一种多通讯方式电力仪表的制作方法
【专利摘要】本实用新型提供一种多通讯方式电力仪表，ARM处理器、电量采集与信号处理装置、键盘与开关量输入装置、继电器输出装置、显示器和通讯装置，所述ARM处理器的输出端分别于分别继电器输出装置和显示器的输入端连接，ARM处理器的输入端分别与电量采集与信号处理装置和键盘与开关量输入装置连接；所述ARM处理器与通讯装置之间为双向连接；所述通讯装置包括有RS-485有线通讯装置、Zigbee无线通讯装置和4~20mA变送输出装置。本实用新型显示直观，可根据现场需要选择远程通讯方式，实现多种通讯方式，用户还可以通过键盘实现参数的控制。具有极高的性能价格比，可以直接取代常规电力变送器、测量仪表和电能质量分析仪表。
【专利说明】一种多通讯方式电力仪表
【技术领域】
[0001]本实用新型涉及仪器仪表领域，尤其涉及一种基于ARM的多通讯方式的电力仪表。
【背景技术】
[0002]在工业控制和检测过程中，电压/电流是最重要的参数之一，很多情况下需要进行电压/电流的现场测量。在电力系统中，能快速并准确的实现对功率、电压、电流、频率、功率因数、电量等重要电气参数的测量的仪表应用的越来越普遍，所以一个稳定，可靠，读数误差小且显示直观的电测仪表是非常必要的。
[0003]现有技术中，普遍采用电力仪表都是采用单一的通讯方式，给现场应用带来不便。目前用电管理最重要和最基础的用电数据仍采用原始落后的人工抄收的方法，不但劳动强度大、效率低，而且还会存在抄表不到位、估抄、漏抄、错抄、错算及抄表周期长等问题。除此之外，目前许多电力仪表测量的精确度，稳定度也不高，而且高精度的电力仪表的成本比较 实用新型内容
[0004]本实用新型要解决的技术问题是，针对现有技术的不足，提供一种基于ARM的多通讯方式电力仪表。
[0005]为了解决上述问题，本实用新型提供的技术方案为:一种多通讯方式电力仪表，包括:ARM处理器、电量采集与信号处理装置、键盘与开关量输入装置、继电器输出装置、显示器和通讯装置，所述ARM处理器的输出端分别与继电器输出装置、显示器和通讯装置的输入端连接，控制各装置工作；ARM处理器的输入端分别与电量采集与信号处理装置和键盘与开关量输入装置连接，采集输入信号；所述ARM处理器与通讯装置之间为双向连接；所述通讯装置包括有RS-485有线通讯装置、Zigbee无线通讯装置和4~20mΑ变送输出装置，从而避免通讯方式单一，实现通讯方式多样化，可根据实际现状或需求选择通讯方式，提高电力仪表的实用性；RS-485有线通讯装置和Zigbee无线通讯装置与ARM处理器之间为双向连接，4~20mA变送输出装置与ARM处理器的输出端连接。ARM处理器通用输入/输出口连接合闸、分闸，采用继电器隔离。
[0006]本实用新型的进一步改进在于，所述的电量采集与信号处理装置包括用于采集电压信号的电压采样电路、用于采集电流信号的电流采样电路、用于对信号进行调理的信号调理电路和用于处理信号的三相电能专用芯片，提高信号的采集的数据精确性，有效数据的误差，提高数据的精确性，并且采用典雅和电流双采集电路，能有效保障采集的可靠性和稳定性。
[0007]本实用新型的进一步改进在于，所述采集与信号处理装置中的三相电能专用芯片采用电能计量芯片AT7022B进行信号处理，提高数据的处理速度和处理精确性。
[0008]本实用新型的进一步改进在于，所述ARM处理器采用LPC2138。[0009]本实用新型的进一步改进在于，所述显示器为LED显示器，采用数码管驱动芯片ZLG7289驱动LED显示。数码显示功耗小，可靠性强，结构简单，实用性强，提高整个仪表的性价比。
[0010]本实用新型的进一步改进在于，所述Zigbee无线通讯装置采用芯片CCS2530，RS-485有线通讯装置中采用MAX485芯片，4~20πιΑ变送输出装置的变送项目为关联电压或电流。从而保障通讯的实时和可靠性。
[0011]本实用新型的进一步改进在于，所述键盘与开关量输入装置3包括按键和出入开关量。按键可用于参数的设置和翻转屏幕，开关量主要采集断路器状态。
[0012]本实用新型的进一步改进在于，所述电力仪表还包括外壳，所述外壳正面上开设有用于放置显示器的窗口、用于放置按键的通孔、用于将通讯装置外接的通讯端口、用于将电压采样电路和电流采样电路分别外接的数据采集端口、用于外接将继电器输出装置的控制端口以及用于控制电源的电源开关，所述ARM处理器、继电器输出装置、信号调理电路和三相电能专用芯片位于外壳内，使得电力仪表便于使用和携带，有利于对内部元件进行保护；所述外壳上还设置有提手。
