專利名稱：一種三相電子式智能電能表的制作方法
技術領域：
本實用新型屬于電能計量領域，尤其涉及一種三相電子式智能電能表。
背景技術：
現(xiàn)在技術中暫無利用繼電器和單片機控制來實現(xiàn)主輔電源無縫切換的電能計量產品出現(xiàn)。

實用新型內容有鑒于此，提供一種可實現(xiàn)主輔電源切換的三相電子式智能電能表。本實用新型是這樣實現(xiàn)的，一種三相電子式智能電能表，包括單片機以及分別與所述單片機連接的計量模塊、通信模塊、數(shù)據(jù)存儲模塊和顯示模塊；還包括主電源模塊、·輔助電源模塊，以及電源切換模塊，其控制端與所述單片機連接，所述電源切換模塊的第一輸入端與所述主電源模塊連接，所述電源切換模塊的第二輸入端與所述輔助電源模塊連接，根據(jù)所述單片機發(fā)出的控制信號控制主電源模塊與輔助電源模塊之間的切換。更進一步地，所述電源切換模塊包括繼電器、第十七二極管、第一三極管、第九電阻、第十電阻；所述繼電器的常閉觸點作為所述電源切換模塊的第一輸入端與所述主電源模塊連接，所述繼電器的公共觸點作為所述電源切換模塊的第二輸入端與所述輔助電源模塊連接，所述繼電器的控制口一端分別連接第十七二極管的陽極和第一三極管的集電極，所述繼電器的控制口另一端分別連接第十七二極管的陰極和控制電路電源VCC;所述第一三極管的發(fā)射極接地，所述第一三極管的基極連接至第九電阻和第十電阻的連接端；所述第九電阻的一端分別連接至第一三極管的發(fā)射極和地，所述第九電阻的另一端連接所述第十電阻的一端；所述第十電阻的另一端作為所述電源切換模塊的控制端與所述單片機連接。更進一步地，所述主電源模塊包括三相電源、三個變壓單元和三個整流電路；所述三相電源分別經(jīng)過所述變壓單元變壓，再通過所述整流電路整流后連接至所述繼電器的常閉觸點。更進一步地，所述變壓單元包括熱敏電阻、壓敏電阻和變壓器；所述變壓器的原邊的一端通過所述熱敏電阻分別連接至所述三相電源中，原邊的另一端接零線；所述變壓器的副邊連接至所述整流電路的輸入端；所述壓敏電阻的一端連接至所述三相電源與所述熱敏電阻的連接端，所述壓敏電阻的另一端接零線。更進一步地，所述整流電路包括第一二極管、第二二極管、第三二極管和第四二極管；所述第一二極管的陽極和所述第二二極管的陽極分別連接至所述變壓器的副邊；所述第一二極管的陰極和所述第二二極管的陰極連接至所述繼電器的常閉觸點；所述第三二極管的陰極連接至所述第二二極管的陽極，所述第四二極管的陰極連接至所述第一二極管的陽極，所述第三二極管的陽極和第四二極管的陽極均接地。更進一步地，所述輔助電源模塊包括第四熱敏電阻、第四壓敏電阻、第一電容、第五二極管、第六二極管、第七二極管、第八二極管、第九二極管；所述第四熱敏電阻的一端連接至輔助電源線FA，所述第四熱敏電阻的另一端分別連接至第四壓敏電阻的一端、第一電容的一端、第五二極管的陽極、第七二極管的陰極；所述第四壓敏電阻的另一端分別連接至輔助電源線FB、第一電容的另一端、第六二極管的陽極、第八二極管的陰極；所述第五二極管的陰極連接至所述第九二極管的陽極；所述第六二極管的陰極連接至所述第九二極管的陽極；所述第七二極管的陽極接地；所述第八二極管的陽極接地；所述第九二極管的陰極連接至所述繼電器的公共觸點。更進一步地，所述三相電子式智能電能表還包括連接在所述單片機與所述輔助電源模塊之間的檢測模塊，所述單片機根據(jù)所述檢測模塊檢測的信號判斷所述輔助電源模塊是否有電。更進一步地，所述檢測模塊包括電阻和光電耦合器；所述光電耦合器中發(fā)光二級管的陽極通過所述電阻與所述輔助電源模塊連接，所述發(fā)光二極管的陰極接地；所述光電耦合器中三極管的集電極與所述單片機連接，所述三極管的發(fā)射極接地。
