阅读说明：本技术 一种三相锰铜采样交流导轨表 (Three-phase manganin sampling alternating current guide rail meter ) 是由 诸葛先林 刘群华 肖春峰 项超 曾刚 陈玉江 于 2019-11-14 设计创作，主要内容包括：一种三相锰铜采样交流导轨表,包括导轨表外壳和电路模块,电路模块包括测量单元、管理控制单元、通信电路、电源电路,所述管理控制单元包括处理器、LCD驱动、实时时钟、显示器、数据存储器、发光二极管,所述测量单元包括三个电流采样模块、三个电阻分压采样模块、计量处理模块,所述电流采样模块包括锰铜电阻、采样信号调制芯片、隔离脉冲变压器,接入电流表的电流电流采样模块后完成耦合,并经由集成计量电路处理并转化成电流数字信号,电压完成采样并经由集成计量电路处理并转化成电压数字信号,微处理器收集处理完成的数字信号进行数据计算和分析处理,获得精确的实时数据。本设计具有结构小巧、计量精准、物料成本低廉的优点。(A three-phase manganin sampling alternating current guide rail meter comprises a guide rail meter shell and a circuit module, wherein the circuit module comprises a measuring unit, a management control unit, a communication circuit and a power circuit, the management control unit comprises a processor, an LCD drive, a real-time clock, a display, a data memory and a light emitting diode, the measuring unit comprises three current sampling modules, three resistance voltage division sampling modules and a metering processing module, the current sampling modules comprise manganin resistors, a sampling signal modulation chip and an isolation pulse transformer, the current sampling modules connected into the ammeter complete coupling and are processed and converted into current digital signals through an integrated metering circuit, voltage is sampled and processed and converted into voltage digital signals through the integrated metering circuit, and a microprocessor collects the processed digital signals to perform data calculation and analysis processing, accurate real-time data is obtained. The design has the advantages of small and exquisite structure, accurate metering and low material cost.)

一种三相锰铜采样交流导轨表

技术领域

本发明涉及一种三相锰铜采样交流导轨表，特别是一种低成本小体积的三相锰铜采样交流导轨表。

背景技术

随着中国经济的发展，对电能的需求也不断增加，三相电表在全国范围内已经普及应用，各行各业对三相电能表的需求也不断增加，特别是国家大力推动的新能源行业大发展，比如一些大型充电设备。市面上现有的三相电子式电能表的电流采样是通过互感器隔离采样实现，电压采样是通过电阻分压采样实现，其中，电流采样中互感器的相对成本过高、体积也较大，导致整体电能表的价格较贵且体积大，难于使用和安装。而单相电能表则是通过锰铜采样电流信号实现电流采样，通过电阻分压采样电压信号实现电压采样，一般来说，电流锰铜采样的方案更多地应用于单相电能表，而在三相电能表中，三相之间的线电压位380V，实际应用过程中甚至超过380V，直接采用锰铜采样的方案会导致三相之间严重的短路，而且由于整体三相电能表体积大的问题，对于一些应用不方便安装，另外，选用的电流互感器采样方案存在直流易饱和、容易受到恒定的磁场干扰、计量误差变大进而计量失准等等问题。

发明内容

本发明的目的在于提供一种结构小巧、计量精准、物料成本低廉的三相锰铜采样交流导轨表。

为了解决上述技术问题，本发明采用以下技术方案：一种三相锰铜采样交流导轨表，包括导轨表外壳和设于导轨表外壳内的电路模块，所述电路模块包括测量单元、管理控制单元、通信电路、电源电路、功能电路，所述测量单元、通信电路、电源电路、功能电路分别与管理控制单元电连接；

