端子与B\/Z端子之间还连接有TVS二极管D2。
设计方案
1.一种三相电表的通信电路结构，包括控制器、通讯电路和计量电路，其特征在于：所述通讯电路包括RS485通讯电路和与计量电路连接的隔离通讯电路；
所述RS485通讯电路包括ISL3152驱动芯片、光耦U8、光耦U9和TVS二极管D2；
所述光耦U8输入端正极通过电阻R12连接电源端VCP+，光耦U8输入端负极与ISL3152驱动芯片RO端子连接，光耦U8输出端集电极通过电阻R33与电源端VDD连接，光耦U8输出端集电极还与控制器RXD0端子连接，光耦U8输出端发射极接地；
所述光耦U9输入端正极通过电阻R11连接电源端VDD，光耦U9输入端负极与控制器TXD0端子连接，光耦U9输出端集电极连接电源端VCP+，光耦U9输出端发射极与ISL3152驱动芯片的\/RE和DE端子连接，光耦U9输出端发射极还通过电阻R30与电源端VCP-和ISL3152驱动芯片的DI端子连接；
所述ISL3152驱动芯片的VCC端子与电源端VCP+连接，ISL3152驱动芯片的GND端子与电源端VCP-连接，ISL3152驱动芯片的B\/Z端子连接在接线端子J3上作为RS485B线，ISL3152驱动芯片的B\/Z端子还通过电阻R41与电源端VCP-连接，ISL3152驱动芯片的A\/Y端子通过电阻R43连接在接线端子J3上作为RS485A线，ISL3152驱动芯片的A\/Y端子还通过电阻R42与电源端VCP+连接，ISL3152驱动芯片的A\/Y端子与B\/Z端子之间还连接有TVS二极管D2。
2.根据权利要求1所述的一种三相电表的通信电路结构，其特征在于：所述控制器通过光耦U3、光耦U4、光耦U5、光耦U6和U7与计量电路进行隔离通讯。
3.根据权利要求2所述的一种三相电表的通信电路结构，其特征在于：所述光耦U3输入端正极通过电阻R10连接电源端VDD33V，光耦U3输入端负极与计量电路芯片的SDO端子连接，光耦U3输出端集电极通过电阻R16与电源端VCC连接，光耦U8输出端集电极还与控制器M-SDI端子连接，光耦U8输出端发射极接地；
所述光耦U4输入端正极通过电阻R17连接电源端VCC，光耦U4输入端负极与控制器M-SDO端子连接，光耦U4输出端集电极通过电阻R14与电源端VDD33V连接，光耦U4输出端集电极还与计量电路芯片的SDI端子连接，光耦U4输出端发射极连接电源端VSS；
所述光耦U5输入端正极通过电阻R18连接电源端VCC，光耦U5输入端负极与控制器M-CLK端子连接，光耦U5输出端集电极通过电阻R15与电源端VDD33V连接，光耦U5输出端集电极还与计量电路芯片的SCLK端子连接，光耦U5输出端发射极连接电源端VSS；
所述光耦U6输入端正极通过电阻R88连接电源端VCC，光耦U6输入端负极与控制器M-CS端子连接，光耦U6输出端集电极通过电阻R87与电源端VDD33V连接，光耦U6输出端集电极还与计量电路芯片的SCS端子连接，光耦U6输出端发射极连接电源端VSS。
4.根据权利要求2所述的一种三相电表的通信电路结构，其特征在于：所述光耦U7输入端正极通过电阻R89连接电源端VCC，光耦U7输入端负极与控制器M-REST端子连接，光耦U7输出端集电极7与计量电路芯片的REST端子连接，光耦U7输出端发射极连接电源端VSS。
5.根据权利要求2所述的一种三相电表的通信电路结构，其特征在于：所述计量电路芯片采用HT7038芯片。
6.根据权利要求1所述的一种三相电表的通信电路结构，其特征在于：还包括与控制器连接的红外发射电路和红外接收电路。
7.根据权利要求6所述的一种三相电表的通信电路结构，其特征在于：所述红外发射电路包括红外线发射管IR-333\/HO，所述IR-333\/HO的正极通过电阻R46与VDD端子连接，所述VDD端子还通过电阻R45与控制器TXD1端子连接，所述IR-333\/HO的负极与三极管Q3的发射极连接，三极管Q3的基极通过电阻R47与控制器TXD1端子连接，三极管Q3的集电极接地。