·[0012]更進一步地，所述三相電子式智能電能表還包括連接在所述電源切換模塊的輸出端與單片機之間的供電輸出模塊；所述供電輸出模塊包括依次連接的濾波電路和開關電源。更進一步地，所述濾波電路包括RC濾波單元以及LC濾波單元；所述RC濾波單元包括串聯(lián)連接的第一電阻和第二電阻，以及串聯(lián)連接的第二電容和第三電容；電阻的串聯(lián)連接端與電容的串聯(lián)連接端連接，電阻的非串聯(lián)連接端與電容的非串聯(lián)連接端連接；所述LC濾波單元包括第四電容、第五電容、第一電感和第二電感；所述第四電容的一端與所述第一電感的一端連接，所述第四電容的另一端與所述第二電感的一端連接；所述第五電容的一端與所述第一電感的另一端連接，所述第五電容的另一端與所述第二電感的另一端連接。本實用新型提供的三相電子式智能電能表采用電源切換模塊根據(jù)單片機發(fā)出的控制信號控制主電源與輔助電源之間的切換，當輔助電源有電時，單片機控制電源切換模塊將主電源切斷實現(xiàn)輔助電源供電優(yōu)先；在輔助電源斷電時，單片機控制電源切換模塊切換至主電源供電，實現(xiàn)電源的無縫連接。

圖I是本實用新型實施例提供的三相電子式智能電能表的模塊結構示意圖；圖2是本實用新型實施例提供的三相電子式智能電能表中主電源模塊、輔助電源模塊和電源切換模塊的電路圖；圖3是本實用新型實施例提供的三相電子式智能電能表的主電源模塊中變壓單元Z1、Z2、Z3的電路圖；其中，圖3a表示Zl的電路圖；圖3b表示Z2的電路圖；圖3c表示Z3的電路圖；圖4是本實用新型實施例提供的三相電子式智能電能表中供電輸出模塊的電路圖。
具體實施方式
[0019]為了使本實用新型的目的、技術方案及優(yōu)點更加清楚明白，
以下結合附圖及實施例，對本實用新型進行進一步詳細說明。應當理解，此處所描述的具體實施例僅僅用以解釋本實用新型，并不用于限定本實用新型。圖I示出了本實用新型實施例提供的三相電子式智能電能表的模塊結構，為了便于說明，僅示出了與本實用新型相關的部分。三相電子式智能電能表包括單片機I以及分別與單片機I連接的計量模塊2、通信模塊3、數(shù)據(jù)存儲模塊4和顯示模塊5 ;還包括主電源模塊7、輔助電源模塊8以及電源切換模塊6,其中，電源切換模塊6的控制端與單片機I連接，電源切換模塊6的第一輸入端與主電源模塊7連接，電源切換模塊6的第二輸入端與輔助電源模塊8連接，根據(jù)單片機I發(fā)出的控制信號控制主電源模塊7與輔助電源模塊8之間的切換。圖2示出了本實用新型提供的三相電子式智能電能表中主電源模塊7、輔助電源 模塊8和電源切換模塊6的具體電路，其中，電源切換模塊6包括繼電器U6、第十七二極管D17、第一三極管Q1、第九電阻R9、第十電阻RlO ;繼電器U6的常閉觸點ZIN作為電源切換模塊6的第一輸入端與主電源模塊7連接，繼電器U6的公共觸點VIN作為電源切換模塊6的第二輸入端與輔助電源模塊8連接，繼電器U6的控制口一端分別連接第十七二極管D17的陽極和第一三極管的集電極，繼電器U6的控制口另一端分別連接第十七二極管D17的陰極和控制電路電源VCC ;第一三極管Ql的發(fā)射極接地，第一三極管Ql的基極連接至第九電阻R9和第十電阻RlO的連接端；第九電阻R9的一端分別連接至第一三極管Ql的發(fā)射極和地，第九電阻R9的另一端連接所述第十電阻RlO的一端；第十電阻的另一端作為電源切換模塊6的控制端與單片機I的控制口 RELAY連接。