[0013]ARM处理器将电量采集与信号处理装置采集的电信号进一步处理，并接收键盘与开关量输入装置的指令，并通过显示器显示，通过通讯装置进行有线或者无线传输，并通过继电器输出装置控制合闸或分闸，从而实现整个电力仪表的工作运行，结构简单，智能化高，可操作性强。
[0014]与现有技术相比，本实用新型有益效果如下:1、显示直观，可根据现场需要选择远程通讯方式,通讯方式包括:RS_485有线通讯、Zigbee无线通讯和4~20mA变送输出，用户还可以通过键盘实现参数的控制。2、具有极高的性能价格比，可以直接取代常规电力变送器、测量仪表和电能质量分析仪表。作为一种先进的智能化、数字化的前端采集元件，应用于各种控制系统、SCADA系统和能源管理系统中。3、针对电力系统、工矿企业、智能大厦的电力监控需求而设计，它能测量所有的常用电力参数，同时具备价格十分昂贵的专用电能质量分析仪才具有的谐波分析功能。
[0015]本实用新型结构简单，成本低，可操作性强，能够稳定、可靠、精确地测得数值，读数误差小且显示直观，并可实现多种通讯手段，具有极强的实用性。
【专利附图】
【附图说明】
[0016]图1为本实用新型一个实施例中电力仪表的结构框图。
[0017]图2为本实用新型一个实施例中ARM处理器与通讯模块接口图；
[0018]图3为本实用新型一个实施例中ARM处理器与开关量输入、继电器输出以及键盘输入接口图。
[0019]图4为本实用新型一个实施例中ARM处理器与电能计量芯片接口图。
[0020]图5为本实用新型一个实施例中ARM处理器与数码管驱动芯片接口图。
[0021]图6为本实用新型的外壳结构示意图。
[0022]其中:1 - ARM处理器,2-电量米集与信号处理,3-键盘与开关量输入,4-继电器输出装置，5-显示器，6-通讯装置，7-外壳，8-窗口，9-通孔，10-通讯端口，11-数据采集端口，12-控制端口，13-电源开关，14-提手。【具体实施方式】
[0023]为了加深对本实用新型的理解，下面将结合实施例对本发明作进一步详述，该实施例仅用于解释本发明，并不构成对本发明保护范围的限定。
[0024]如图1-5所不,本实施例提供了一种多通讯方式电力仪表,包括ARM处理器1、电量采集与信号处理装置2、键盘与开关量输入装置3、继电器输出装置4、显示器5和通讯装置6，所述ARM处理器I的输出端分别与继电器输出装置4和显示器5的输入端连接，控制各个模块工作；ARM处理器I的输入端分别与电量采集与信号处理装置2和键盘与开关量输入装置3连接，采集输入信号；所述ARM处理器I与通讯装置6之间为双向连接；所述通讯装置6包括有RS-485有线通讯装置、Zigbee无线通讯装置和4~20mA变送输出装置。ARM处理器I读取电量采集与信号处理装置2和键盘与开关量输入装置3输入信号并对其进一步处理后，并通过显示器5显示，通过通讯装置6进行有线或者无线传输，从而控制其他各个装置的工作。所述的电量采集与信号处理装置2包括电压采样电路、电流采样电路、信号调理电路和三相电能专用芯片。采集与信号处理装置2采用三相电能专用芯片AT7022B进行信号处理。所述ARM处理器I采用LPC2138。所述显示器5为LED显示器，采用数码管驱动芯片ZLG7289驱动LED显示。所述Zigbee无线通讯装置采用芯片CCS2530，RS-485有线通讯装置中采用MAX485芯片，4-20πιΑ变送输出装置的变送项目为关联电压或电流。
[0025]如图2所示，ARM处理器I与通讯装置6接口图。ARM处理器I拥有两个异步串行口，分别用于RS-485有线传输装置和Zigbee无线传输装置，ARM处理器I将数据传送给通讯装置6，通讯装置6将数据通过有线或无线传送给上位机。根据变送项目可选择关联电压或电流将其变送为4~20mA输出，传送给上位机。
[0026]如图3所示 ，ARM处理器与开关量输入、继电器输出以及键盘输入接口图。ARM处理器I通用输入/输出口连接4个按键和4路输入开关量，采用硬件和软件两种方式消除抖动，四个按键分别用于参数的设置和翻转屏幕。开关量主要采集断路器状态。ARM处理器I通用输入/输出口连接合闸、分闸，采用继电器隔离。后台监控系统可通过RS-485有线通讯装置和Zigbee无线通讯装置遥控合闸或分闸，从而实现多通讯方式。