8.根据权利要求6所述的一种三相电表的通信电路结构，其特征在于：所述红外接收电路包括IRM-3638T\/F4接收器，所述IRM-3638T\/F4接收器的Out端子通过电阻R48与VDD端子连接，IRM-3638T\/F4接收器的Out端子还与控制器的RXD1端子连接，IRM-3638T\/F4接收器的GND端子接地，IRM-3638T\/F4接收器的VCC端子通过电容C32接地，IRM-3638T\/F4接收器的VCC端子还与VDD端子连接。
设计说明书
技术领域
本实用新型涉及电能表领域，特别涉及一种三相电表的通信电路结构。
背景技术
随着农网改造的不断加快，三相电表的应用非常广泛。目前，电能表一般是安装在专用计量箱内，采用电缆经管道进、出线的方式，供电部门的工作人员透过表箱上的小玻璃窗进行抄表。在电能表中主要是通过控制芯片进行用户设备的继电控制，同时采用计量芯片计算电量后输入到控制芯片中。由于存在外部强电信号的干扰等，容易对控制芯片造成影响并损坏控制芯片，例如，损坏控制芯片的数据通信端口、脉冲信号端口、时钟端口和片选端口等。
我国自2009年开始推广智能电能表以来，智能电能表的技术和应用得到了快速发展，但随着社会的发展，特别是国家开放售电市场以来，智能电能表需要根据每种应用需求进行升级，但现有的智能电能表是不允许升级的。而与此同时，国际法制计量组织OIML正在出台新的IR46标准，中国作为其成员国，也在积极研究满足该标准的电能表，比如国家电网公司推出了智能电能表2.0概念，将计量和管理分别用独立的MCU即外围电路来实现，称为计量芯和管理芯，其中计量芯完成基本的计量功能，不允许升级，而管理芯则允许升级以满足不同客户的应用需要。
但是计量芯和管理芯仅仅是功能模块上的分离，在结构上并没有分离，也就是说还是在同一块电路板上或在同一个表壳内，看似进行了分离，但在电路间仍然存在相互干扰问题，管理芯的故障、硬件升级仍然要整个电能表更换，而且在生产方面，计量芯和管理芯仍不能单独生产，而计量芯要进行计量调校工序，消耗的时间长，管理芯则无需调校，生产工序少，消耗时间短，由于管理芯无法单独生产，因此电表生产效率低。
现有技术中，由于没有设置相应的电能表隔离电路，不同的电路模块之间进行通讯时容易产生干扰，电能表内部通讯稳定性较差，容易出现故障，同时出现故障后故障定位和维修的难度较大。
发明内容
本实用新型的目的在于：提供了一种三相电表的通信电路结构，解决了现有技术中，由于没有设置相应的电能表隔离电路，不同的电路模块之间进行通讯时容易产生干扰，电能表内部通讯稳定性较差，容易出现故障，同时出现故障后故障定位和维修的难度较大的问题。
本实用新型采用的技术方案如下：
一种三相电表的通信电路结构，包括控制器、通讯电路和计量电路，所述通讯电路包括RS485通讯电路和与计量电路连接的隔离通讯电路；
所述RS485通讯电路包括ISL3152驱动芯片、光耦U8、光耦U9和TVS二极管D2；
所述光耦U8输入端正极通过电阻R12连接电源端VCP+，光耦U8输入端负极与ISL3152驱动芯片RO端子连接，光耦U8输出端集电极通过电阻R33与电源端VDD连接，光耦U8输出端集电极还与控制器RXD0端子连接，光耦U8输出端发射极接地；
所述光耦U9输入端正极通过电阻R11连接电源端VDD，光耦U9输入端负极与控制器TXD0端子连接，光耦U9输出端集电极连接电源端VCP+，光耦U9输出端发射极与ISL3152驱动芯片的\/RE和DE端子连接，光耦U9输出端发射极还通过电阻R30与电源端VCP-和ISL3152驱动芯片的DI端子连接；
所述ISL3152驱动芯片的VCC端子与电源端VCP+连接，ISL3152驱动芯片的GND端子与电源端VCP-连接，ISL3152驱动芯片的B\/Z端子连接在接线端子J3上作为RS485B线，ISL3152驱动芯片的B\/Z端子还通过电阻R41与电源端VCP-连接，ISL3152驱动芯片的A\/Y端子通过电阻R43连接在接线端子J3上作为RS485A线，ISL3152驱动芯片的A\/Y端子还通过电阻R42与电源端VCP+连接，ISL3152驱动芯片的A\/Y端子与B\/Z端子之间还连接有TVS二极管D2。