在本實用新型中，主電源模塊7包括三相電源、三個變壓單元和三個整流電路；三相電源分別經(jīng)過變壓單元變壓，再通過整流電路整流后連接至繼電器的常閉觸點常閉觸點ZIN端端。其中，三個變壓單元Z1、Z2和Z3的具體電路如圖3所示，變壓單元Zl包括熱敏電阻PTC1、壓敏電阻RVl和變壓器Tl ;變壓器Tl的原邊的一端通過熱敏電阻PTCl連接至三相電源中的一相，原邊的另一端接零線；變壓器Tl的副邊連接至整流電路的輸入端；壓敏電阻RVl的一端連接至三相電源與熱敏電阻PTCl的連接端，壓敏電阻RVl的另一端接零線。變壓單元Z2包括熱敏電阻PTC2、壓敏電阻RV2和變壓器T2 ;變壓器T2的原邊的一端通過熱敏電阻PTC2連接至三相電源中的一相，原邊的另一端接零線；變壓器T2的副邊連接至整流電路的輸入端；壓敏電阻RV2的一端連接至三相電源與熱敏電阻PTC2的連接端，壓敏電阻RV2的另一端接零線。變壓單元Z3包括熱敏電阻PTC3、壓敏電阻RV3和變壓器T3 ;變壓器T3的原邊的一端通過熱敏電阻PTC3連接至三相電源中的一相，原邊的另一端接零線；變壓器T3的副邊連接至整流電路的輸入端；壓敏電阻RV3的一端連接至三相電源與熱敏電阻PTC3的連接端，壓敏電阻RV3的另一端接零線。而整流電路包括第一二極管(05、09、013)、第二二極管(06、010、014)、第三二極管(D7、DlU D15)和第四二極管(D8、D12、D16);第一二極管D5的陽極和第二二極管D6的陽極分別連接至變壓器Tl的副邊；第一二極管D5的陰極和第二二極管D6的陰極連接至繼電器U6的常閉觸點ZIN;第三二極管D7的陰極連接至第二二極管D6的陽極，第四二極管D8的陰極連接至第一二極管D5的陽極，第三二極管D7的陽極和第四二極管D8的陽極均接地。[0025]本實用新型中，輔助電源模塊8包括第四熱敏電阻PTC4、第四壓敏電阻RV4、第一電容Cl、第五二極管Dl、第六二極管D2、第七二極管D3、第八二極管D4、第九二極管D18 ;熱敏電阻PTC4的一端連接至FA，熱敏電阻PTC4的另一端通過壓敏電阻RV4連接FB，熱敏電阻PTC4的另一端還通過第一電容Cl連接FB，熱敏電阻PTC4的另一端還連接至第五二極管Dl的陽極，熱敏電阻PTC4的另一端還連接至第七二極管D3的陰極；第五二極管Dl的陰極連接至第九二極管D18的陽極；第六二極管D2的陽極連接FB，第六二極管D2的陰極連接至第九二極管D18的陽極；第七二極管D3的陽極接地；第八二極管D4的陽極接地，第八二極管D4的陰極連接FB ;第九二極管D18的陰極連接至繼電器U6的公共觸點VIN。在本實用新型中，三相電子式智能電能表還包括連接在單片機I與輔助電源模塊8之間的檢測模塊10，單片機I根據(jù)檢測模塊10檢測的信號CHEF判斷輔助電源模塊8是否有電；若有電，則單片機I控制繼電器U6將主電源模塊7切斷，實現(xiàn)輔助電源模塊8供電優(yōu)先；若輔助電源模塊8沒電，則單片機I控制繼電器U6切換至主電源模塊7供電。