所述管理控制单元包括处理器、LCD驱动、实时时钟、显示器、数据存储器、发光二极管，所述测量单元包括三个供导轨表采集三相电流的电流采样模块、三个供导轨表采集三相电压的电阻分压采样电路、与处理器配合工作的集成计量电路，所述电流采样模块包括锰铜电阻、采样信号调制芯片、隔离脉冲变压器，接入电流表的电流经锰铜电阻高速完成采样后，依次经采样信号调制芯片和隔离脉冲变压器后完成耦合，并经由集成计量电路处理并转化成电流数字信号，电压经电阻分压采样电路完成采样后并经由集成计量电路处理并转化成电压数字信号，处理器收集处理完成的电流数字信号和电压数字信号进行数据计算和分析处理，获得精确的有功、无功电量数据并保存数据至数据存储器，最后由显示器进行数据显示并获得实时数据，发光二极管通过亮灭状态的多种切换显示导轨表的工作状态；

所述导轨表外壳包括端子盖、与端子盖配合的上壳，所述上壳内设有部分外露于上壳顶部的带有显示屏的显示主板，所述显示主板下方连有继电器连接电路板，所述继电器连接电路板下方设有带有电阻继电器总成的电源板，所述电源板两侧下部设有两个端子座，电源板下方固定设有接入电路的若干个零线铜条，所述端子座嵌入于与上壳配合的底壳，所述底壳内设有由螺钉固定且与端子座配合安装的若干个压线端子。

进一步的，所述底壳底部还设有至少一对挂钩弹簧、与挂钩弹簧对应配合的挂钩，所述挂钩与挂钩弹簧配合后使底壳安装于导轨表的安装位置。

进一步的，所述通信电路包括红外通讯装置、RS485通信装置，通过RS485通信装置与红外通信装置的配合实现导轨表与导轨表外部设备的数据传输，进而实现数据传输的无线化。

本发明的有益效果是：本发明通过锰铜电阻、采样信号调制芯片、隔离脉冲变压器配合采样的方案实现电流信号的采集，相较于现有的三相电能表中采用电流互感器的电流采样方案，在应用成本方面，用于隔离及信号耦合的隔离脉冲变压器成本更低，同样，锰铜电阻、采样信号调制芯片、隔离脉冲变压器三者的总成本也低于常用的电流互感器的使用成本，特别是与一些大电流互感器相比，本发明的方案应用成本远低于现有的一些大电流互感器，在结构体积方面，隔离脉冲变压器的体积远小于现有常用的电流互感器，故而整体导轨表的电流采样模块的体积远小于现有常用的电流互感器的体积，电流采样模块体积减小后也节约表壳内的空间，实现导轨表表壳的小型化，节约表壳材料，大幅度降低生产和运输的成本，避免了电流互感器体积大重量大带来的表壳过大的问题，还有，不再采用电流互感器的采样方案而采用锰铜电阻、采样信号调制芯片、隔离脉冲变压器配合采样的方案，可避免导轨表受到强磁影响达到饱和，致使计量失准的问题，本发明的方案不受强磁影响，计量更为精准。

附图说明

图1是一种三相锰铜采样交流导轨表的工作原理框图。

图2是一种三相锰铜采样交流导轨表的总装图。

图3是电阻分压采样电路图。

附图中编号表示的零部件名称如下：1、铭牌；2、端子盖；3、上壳；4、显示主板；9、显示窗口透明镜片；10、继电器连接电路板；5、电阻继电器总成；11、电源板；12、端子座；6、零线铜条；14、底壳；7、螺钉；13、压线端子；8、挂钩弹簧；15、挂钩。

具体实施方式

为了使得本发明实现的技术手段，创新特征与功能易于了解，下面将进一步阐述本发明。

如图1和图3所示，本发明三相锰铜采样交流导轨表的技术方案，包括导轨表外壳和设于导轨表外壳内的电路模块，所述电路模块包括测量单元、管理控制单元、通信电路、电源电路、功能电路，所述测量单元、通信电路、电源电路、功能电路分别与管理控制单元电连接；