采用上述RS485通讯结构，在RS485通讯电路中加入了光耦进行隔离通讯，同时优化了电路结构，相对于现有的通讯电路提升了通讯可靠性的同时简化了不必要的结构。解决了现有技术中，由于没有设置相应的电能表隔离电路，不同的电路模块之间进行通讯时容易产生干扰，电能表内部通讯稳定性较差，容易出现故障，同时出现故障后故障定位和维修的难度较大的问题。
进一步的，所述控制器通过光耦U3、光耦U4、光耦U5、光耦U6和U7与计量电路进行隔离通讯。
进一步的，所述光耦U3输入端正极通过电阻R10连接电源端VDD33V，光耦U3输入端负极与计量电路芯片的SDO端子连接，光耦U3输出端集电极通过电阻R16与电源端VCC连接，光耦U8输出端集电极还与控制器M-SDI端子连接，光耦U8输出端发射极接地；
所述光耦U4输入端正极通过电阻R17连接电源端VCC，光耦U4输入端负极与控制器M-SDO端子连接，光耦U4输出端集电极通过电阻R14与电源端VDD33V连接，光耦U4输出端集电极还与计量电路芯片的SDI端子连接，光耦U4输出端发射极连接电源端VSS；
所述光耦U5输入端正极通过电阻R18连接电源端VCC，光耦U5输入端负极与控制器M-CLK端子连接，光耦U5输出端集电极通过电阻R15与电源端VDD33V连接，光耦U5输出端集电极还与计量电路芯片的SCLK端子连接，光耦U5输出端发射极连接电源端VSS；
所述光耦U6输入端正极通过电阻R88连接电源端VCC，光耦U6输入端负极与控制器M-CS端子连接，光耦U6输出端集电极通过电阻R87与电源端VDD33V连接，光耦U6输出端集电极还与计量电路芯片的SCS端子连接，光耦U6输出端发射极连接电源端VSS。
采用上述光耦进行通讯，进一步提升了系统内部通讯的可靠性，通讯信号噪声更小，数据精度更高，同时，即使某一个端子的通讯出现了故障，也可以快速定位和维修。
进一步的，所述光耦U7输入端正极通过电阻R89连接电源端VCC，光耦U7输入端负极与控制器M-REST端子连接，光耦U7输出端集电极7与计量电路芯片的REST端子连接，光耦U7输出端发射极连接电源端VSS。将REST端子与控制器M-RSET端子通过光耦进行隔离通讯，保证需要对电能表计量电路进行重置时的可靠性。
进一步的，所述计量电路芯片采用HT7038芯片。HT7038计量芯片内部集成了高精度二阶Sigma-delta ADC、参考电压电路以及数字信号处理等电路，能够测量各相以及合相的有功功率、无功功率、视在功率、有功能量及无功能量，同时还能测量各相电流、电压有效值、功率因数、相角、频率等参数，由于所有参数都是内部算法电路直接进行运算的结果，从而充分保证了参数的精度与可靠性。该系列芯片为三相多功能计量提供了功能齐全、设计简单的应用解决方案，可充分满足三相复费率多功能电能表的设计需求。
进一步的，还包括与控制器连接的红外发射电路和红外接收电路。
进一步的，所述红外发射电路包括红外线发射管IR-333\/HO，所述IR-333\/HO的正极通过电阻R46与VDD端子连接，所述VDD端子还通过电阻R45与控制器TXD1端子连接，所述IR-333\/HO的负极与三极管Q3的发射极连接，三极管Q3的基极通过电阻R47与控制器TXD1端子连接，三极管Q3的集电极接地。
进一步的，所述红外接收电路包括IRM-3638T\/F4接收器，所述IRM-3638T\/F4接收器的Out端子通过电阻R48与VDD端子连接，IRM-3638T\/F4接收器的Out端子还与控制器的RXD1端子连接，IRM-3638T\/F4接收器的GND端子接地，IRM-3638T\/F4接收器的VCC端子通过电容C32接地，IRM-3638T\/F4接收器的VCC端子还与VDD端子连接。
综上所述，由于采用了上述技术方案，本实用新型的有益效果是：