作為本實用新型的一個實施例，檢測模塊10包括電阻和光電耦合器U3 ;光電耦 合器U3中發(fā)光二級管的陽極通過所述電阻與所述輔助電源模塊連接，所述發(fā)光二極管的陰極接地；所述光電耦合器U3中三極管的集電極與所述單片機連接，所述三極管的發(fā)射極接地。其中，電阻由依次串聯(lián)連接的電阻1 3、1 4、1 5、1 6、1 7和R8組成。本實用新型提供的三相電子式智能電能表利用繼電器對主電源模塊和輔助電源模塊進行切換具體地，利用繼電器的開合功能，通過單片機發(fā)送控制信號控制繼電器對主輔電源進行切換。在檢測到輔助電源有電時，單片機控制繼電器將主電源切斷，實現(xiàn)輔助電源供電優(yōu)先；在輔助電源斷電時，單片機控制繼電器切換至主電源供電，實現(xiàn)電源的無縫連接。在本實用新型中，三相電子式智能電能表還包括連接在電源切換模塊6的輸出端與單片機I之間的供電輸出模塊9 ;供電輸出模塊9的電路如圖4所示，供電輸出模塊9包括依次連接的濾波電路(91、92、93)和開關電源94。作為本實用新型的一個實施例，濾波電路包括RC濾波單元(91、93)以及LC濾波單元(92);其中，RC濾波單元包括串聯(lián)連接的第一電阻(R11、R13)和第二電阻(R12、R14);以及串聯(lián)連接的第二電容(C2、C6)和第三電容(C3、C7);電阻的串聯(lián)連接端與電容的串聯(lián)連接端連接，電阻的非串聯(lián)連接端與電容的非串聯(lián)連接端連接；LC濾波單元包括第四電容CM、第五電容C5、第一電感LI和第二電感L2 ;第四電容C4的一端與第一電感LI的一端連接，第四電容C4的另一端與第二電感L2的一端連接；第五電容C5的一端與第一電感LI的另一端連接，第五電容C5的另一端與第二電感L2的另一端連接。為了更進一步的說明本實用新型提供的三相電子式智能電能表，現(xiàn)結合圖2、圖3和圖4詳述其工作原理如下主電源A/B/C三相分別通過熱敏電阻PTCl和變壓器Tl、熱敏電阻PTC2和變壓器T2、熱敏電阻PTC3和變壓器T3變壓到200V左右，通過D5 D16組成的全波整流電路，連接至繼電器U6的常閉觸點常閉觸點ZIN端端口 ；輔助電源FA/FB通過熱敏電阻PTC4，再通過Df D4組成的全波整流電路，連接至繼電器U6的公共觸點VIN ;輔助電源輸入端引出一條線路FUIN，通過R61 R66，再經(jīng)過光電耦合器U3，得出檢測信號CHEF，根據(jù)此信號單片機可判斷出輔助電源是否有電；單片機I根據(jù)對輔助電源的檢測，從控制口 RELAY輸出控制信號，控制繼電器的切換當檢測到輔助電源有電時，控制口 RELAY輸出高電平，繼電器跳闡切斷主電源模塊7供電；主電源模塊7或輔助電源模塊8通過濾波電路后，經(jīng)過開關電源94 (DC/DC)變壓，得到一路5V電源V485供485通信用，得到另外一路5. 7V電源VDD供主模塊使用。本實用新型提供的裝配結構包括液晶顯示模塊、LED燈、計量模塊及CPU控制單元、數(shù)據(jù)存儲單元、電源供電單元、繼電器及其控制電路、RS485和紅外通信電路、蜂鳴器、電池、按鍵、外殼等；計量單元、單片機控制單元、數(shù)據(jù)存儲單元、液晶顯示單元、通信電路和繼電器控制電路集成在一塊主模塊PCB板上，電源供電單元單獨使用了一塊PCB，通過導線與主模塊PCB進行連接。兩個PCB板均裝在一套塑料電表殼里，用螺釘固定。