所述管理控制单元包括处理器、LCD驱动、实时时钟、显示器、数据存储器、发光二极管，所述测量单元包括三个供导轨表采集三相电流的电流采样模块、三个供导轨表采集三相电压的电阻分压采样电路、与处理器配合工作的集成计量电路，所述电流采样模块包括锰铜电阻、采样信号调制芯片、隔离脉冲变压器，接入电流表的电流经锰铜电阻高速完成采样后，依次经采样信号调制芯片和隔离脉冲变压器后完成耦合，并经由集成计量电路处理并转化成电流数字信号，电压经电阻分压采样电路完成采样后并经由集成计量电路处理并转化成电压数字信号，处理器收集处理完成的电流数字信号和电压数字信号进行数据计算和分析处理，获得精确的有功、无功电量数据并保存数据至数据存储器，最后由显示器进行数据显示并获得实时数据，发光二极管通过亮灭状态的多种切换显示导轨表的工作状态。

在导轨表工作时，接入导轨表的电压和电流经过电阻分压采样电路和电流采样模块，经采样信号调制芯片和隔离脉冲变压器耦合后送入集成计量电路，通过集成计量电路的差分放大电路转化为电压电流数字信号，最后高性能的处理器进行数字信号的分析处理，获得精确的有功无功电量数据，通过LCD驱动和显示器配合显示数据，并通过通信电路进行数据的无线传输。

上述处理器还可完成分时段、分费率计量电能量及需量，记录并保存电压、电流、功率、功率因数等瞬时数据和参数至至数据存储器。

在实际应用时，所述处理器可采用型号为HT9032C(16DIP)、HT9032D(8DIP)的单片机，LCD驱动和显示器配合显示各种微处理器计算分析处理完成的电压电流数据，所述数据存储器采用型号为AT27C256R-70JU或AT27C4096-55JU或AT27C4096-90PU的存储器，用于记录保存各种电压电流参数，所述发光二极管用于指示导轨表当前状态等信息，所述集成计量电路可采用型号为JSY-MK-301、ATT7022B、V9203等型号的计量芯片进行电压电流数据的数字化处理。

所述电阻分压采样模块如图3所示，电压自零线经电阻分压后由集成计量电路处理并转化成电压数字信号，最后由处理器对收集处理完成的电压数字信号进行数据计算和分析处理。

如图2所示，本发明三相锰铜采样交流导轨表的一种实施例，所述导轨表外壳包括端子盖2、与端子盖2配合的上壳3，所述上壳3内设有部分外露于上壳3顶部的带有显示屏的显示主板4，所述显示主板4下方连有继电器连接电路板10，所述继电器连接电路板10下方设有带有电阻继电器总成5的电源板11，所述电源板11两侧下部设有两个端子座12，电源板11下方固定设有接入电路的若干个零线铜条6，所述端子座12嵌入于与上壳3配合的底壳14，所述底壳14内设有由螺钉7固定且与端子座12配合安装的若干个压线端子13。相应的，在需要进行导轨表外壳的安装定位时，所述底壳14底部还设有至少一对挂钩弹簧8、与挂钩弹簧8对应配合的挂钩15，所述挂钩15与挂钩弹簧8配合后使底壳14安装于导轨表的安装位置。在进行导轨表外壳的设计时，为了更为方便的进行导轨表自身各项数据的表示，还在导轨表外壳安装了铭牌，用于导轨表信息的展示，覆盖于显示器表面的显示窗口透明镜片9还能起到保护显示器的作用，防止显示器意外损坏。

为了更为方便稳定地进行导轨表数据的无线传输，所述通信单元包括红外通讯装置、RS485通信装置，通过RS485通信装置与红外通信装置的配合实现导轨表与导轨表外部设备的数据传输，进而实现数据传输的无线化。

为了方便导轨表的正常工作，还可于导轨表内设计电源电路和功能电路，电源电路负责给导轨表功能，功能电路实现导轨表上按键等其他功能部件与导轨表电路的连接。

虽然本发明已以具体实施例公开如上，然而其并非用以限定本发明，任何本领域的技术人员，在不脱离本发明的精神和范围的情况下，仍可作些许的更动与润饰，因此本发明的保护范围应当视所附的权利要求书的范围所界定者为准。