1.本实用新型一种三相电表的通信电路结构，解决了现有技术中，由于没有设置相应的电能表隔离电路，不同的电路模块之间进行通讯时容易产生干扰，电能表内部通讯稳定性较差，容易出现故障，同时出现故障后故障定位和维修的难度较大的问题。
2.本实用新型一种三相电表的通信电路结构，采用现有的芯片改进而成，改进成本低，便于生产。
3.本实用新型一种三相电表的通信电路结构，与计量电路之间采用光耦隔离通讯，计量精度高，信号噪声小。
附图说明
本实用新型将通过例子并参照附图的方式说明，其中：
图1是本实用新型的控制电路示意图；
图2是本实用新型的RS485通讯电路示意图；
图3是本实用新型的光耦隔离通讯电路示意图；
图4是本实用新型的计量电路示意图。
具体实施方式
本说明书中公开的所有特征，或公开的所有方法或过程中的步骤，除了互相排斥的特征和\/或步骤以外，均可以以任何方式组合。
下面结合图1图4对本实用新型作详细说明。
实施例1
一种三相电表的通信电路结构，包括控制器、通讯电路和计量电路，所述通讯电路包括RS485通讯电路和与计量电路连接的隔离通讯电路；
所述RS485通讯电路包括ISL3152驱动芯片、光耦U8、光耦U9和TVS二极管D2；
所述光耦U8输入端正极通过电阻R12连接电源端VCP+，光耦U8输入端负极与ISL3152驱动芯片RO端子连接，光耦U8输出端集电极通过电阻R33与电源端VDD连接，光耦U8输出端集电极还与控制器RXD0端子连接，光耦U8输出端发射极接地；
所述光耦U9输入端正极通过电阻R11连接电源端VDD，光耦U9输入端负极与控制器TXD0端子连接，光耦U9输出端集电极连接电源端VCP+，光耦U9输出端发射极与ISL3152驱动芯片的\/RE和DE端子连接，光耦U9输出端发射极还通过电阻R30与电源端VCP-和ISL3152驱动芯片的DI端子连接；
所述ISL3152驱动芯片的VCC端子与电源端VCP+连接，ISL3152驱动芯片的GND端子与电源端VCP-连接，ISL3152驱动芯片的B\/Z端子连接在接线端子J3上作为RS485B线，ISL3152驱动芯片的B\/Z端子还通过电阻R41与电源端VCP-连接，ISL3152驱动芯片的A\/Y端子通过电阻R43连接在接线端子J3上作为RS485A线，ISL3152驱动芯片的A\/Y端子还通过电阻R42与电源端VCP+连接，ISL3152驱动芯片的A\/Y端子与B\/Z端子之间还连接有TVS二极管D2。
采用上述RS485通讯结构，在RS485通讯电路中加入了光耦进行隔离通讯，同时优化了电路结构，相对于现有的通讯电路提升了通讯可靠性的同时简化了不必要的结构。解决了现有技术中，由于没有设置相应的电能表隔离电路，不同的电路模块之间进行通讯时容易产生干扰，电能表内部通讯稳定性较差，容易出现故障，同时出现故障后故障定位和维修的难度较大的问题。
实施例2
本实施例与实施例1的区别在于，所述控制器通过光耦U3、光耦U4、光耦U5、光耦U6和U7与计量电路进行隔离通讯。
进一步的，所述光耦U3输入端正极通过电阻R10连接电源端VDD33V，光耦U3输入端负极与计量电路芯片的SDO端子连接，光耦U3输出端集电极通过电阻R16与电源端VCC连接，光耦U8输出端集电极还与控制器M-SDI端子连接，光耦U8输出端发射极接地；
所述光耦U4输入端正极通过电阻R17连接电源端VCC，光耦U4输入端负极与控制器M-SDO端子连接，光耦U4输出端集电极通过电阻R14与电源端VDD33V连接，光耦U4输出端集电极还与计量电路芯片的SDI端子连接，光耦U4输出端发射极连接电源端VSS；
所述光耦U5输入端正极通过电阻R18连接电源端VCC，光耦U5输入端负极与控制器M-CLK端子连接，光耦U5输出端集电极通过电阻R15与电源端VDD33V连接，光耦U5输出端集电极还与计量电路芯片的SCLK端子连接，光耦U5输出端发射极连接电源端VSS；
所述光耦U6输入端正极通过电阻R88连接电源端VCC，光耦U6输入端负极与控制器M-CS端子连接，光耦U6输出端集电极通过电阻R87与电源端VDD33V连接，光耦U6输出端集电极还与计量电路芯片的SCS端子连接，光耦U6输出端发射极连接电源端VSS。