液晶顯示位于主模塊PCB的正上方，其下面的PCB部分集成了 CPU控制單元和數(shù)據(jù)存儲單元，靠著液晶下方的是LED燈和紅外通訊器件，右邊是RS485通信電路和按鍵。液晶左下方為兩個3V的鋰電池、一個3. 6V的鋰電池和報警輸出部分，右下方為計量單元。采用本實用新型提供的三相電子式智能電能表可以實現(xiàn)下述有益效果(I)計量精確計量正/反向有/無功，四象限無功，精度為0. 5S級；(2)電路功耗低整機功耗小于3W ；(3)性能更穩(wěn)定采用品牌廠家·的高可靠性電子元器件，采用SMT工藝，整體性能優(yōu)越；(4)良好的人機界面采用液晶顯示技術，能直觀顯示各項參數(shù)；(5)優(yōu)越的通信功能通過RS485或紅外，可對電表進行抄表。本實用新型提供的三相電子式智能電能表采用電源切換模塊根據(jù)單片機發(fā)出的控制信號控制主電源與輔助電源之間的切換，當輔助電源有電時，單片機控制電源切換模塊將主電源切斷實現(xiàn)輔助電源供電優(yōu)先；在輔助電源斷電時，單片機控制電源切換模塊切換至主電源供電，實現(xiàn)電源的無縫連接。以上所述僅為本實用新型的較佳實施例而已，并不用以限制本實用新型，凡在本實用新型的精神和原則之內所作的任何修改、等同替換和改進等，均應包含在本實用新型的保護范圍之內。
權利要求1.一種三相電子式智能電能表，包括單片機以及分別與所述單片機連接的計量模塊、通信模塊、數(shù)據(jù)存儲模塊和顯示模塊；其特征在于，還包括 主電源模塊、輔助電源模塊，以及 電源切換模塊，其控制端與所述單片機連接，所述電源切換模塊的第一輸入端與所述主電源模塊連接，所述電源切換模塊的第二輸入端與所述輔助電源模塊連接，根據(jù)所述單片機發(fā)出的控制信號控制主電源模塊與輔助電源模塊之間的切換。
2.如權利要求I所述的三相電子式智能電能表，其特征在于，所述電源切換模塊包括 繼電器、第十七二極管、第一三極管、第九電阻、第十電阻； 所述繼電器的常閉觸點作為所述電源切換模塊的第一輸入端與所述主電源模塊連接，所述繼電器的公共觸點作為所述電源切換模塊的第二輸入端與所述輔助電源模塊連接，所述繼電器的控制口一端分別連接第十七二極管的陽極和第一三極管的集電極，所述繼電器的控制口另一端分別連接第十七二極管的陰極和控制電路電源VCC ； 所述第一三極管的發(fā)射極接地，所述第一三極管的基極連接至第九電阻和第十電阻的連接端； 所述第九電阻的一端分別連接至第一三極管的發(fā)射極和地，所述第九電阻的另一端連接所述第十電阻的一端； 所述第十電阻的另一端作為所述電源切換模塊的控制端與所述單片機連接。
3.如權利要求2所述的三相電子式智能電能表，其特征在于，所述主電源模塊包括 三相電源、三個變壓單元和三個整流電路； 所述三相電源分別經(jīng)過所述變壓單元變壓，再通過所述整流電路整流后連接至所述繼電器的常閉觸點。
4.如權利要求3所述的三相電子式智能電能表，其特征在于，所述變壓單元包括 熱敏電阻、壓敏電阻和變壓器； 所述變壓器的原邊的一端通過所述熱敏電阻分別連接至所述三相電源中，原邊的另一端接零線；所述變壓器的副邊連接至所述整流電路的輸入端；所述壓敏電阻的一端連接至所述三相電源與所述熱敏電阻的連接端，所述壓敏電阻的另一端接零線。