[0027]如图4所示，ARM处理器与电能计量芯片AT7022B接口图。电能计量芯片AT7022B的模拟量输入通道，分别连接a、b、c三相电压和电流，A/D时钟外接。CS为芯片片选信号，SEL为三相三线/三相四线选择信号，高电平表示选择四线制。D0UT、DIN、SCLK构成SPI通信数据线，电能计量芯片与ARM处理器之间数据交换遵守SPI协议，信号采集电路采集的信号经电能计量芯片处理后传送给ARM处理器I。
[0028]如图5所示，ARM处理器与数码管驱动芯片接口图。CS为芯片片选信号，DIN、SCLK构成SPI通信数据线，数码管驱动芯片与ARM处理器之间数据交换遵守SPI协议，ARM处理器控制传送数据给数码管驱动芯片，数码管驱动芯片控制LED显示。
[0029]如图6所不,所述电力仪表还包括外壳7,所述外壳7正面上开设有用于放置显不器5的窗口 8、用于放置按键的通孔9、用于将通讯装置6外接的通讯端口 10、用于将电压采样电路和电流采样电路分别外接的数据采集端口 11、用于外接将继电器输出装置4的控制端口 12、用于控制通电的的电源开关13 ;所述ARM处理器1、继电器输出装置4、信号调理电路和三相电能专用芯片位于外壳7内，便于携带和操作，并且对各元器件进行保护，所述外壳上还设置有提手14，便于搬移。
[0030]与现有技术相比，本实用新型有益效果如下:1、显示直观，可根据现场需要选择远程通讯方式，通讯方式包括:RS-485有线通讯、Zigbee无线通讯和4?20mA变送输出，用户还可以通过键盘实现参数的控制。2、具有极高的性能价格比，可以直接取代常规电力变送器、测量仪表和电能质量分析仪表。作为一种先进的智能化、数字化的前端采集元件，应用于各种控制系统、SCADA系统和能源管理系统中。3、针对电力系统、工矿企业、智能大厦的电力监控需求而设计，它能测量所有的常用电力参数，同时具备价格十分昂贵的专用电能质量分析仪才具有的谐波分析功能。
【权利要求】
1.一种多通讯方式电力仪表，其特征在于，包括:ARM处理器(I)、电量采集与信号处理装置(2)、键盘与开关量输入装置(3)、继电器输出装置(4)、显示器(5)和通讯装置(6)，所述ARM处理器(I)的输出端分别与继电器输出装置(4)和显示器(5)的输入端连接，ARM处理器(I)的输入端分别与电量采集与信号处理装置(2 )和键盘与开关量输入装置(3 )连接；所述ARM处理器(I)与通讯装置(6)之间为双向连接；所述通讯装置(6)包括有RS-485有线通讯装置、Zigbee无线通讯装置和4~20mA变送输出装置。
2.根据权利要求1所述的一种多通讯方式电力仪表，其特征在于，所述的电量采集与信号处理装置(2)包括电压采样电路、电流采样电路、信号调理电路和三相电能专用芯片。
3.根据权利要求1或2所述的一种多通讯方式电力仪表，其特征在于，所述采集与信号处理装置(2 )中的三相电能专用芯片采用电能计量芯片AT7022B进行信号处理。
4.根据权利要求1所述的一种多通讯方式电力仪表，其特征在于，所述ARM处理器(I)采用 LPC2138。
5.根据权利要求1所述的一种多通讯方式电力仪表，其特征在于，所述显示器(5)为LED显示器，采用数码管驱动芯片ZLG7289驱动LED显示。
6.根据权利要求1所述的一种多通讯方式电力仪表，其特征在于，所述Zigbee无线通讯装置采用芯片CCS2530，RS-485有线通讯装置中采用MAX485芯片，4~20mΑ变送输出装置的变送项目为关联电压或电流。
7.根据权利要求1所述的一种多通讯方式电力仪表，其特征在于，所述键盘与开关量输入装置(3 )包括按键和出入开关量。
8.根据权利要求1所述的一种多通讯方式电力仪表，其特征在于，所述电力仪表还包括外壳(7)，所述外壳(7)正面上开设有用于放置显示器(5)的窗口(8)、用于放置按键的通孔(9 )、用于将通讯装 置(6 )外接的通讯端口( 10 )、用于将电压采样电路和电流采样电路分别外接的数据采集端口(11)、用于外接将继电器输出装置(4)的控制端口(12)、以及电源开关(13)，所述ARM处理器(I)、继电器输出装置(4)、信号调理电路和三相电能专用芯片位于外壳(7)内；所述外壳上(7)还设置有提手(14)。
【文档编号】G01R15/12GK203759084SQ201420136712
【公开日】2014年8月6日 申请日期:2014年3月25日 优先权日:2014年3月25日
【发明者】陈孟元, 钱田义, 朱枫, 邓家中, 陶明, 吕亚运, 谢义建, 郎朗, 祝琳 申请人:安徽工程大学