采用上述光耦进行通讯，进一步提升了系统内部通讯的可靠性，通讯信号噪声更小，数据精度更高，同时，即使某一个端子的通讯出现了故障，也可以快速定位和维修。
进一步的，所述光耦U7输入端正极通过电阻R89连接电源端VCC，光耦U7输入端负极与控制器M-REST端子连接，光耦U7输出端集电极7与计量电路芯片的REST端子连接，光耦U7输出端发射极连接电源端VSS。将REST端子与控制器M-RSET端子通过光耦进行隔离通讯，保证需要对电能表计量电路进行重置时的可靠性。
实施例3
本实施例与实施例2的区别在于，所述计量电路芯片采用HT7038芯片。HT7038计量芯片内部集成了高精度二阶Sigma-delta ADC、参考电压电路以及数字信号处理等电路，能够测量各相以及合相的有功功率、无功功率、视在功率、有功能量及无功能量，同时还能测量各相电流、电压有效值、功率因数、相角、频率等参数，由于所有参数都是内部算法电路直接进行运算的结果，从而充分保证了参数的精度与可靠性。该系列芯片为三相多功能计量提供了功能齐全、设计简单的应用解决方案，可充分满足三相复费率多功能电能表的设计需求。
进一步的，还包括与控制器连接的红外发射电路和红外接收电路。
进一步的，所述红外发射电路包括红外线发射管IR-333\/HO，所述IR-333\/HO的正极通过电阻R46与VDD端子连接，所述VDD端子还通过电阻R45与控制器TXD1端子连接，所述IR-333\/HO的负极与三极管Q3的发射极连接，三极管Q3的基极通过电阻R47与控制器TXD1端子连接，三极管Q3的集电极接地。
进一步的，所述红外接收电路包括IRM-3638T\/F4接收器，所述IRM-3638T\/F4接收器的Out端子通过电阻R48与VDD端子连接，IRM-3638T\/F4接收器的Out端子还与控制器的RXD1端子连接，IRM-3638T\/F4接收器的GND端子接地，IRM-3638T\/F4接收器的VCC端子通过电容C32接地，IRM-3638T\/F4接收器的VCC端子还与VDD端子连接。
实施例4
本实施例与实施例3的区别在于，所述控制器采用SH79F7016芯片；
U3、U4、U5、U6、U7、U9采用HS816S光耦；TVS二极管D2采用SMBJ12CA；
R33＝R30＝510Ω，R12＝R11＝1KΩ，R41＝R42＝20KΩ，R43采用保护型热敏电阻MZ11-10A300-600RM；
R10＝R16＝R14＝R17＝R15＝R18＝1KΩ，R87＝R88＝R89＝2KΩ；
三极管Q3采用MMBT5401LT1。
以上所述，仅为本实用新型的优选实施方式，但本实用新型的保护范围并不局限于此，任何熟悉本领域的技术人员在本实用新型所揭露的技术范围内，可不经过创造性劳动想到的变化或替换，都应涵盖在本实用新型的保护范围之内。因此，本实用新型的保护范围应该以权利要求书所限定的保护范围为准。
设计图
相关信息详情
申请码:申请号:CN201920104879.2
申请日:2019-01-22
公开号:公开日:国家:CN
国家/省市:90(成都)
授权编号:CN209446669U
授权时间:20190927
主分类号:G01R 22/10
专利分类号:G01R22/10
范畴分类:31F;
申请人:四川杰斯顿电气设备有限公司
第一申请人:四川杰斯顿电气设备有限公司
申请人地址:611137 四川省成都市温江区成都海峡两岸科技产业开发园蓉台大道北段288号12栋3楼14-21轴
发明人:贺荔;杨志国
第一发明人:贺荔
当前权利人:四川杰斯顿电气设备有限公司
代理人:邹敏菲
代理机构:51230
代理机构编号:成都弘毅天承知识产权代理有限公司
优先权:关键词:当前状态:审核中
类型名称:外观设计
标签：集电极论文; 光耦隔离论文; 三相电压论文; 驱动电路论文; 电源控制器论文; 三相电路论文; 三相电源论文; 通信论文;