5.如權利要求4所述的三相電子式智能電能表，其特征在于，所述整流電路包括 第一二極管、第二二極管、第三二極管和第四二極管； 所述第一二極管的陽極和所述第二二極管的陽極分別連接至所述變壓器的副邊；所述第一二極管的陰極和所述第二二極管的陰極連接至所述繼電器的常閉觸點； 所述第三二極管的陰極連接至所述第二二極管的陽極，所述第四二極管的陰極連接至所述第一二極管的陽極，所述第三二極管的陽極和第四二極管的陽極均接地。
6.如權利要求2所述的三相電子式智能電能表，其特征在于，所述輔助電源模塊包括 第四熱敏電阻、第四壓敏電阻、第一電容、第五二極管、第六二極管、第七二極管、第八二極管、第九二極管； 所述第四熱敏電阻的一端連接至輔助電源線FA，所述第四熱敏電阻的另一端分別連接至第四壓敏電阻的一端、第一電容的一端、第五二極管的陽極、第七二極管的陰極； 所述第四壓敏電阻的另一端分別連接至輔助電源線FB、第一電容的另一端、第六二極管的陽極、第八二極管的陰極；所述第五二極管的陰極連接至所述第九二極管的陽極； 所述第六二極管的陰極連接至所述第九二極管的陽極； 所述第七二極管的陽極接地； 所述第八二極管的陽極接地； 所述第九二極管的陰極連接至所述繼電器的公共觸點。
7.如權利要求I所述的三相電子式智能電能表，其特征在于，所述三相電子式智能電能表還包括 連接在所述單片機與所述輔助電源模塊之間的檢測模塊，所述單片機根據(jù)所述檢測模塊檢測的信號判斷所述輔助電源模塊是否有電。
8.如權利要求7所述的三相電子式智能電能表，其特征在于，所述檢測模塊包括 電阻和光電稱合器； 所述光電耦合器中發(fā)光二級管的陽極通過所述電阻與所述輔助電源模塊連接，所述發(fā)光二極管的陰極接地； 所述光電耦合器中三極管的集電極與所述單片機連接，所述三極管的發(fā)射極接地。
9.如權利要求I所述的三相電子式智能電能表，其特征在于，所述三相電子式智能電能表還包括 連接在所述電源切換模塊的輸出端與單片機之間的供電輸出模塊；所述供電輸出模塊包括依次連接的濾波電路和開關電源。
10.如權利要求9所述的三相電子式智能電能表，其特征在于，所述濾波電路包括 RC濾波單元以及LC濾波單元； 所述RC濾波單元包括串聯(lián)連接的第一電阻和第二電阻，以及串聯(lián)連接的第二電容和第三電容；電阻的串聯(lián)連接端與電容的串聯(lián)連接端連接，電阻的非串聯(lián)連接端與電容的非串聯(lián)連接端連接； 所述LC濾波單元包括第四電容、第五電容、第一電感和第二電感；所述第四電容的一端與所述第一電感的一端連接，所述第四電容的另一端與所述第二電感的一端連接；所述第五電容的一端與所述第一電感的另一端連接，所述第五電容的另一端與所述第二電感的另一端連接。
專利摘要本實用新型適用于電能計量領域，提供了一種三相電子式智能電能表，包括單片機以及分別與單片機連接的計量模塊、通信模塊、數(shù)據(jù)存儲模塊和顯示模塊；還包括主電源模塊、輔助電源模塊以及電源切換模塊。本實用新型提供的三相電子式智能電能表采用電源切換模塊根據(jù)單片機發(fā)出的控制信號控制主電源與輔助電源之間的切換，當輔助電源有電時，單片機控制電源切換模塊將主電源切斷實現(xiàn)輔助電源供電優(yōu)先；在輔助電源斷電時，單片機控制電源切換模塊切換至主電源供電，實現(xiàn)電源的無縫連接。
文檔編號G01R22/06GK202502150SQ20122009158
公開日2012年10月24日 申請日期2012年3月13日 優(yōu)先權日2012年3月13日
發(fā)明者趙勇, 陳蜜 申請人:深圳市航天泰瑞捷電子有限公司